我国煤层气( 煤矿瓦斯) 开发利用现状及展望

　煤层气(煤矿瓦斯)作为煤炭形成过程中的伴生产物，不仅是可能导致严重煤矿灾害、产生温室效应的有害气体，更是一种宝贵的高效清洁能源。据研究表明，我国埋深2000m以浅的煤层气地质资源储量约36.81万亿m3，如果可以将煤层气(煤矿瓦斯)开发实现商业化、规模化，不但可以使煤矿瓦斯防治工作取得显著成效，而且可以满足在新常态下我国经济可持续发展对能源提出的新需求。因此，摸清煤层气(煤矿瓦斯)开发利用状况，客观分析其开发利用中存在的问题，并提出如何更加高效开发和利用煤层中蕴含瓦斯资源的相关建议，对保障煤矿安全生产、增加清洁能源供应、保护生态环境有着重要意义。
1、开发利用现状
1.1煤层气开发利用现状
我国煤层气开发企业，将煤层瓦斯视为资源进行开发利用。2011—2015年期间，我国加快建设沁水盆地和鄂尔多斯东缘两个产业化基地，全国新增探明地质储量3504.1亿m3，累计探明地质储量达6292.7亿m3。其中，山西省新增探明地质储量3372.52亿m3，累计探明地质储量达到5858.95亿m3。各煤层气企业加大勘探力度，推进重点区块资源评价和勘探工作。截至2015年底，中石油天然气集团公司马必、樊庄—郑庄、保德—河曲、三交、韩城等块区获得规模储量，新增探明煤层气地质储量1109.8亿m3，累计探明储量3179.4亿m3。中联煤层气公司在柿庄南、寿阳、潘庄、大宁、古交、柳林6个块区新增探明煤层气地质储量1074.6亿m3，累计探明煤层气地质储量1564.9亿m3。中国石油化工集团公司延川南块探明含气面积805km2，提交探明储量208亿m3。
2015年，全国形成煤层气年产能97亿m3。煤层气产量达到44亿m3，利用量38亿m3，2015年煤层气利用率87%，煤层气商品率86%。其中，山西省形成煤层气产能85亿m3，比2010年增长218%，2015年煤层气产量达到41.4亿m3;陕西省形成煤层气产能8.24亿m3，比2010年增长65%，2015年煤层气产量达到1.83亿m3。2011—2015年期间，我国延川南、古交、郑庄、韩城等重点项目加快建设，保德、郑庄、潘庄、枣园等项目进入生产期，建成了韩城—西安、古交—太原、晋城—长治、韩城—渭南等输气管线，形成了煤层气勘探、开发、输送、销售、物流、利用、工程服务、装备制造等一体化产业格局。截至2015年底，全国铺设煤层气输气管道4300余公里，年输气能力180亿m3，投运煤层气压缩(液化)站20余座。煤层气开发产量及利用量如图1所示。

图1煤层气开发产量及利用量
1.2煤矿瓦斯开发利用现状
我国以安全为主要目的的煤与瓦斯共采，主要以高、突矿井为主体，对煤层瓦斯进行抽采并综合利用。2015年，全国煤矿瓦斯抽采量136亿m3，煤矿瓦斯利用量48亿m3，煤矿瓦斯利用率为35.3%。截止2015年12月，全国煤矿瓦斯发电装机容量为326万kW;民用超过445万户。
2011—2015年期间，国家强力推进煤矿瓦斯“先抽后采、抽采达标”，加强瓦斯综合治理，在33个煤矿企业和8个产煤市(区)开展煤矿瓦斯规模化抽采利用重点矿区建设，重点落实区域综合防突措施，完善瓦斯抽采利用系统。
分区域选择80个瓦斯灾害严重的重点煤矿建设瓦斯治理示范矿井，推进瓦斯治理理念、技术、管理、装备集成创新，中央预算内资金予以支持。2011—2015年，全国煤矿瓦斯抽采量每年增加近20亿m3。全国所有高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井均建立了瓦斯抽采系统，建成了30个年抽采量超过1亿m3的煤矿瓦斯抽采利用规模化矿区，山西、贵州、安徽等5省(市)瓦斯抽采量超过5亿m3。煤矿瓦斯抽采量和利用量如图2所示。2015年部分省份煤矿瓦斯抽采利用完成情况见表1。

