編者按
2017年，山西省委、省政府確立了建設“資源型經濟轉型發展示範區”、打造“能源革命排頭兵”和構建“內陸地區對外開放新高地”三大戰略目標。煤層氣產業作為山西能源革命的重要組成部分，當年，全省煤層氣抽採量已達120億立方米，佔全國煤層氣開採總量的一半以上，成為我國煤層氣產業發展的引領者。
據瞭解，山西煤層氣資源量約8.31萬億立方米，佔全國的27.7%。根據國家和山西省相關規劃，到2020年，山西煤層氣抽採量將達到200億立方米，產量將達到300—400億立方米/年，將建成煤層氣勘探、抽採、運輸、轉化全產業鏈條，產值達1000億元左右。
近日，由山西省能源局主辦的“山西煤層氣產業主題展”開展。在現場，記者深深地被山西省煤層氣產業發展歷史和成就所震撼。就像山西省副省長賀天才在巡展時指出的，煤層氣是優質清潔能源，發展煤層氣產業，既是國家能源戰略要求，也是爭當能源革命排頭兵、實現經濟高質量轉型發展的重要抓手，對於優化能源結構、保障煤礦安全生產、保護生態環境都具有十分重要的意義。
山西省能源局黨組書記、局長王啟瑞表示，山西是全國煤層氣資源富集程度最高、開發潛力最大的省份之一，埋深2000米以淺煤層氣資源量約佔全國的1/4。2017年，山西全省煤層氣（煤礦瓦斯）抽採量超過全國的一半，初步實現了11個地級市輸送全覆蓋，直接服務人口達到2000萬人以上。未來，山西將搶抓戰略機遇，充分發揮煤層氣資源優勢，穩步推進煤層氣勘查開發體制機制改革，推動煤層氣產業關鍵技術創新突破，加快管網互聯互通和儲氣設施建設，努力將煤層氣產業打造培育成戰略性新興能源支柱產業。
本期我們和大家一起走進山西煤層氣產業，分別從頂層設計、政策保障、積極探索山西發展路徑等方面，全方位瞭解山西煤層氣產業的發展軌跡和巨大成就，感受山西煤層氣產業和山西能源革命的時代價值和歷史意義。
2018年5月，太原理工大學與陽煤集團共同舉行“煤層氣生產金剛石”校企合作簽約儀式
山西成為我國煤層氣產業發展的排頭兵和引領者
煤層氣俗稱“瓦斯”，是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分的烴類氣體，屬於煤的伴生礦產，又是一種儲量豐富且分佈範圍較廣泛的優質清潔能源。
根據相關統計，全球埋深小於2000米的煤層氣資源約為240萬億立方米，是常規天然氣探明儲量的兩倍多。我國是煤層氣資源豐富的國家，儲量位居世界第三位。全國埋深小於2000米的煤層氣總儲量約為36.81萬億立方米，大致相當於490 億噸標準煤，其中，可採資源量超12萬億立方米。
山西蘊藏著極為豐富的煤層氣資源，埋深2000米以淺的含氣面積為3.59萬平方米，預測資源量約為8.31萬億立方米，佔全國總量的27.7%。截至目前，全省累計探明煤層氣地質儲量為5784.01億立方米，約佔到全國的88%。
2017年6月，習近平總書記視察山西時強調“山西要力爭在煤炭清潔高效利用、煤層氣勘探開發、智能製造、節能環保、信息產業等方面突破一批核心關鍵技術，為發展新產業提供強有力支撐。”
2017年9月和2018年8月，國務院發佈的國發〔2017〕42號文和國發〔2018〕31號文，都提出了健全產業轉型升級促進機制，打造能源排頭兵的相關要求，黨中央、國務院對山西促進全國資源型經濟轉型發展給予了更多厚望。其中，國發〔2018〕31號文更是對我國加快天然氣供儲銷體系建設，促進天然氣協調穩定發展，提出了相關意見。
2017年11月，山西省委、省政府確立了建設“資源型經濟轉型發展示範區”、打造“能源革命排頭兵”和構建“內陸地區對外開放新高地”三大戰略目標。