图2煤矿瓦斯抽采量和利用量

表1 2015 年部分省区煤矿瓦斯抽采利用情况
2011—2015年期间，煤矿瓦斯以就地发电和民用为主，取得了显著的成绩［15］。其中:陕西彬长矿区投运了全国第一座通风瓦斯(乏风)发电厂，实现煤矿瓦斯零排放;山西省煤矿瓦斯利用量22.34亿m3，利用量进一步提升，约占全国煤矿瓦斯利用量的46.9%;重庆市瓦斯抽采综合利用率66%，走在行业的前列。2011—2015年部分已建成煤矿瓦斯治理示范矿井建设情况见表2。
通过煤矿瓦斯的抽采利用，煤矿瓦斯灾害防治形势呈逐年好转态势。2011—2015年期间，全国煤矿共发生瓦斯事故342起、死亡1668人，其中:2015年，全国煤矿发生瓦斯事故45起，死亡171人，与2010年相比，煤矿瓦斯事故起数、死亡人数分别下降69.0%、72.6%。
2、面临的形势及存在的问题
虽然我国煤层气(煤矿瓦斯)产业发展取得了显著成效，但由于“十二五”中后期全球经济增长乏力，整个能源行业进入市场低迷期，且煤层气产业总体上仍处在起步阶段，规模尚小，依然面临一些亟待解决的问题和困难。
2.1面临的形势
1)煤炭产能过剩矛盾突出。“十三五”期间，加快淘汰落后产能，实现行业脱困和可持续发展，是煤炭行业迫在眉睫的挑战。化解煤炭过剩产能，部分高、突矿井可能关停，这在一定程度上会影响煤矿瓦斯抽采及利用量。
2)温室气体排放控制加强。国家确定2020年单位国内生产总值二氧化碳排放较2005年下降40%～45%，并尽可能提前达到峰值，对控制温室气体排放提出了更高要求。
3)自主创新能力不断提高。在“大型油气田及煤层气开发”等国家科技计划带动下，煤层气(煤矿瓦斯)开发利用技术及装备取得长足进步，一些关键技术和装备取得突破，开发主体开发利用煤层气(煤矿瓦斯)的能力大幅增强。“十三五”期间，国家实施创新驱动发展战略，从而带动能源产业转型升级。这有利于推进煤层气(煤矿瓦斯)开发利用产业技术进步，充分发挥科技创新对产业发展的引领和驱动作用。
2.2存在的主要问题
1)体制机制创新需进一步加强。首先，由于煤层气项目具有井距小、井网密、用地多、达产周期长等特点，与常规基本建设项目相比，煤层气项目存在用地审批困难、立项周期长和审批繁杂等问题，有关部门采取了解决措施，但相关政策体系尚未全面建成。第二，法律规定的最低勘探投入标准低。这使部分矿权人勘探投入维持最低标准，资源勘探进展相对缓慢。第三，投融资法规建设存在问题。在投融资方面，部分煤层气开发项目对政府激励和财政补助依赖较强，自身投融资创新较少，力度不大。第四，缺乏统一的煤层气开发利用标准及规范。
2)煤层气开发过度集中的现状亟待改变。据调查数据统计，“十二五”期间，全国煤层气主要产自山西省，其产量、利用量分别占全国的96.3%和98.1%。由于山西省有着优越的资源条件，众多开发主体过度集中在山西省内进行煤层气资源开发。这使开发主体在山西省内煤层气开发利用方面，积累了丰富的技术和经验，有力地推动了山西省煤层气产业不断向前发展。但从全国煤层气产业发展角度看，由于山西省资源条件的不可复制性，在山西省内积累的技术和经验，很难全面向全国推广。其次，过度的集中开发，导致部分企业在山西省内的煤层气资源区块严重不足。第三，由于山西省煤层气开发条件优越，众多开发主体将资金投入到产业中下游，使产业中下游发展相对较快，而对地面勘探开发等上游产业投入不足，进而制约全产业链发展。