山西沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣是全國初具規模的兩大煤層氣產業化基地。到2017年底，全省煤層氣及煤礦瓦斯抽採量120億立方米。目前，已形成了包括煤層氣勘探、開發、煤礦井下抽採、壓縮、液化、管輸、物流、發電、裝備製造及工程技術服務等在內的大產業鏈，成為我國煤層氣產業發展的排頭兵和引領者。
2017年，山西省10個煤層氣區塊、面積約為2043平方公里的探礦權全部出讓成功，成為全國煤層氣產業發展的標誌性事件。這也是礦業權制度改革以來，中國出讓的首批煤層氣礦業權。
山西煤層氣產業發展的另一個關鍵性事件是，2017年3月，山西燃氣集團有限公司的正式掛牌成立，這也意味著山西全省燃氣資源整合重組全面開啟。成為山西省燃氣領域專業化重組的重大舉措，不僅對山西省燃氣產業做強做優做大具有極大的促進作用，更對山西加快構建現代產業體系，實現資源型地區經濟轉型發展具有十分重要的戰略意義。
全球最大的煤層氣發電廠——寺河煤層氣發電廠
煤層氣開發利用的現實意義
在採煤之前如果先開採煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%到85%；煤層氣的熱值是通用煤的2—5倍，燃燒後很潔淨，幾乎不產生任何廢氣，還是上好的工業、化工、發電和居民生活燃料；如若將煤層氣直接排放到大氣中，其溫室效應約為二氧化碳的20—24倍，對生態環境破壞性極強……
山西潞安集團高和瓦斯乏風電廠是山西煤層氣開發利用的代表企業之一。該企業利用瓦斯和礦井抽出的乏風進行發電，既可以有效地解決煤礦瓦斯事故、改善煤礦安全生產條件，又有利於增加潔淨能源供應、減少溫室氣體排放，達到保護生命、保護資源、保護環境的多重目標。這也集中反映出加快煤層氣抽採利用的現實意義。
首先是安全價值，可以有效改善煤礦安全狀況。在煤炭開採的過程中， 煤層氣被稱為瓦斯，而瓦斯事故是煤礦安全生產的最大威脅之一。據最近15年的數據顯示：因瓦斯事故死亡的人數約佔煤炭行業工傷死亡人數的30％—40％，佔重大事故的70％—80％。若能在採煤之前先採出煤層氣，有利於從根本上防治瓦斯事故的發生，改善煤礦安全生產條件，同時，還能減少礦井建設費用（巷道建設和通風費用減少1/4左右），從而提高煤礦生產效率和經濟效益。
瓦斯是煤礦安全生產的最大危害，煤礦瓦斯防治是煤礦安全生產的重中之重。先抽後採，是防範瓦斯事故、提高煤礦生產安全保障程度的治本之策。通過開展煤礦瓦斯抽採利用工作，可使高瓦斯礦井處於低瓦斯狀態下開採，減少瓦斯湧出量，消除瓦斯突出危險。據晉城礦區的實測數據，地面一個鑽孔每天抽採瓦斯2500立方米，每年可使0.1平方公里範圍內的噸煤瓦斯含量降低約1立方米。經過7到8年的預抽，噸煤瓦斯含量可降低到10立方米以下，達到相對安全的程度。
其次，可以增加清潔能源供應。我國煤層氣資源豐富，居世界第三位。這是一筆寶貴的能源資源。隨著抽採利用技術不斷成熟和扶持政策逐步到位，煤層氣開發利用將成為前景廣闊的新興能源產業。
第三，有利於保護生態環境。據測算，我國煤炭開採、加工、運輸過程中每年釋放瓦斯約150億立方米。如果把煤礦瓦斯利用起來，將會大大減少溫室氣體的排放。利用1000立方米瓦斯，相當於減排約15噸二氧化碳。按年排空150億立方米瓦斯全部利用估算，每年可減少排放二氧化硫76萬噸、煙塵186萬噸，避免了煤炭加工、運輸時產生的揚塵等大氣汙染。
第四，可以解放煤礦生產力。在高瓦斯礦區，能否把煤礦瓦斯治理好，對高產高效礦井建設至關重要。通過提前預抽、邊採邊抽和採空區抽採，馴服住瓦斯這隻“老虎”，可以從根本上解放煤礦生產力。
第五，增加就業渠道。煤礦企業和地面煤層氣開發企業通過建立健全抽採系統，開展管網輸送，充分利用抽採的瓦斯作為能源和原料，實現產業化運營，可以帶動道路、管道、鋼鐵、水泥、化工、電力、生活服務等相關產業發展，特別是鑽機、瓦斯抽採、瓦斯發電機組、監測監控等設備製造業，能夠有效拓寬就業渠道，增加就業機會，促進區域經濟和社會的協調發展。
煤層氣抽採
50多年，3個時期，山西煤層氣開發進入新階段
從上世紀50年代起，為確保煤礦安全生產，我國就已開始進行井下抽放瓦斯，直到2005年，煤層氣開發被正式列入國家“十一五”規劃後，一系列鼓勵政策相繼出臺，推動我國煤層氣開發利用由此開始進入了規模開發新階段。
目前，山西省煤層氣開發和利用已超過50年的歷史，大致可劃分為井下抽放、地面抽採探索和試驗性開發、規模開發三個階段。
上世紀50年代到90年代，中國開始了煤層氣的開採工作，但鑑於技術因素制約，當時主要採取的是井下抽放煤層氣的開採方式，主要著眼點是減少煤礦瓦斯安全事故。期間，在山西陽泉、河南焦作、遼寧撫順等煤礦鑽下幾十口煤層氣井。
1957年，陽泉礦務局四礦為保障煤礦的安全生產開始抽採井下瓦斯，並開始嘗試將抽採瓦斯用於民用燃氣。
1990年至2005年間，是中國煤層氣開發的第二個階段，進入地面抽採探索和試驗性開發階段，政府和科研機構積極嘗試對煤層氣進行勘探開發以及利用，並在個別條件較好的礦區進行了試採，為以後的煤層氣開發提供了寶貴的數據和經驗。
1991年，晉城礦業集團公司與美國美中能源公司合作，開始實施潘莊井田煤層氣開發示範工程，該示範工程引進了美國地面打鑽、壓裂、排採技術。1992年，晉城礦務局潘莊礦區開始開鑽第一口試驗井。1994年，第一口井開始產氣，到1997年7口示範井全部完工。這是我國最先進、最成功的煤層氣井群排採試驗，為煤層氣大規模的開發利用積累了寶貴的經驗。
1996年，經國務院批准，組建了中聯煤層氣有限責任公司，是主要從事煤層氣資源勘探、開發、輸送、銷售和利用的國家煤層氣專業公司，在國家計劃中實行單列，並享有對外合作進行煤層氣勘探、開發、生產的專營權，擁有國家氣體勘察甲級資質。其後，以該公司為代表的中方企業大力引進國外先進技術進行煤層氣勘探。1998年1月，中聯公司與美國一家公司簽署了合作開發安徽省淮北煤層氣田的產品分成合同，這也是我國第一個煤層氣開發對外合作合同。
自2005年以來，煤層氣開發被列入了國家“十一五”和“十二五”“十三五”能源發展規劃，煤層氣開發利用進入規模開發新階段。煤層氣開始作為燃料、發電和化工原料等得到廣泛應用。
作為燃料，煤層氣的熱值高，不腐蝕、不堵塞輸氣設備，很適合作為民用燃料。由於煤層氣每立方米煤層氣發熱量相當於1公升高標號汽油，在正常溫度、壓力下，比燃用汽油、柴油更安全，價格更便宜，更清潔環保。目前已廣泛適用於各類型汽車，截至2017年底，全國已有各類燃氣汽車約600萬輛。
同時，用煤層氣———蒸汽聯合循環發電，可以將發電、供熱、製冷結合在一起，實現能量的梯級使用，還可使能源利用率次提高1倍。同時，利用抽採的煤層氣和井下水來發電、供熱，可以進一步加大煤層氣抽採利用力度，強化煤礦瓦斯治理，還可以變廢為寶、節約能源，建立循環經濟體系，實現可持續發展。
我國從上世紀80年代，就開始了煤層氣（瓦斯）發電技術的研究，目前，成熟的技術工藝主要有：燃氣輪機發電、氣輪機發電、燃氣發電機發電、聯合循環系統發電和熱電冷聯供瓦斯發電。