3)开发利用技术、装备、设施需进一步完善。我国煤层气地质条件复杂，技术适配性差，已开发区域普遍存在工程成功率低、单井产气效果差等问题，低阶煤、深部煤层气开发和低透气性煤层瓦斯抽采部分技术尚存在技术瓶颈，需要开展更为深入的理论探讨、技术创新及工程实践。此外，煤层气项目开发初期，建设单位项目开发与管道建设缺乏统筹规划，煤层气管道配套工程建设滞后，因配套的输送管网等基础设施不健全，造成大量煤层气排空或直接燃烧。除部分国有重点煤矿实现瓦斯抽采利用管路联网外，大部分煤矿没有瓦斯外输管道，坑口瓦斯发电成为主要利用方式，但由于建设成本高，多数小煤矿未建立瓦斯利用设施，大中型矿井没有做到矿区联网集中利用。2015年，全国煤矿瓦斯利用率仅为35.3%。
4)部分扶持政策激励效果逐渐弱化。目前实行的瓦斯利用中央财政补贴、瓦斯发电上网及加价等政策于2007年出台，近年来随着物价的快速增长，政策激励效应日益降低。
3、相关建议
“十三五”期间，我国能源战略转型和科技创新为煤层气(煤矿瓦斯)产业提供了难得的历史机遇。
3.1创新体制机制，强化顶层设计
首先，统筹煤层气、煤炭资源勘查开采布局和时序，合理确定煤层气勘查开采区块。第二，提高煤层气最低勘探投入标准，促进煤层气开发企业加大勘探力度，加快重点区块勘探开发。第三，加快煤层气(煤矿瓦斯)标准体系建设。建立煤层气标准协调机制，落实标准制定责任，强化标准立项、起草、审批、发布、修订全过程的协调管理。第四，重视发展规划。各地方按照国家发展规划的总体要求，紧密结合本地区发展实际，制定本地区煤层气规划及实施方案，使发展重点落到实处。第五，深入研究产业科学发展的指标体系，结合地方实际提出发展目标和任务。
3.2大力推进科技创新
继续以国家科技重大专项、科技支撑计划等为依托，引导企业加大科技创新投入，鼓励与国外研究机构开展技术合作，围绕各类示范工程，加快基础理论研究和关键技术、装备研发。推进煤矿瓦斯防治和煤层气开发工程中心、重点实验室等创新平台建设，提高自主创新能力。通过科技创新，解决我国煤层气勘探开发适配性差的问题，最终形成适应性强的煤层气勘探开发系列技术和工艺。
3.3转变发展方式，提升发展质量
首先，完善以社会投资为主，政府适当支持的多元化投融资体系。充分依托投融资平台，鼓励商业模式创新，建立多元化、多渠道的投融资机制。第二，利用互联网，大力推进科技创新。要在继续加快煤层气基础理论研究和关键技术、装备研发的基础上，以“数据共享”为原则统一布局科技创新服务平台建设，不但提高自主研发和集成创新能力，而且为“互联网+煤层气”科技产业发展打造坚实基础。第三，创新人才培养模式。创新人才培养引聘模式，为行业发展建立智库，为各级政府觉得提供高层次咨询，为科技创新提供科技攻关人才。
3.4强化工作组织领导，加大政策扶持力度
研究制定相关开发利用管理办法，规范指导产业健康发展。督促各产煤省(区、市)政府加快推进省级煤矿瓦斯防治办公室标准化建设，落实各级政府和企业主体责任。继续实施目标管理，对规划主要指标设置年度目标，分解到有关产煤省(区、市)和重点企业，定期考核通报。此外，按照国办发〔2013〕93号文件要求，各产煤省(区、市)要结合本地区实际，完善煤炭生产安全费用、瓦斯发电上网及加价等政策的配套措施，进一步提高企业积极性。
4、结语
煤层气(煤矿瓦斯)既可能导致矿井灾害，也可以被规模化开发而成为清洁能源。充分利用好煤层气(煤矿瓦斯)，可以为企业创造更好的经济效益和社会效益。为此，急需摸清煤层气(煤矿瓦斯)开发利用状况，找出影响我国煤层气规模化、商业化开发过程中存在的主要问题，为解决相关政策或核心理论技术方面的确实寻求新的路径。相信在广大煤层气(煤矿瓦斯)开发利用从业人员的共同努力下，可将煤层气(矿井瓦斯)作为高效清洁利用的煤炭伴生资源。