為充分利用抽採的煤層氣資源，1995年，山西率先在潘莊井田上馬了兩臺120千瓦的燃氣內燃機發電機組，同年8月，一次點火發電成功。1997年，為了尋找低濃度煤層氣利用的有效途徑，又在寺河煤礦進行了發電實驗，建設了4臺單機容量為400千瓦的火花塞點火、四衝程燃氣發動機，並於1998年投入運行。潘莊井田煤層氣發電試驗和寺河煤礦低濃度煤層氣發電實驗的成功，為煤層氣的大規模利用做出了有益的嘗試和奠定了良好的基礎。
目前，寺河瓦斯發電廠已建成世界上最大瓦斯發電廠，總裝機容量達到了120兆瓦，年發電量約8.4億度，年利用煤礦瓦斯1.8億立方米(折純)。截至2017年底，山西全省已投運瓦斯發電裝機容量達到117.14萬千瓦，全年上網電量42億千瓦時。
另外，因為原料成本低、設備價格低、轉化率和產率高、對環境汙染低等優勢，煤層氣如今已被廣泛用作化工原料，可以製造氫、合成氨、甲醇、乙炔、氯烷、氫氰酸、二氧化碳等下游加工產品。據瞭解，利用煤層氣制氫是煤層氣利用的一大方向，隨著國內燃料電池企業、車企、能源集團等紛紛入局，國內的氫能產業有望迎來新一輪的爆發，成為全省能源革命的重要發展方向。
山西煤層氣產業的實力與科技支撐
近年來，山西煤層氣產業發展迅速，煤層氣產業升級進入高速發展時代。之所以取得豐碩成果，除了得益於豐富的資源優勢和國家、省出臺的一系列扶持優惠政策外，也與煤層氣企業、科研院所、廣大煤層氣人孜孜不倦的追求、勵精圖治、積極探索、攻堅克難的精神密不可分。
2017年3月，山西燃氣集團有限公司整合重組後，將成為山西煤層氣產業發展的引領者。
目前，山西正在全力打造一批具有優勢競爭地位的煤層氣產業示範基地。其中，晉城市已被打造為“六個之最”：全球最先突破煤層氣開發的無煙煤禁區、全球最完善的煤層氣開發加工利用產業鏈、亞洲最大熱電聯供低濃度煤礦瓦斯發電廠、全國最先實現煤層氣資源地面商業化開發的區域、全國最大規模煤層氣壓縮和液化產業基地、全國最早建立煤層氣開發工程產學研基地。
晉煤集團是目前國內最大的煤層氣開發利用企業，晉煤集團藍焰煤層氣公司在全國率先創立了“採煤採氣一體化”的煤礦瓦斯治理新模式，為我國煤炭礦區瓦斯綜合治理、保證高瓦斯礦井安全生產探索出了一條新的有效途徑。目前，藍焰集團煤層氣公司累計建設完成煤層氣地面抽採井3000多口，日抽採氣量突破330萬立方米，年抽採能力為15億立方米，佔到全國地面煤層氣抽採總量的60.7％，一舉成為國內規模最大的煤層氣開發企業。
山西國新能源是“氣化山西”戰略實施的主力軍。目前，已建成省級天然氣官網6300公里，城市中壓官網6000公里，形成了“兩縱十五橫”、覆蓋全省11個城市的網絡化供氣格局，供氣用戶涉及全省2050萬人口，有效推動了山西省能源消費結構的轉變以及清潔能源的推廣和利用。
潞安集團建立了從極地濃度瓦斯到高濃度瓦斯全方位綜合利用的技術體系和示範工程，對全省高效開發利用低濃度瓦斯資源具有重要的借鑑意義。
中石油煤層氣有限責任公司持續加強關鍵核心技術攻關，建成了我國首個支撐煤層氣產業發展的國家級科技創新平臺，樹立了我國煤層氣產業發展的技術創新標杆。
中石化臨汾煤層氣分公司負責延川南煤層氣田的開發管理，生產組織實施。延川南煤層氣田是中國石化首個煤層氣田，也是國內開發深度最深的煤層氣田，平均井深近1300米（垂直深度）。氣田位於晉陝交界處的鄉寧縣、吉縣和宜川縣境內。
航天科工山西通信有限責任公司針對煤礦企業不同條件的瓦斯狀況，提供煤礦瓦斯“零排放”淘汰燃煤鍋爐以及熱電聯供革命性解決方案，可以有效實現乏風以及濃度8％以下抽放瓦斯利用。
技術是產業發展的源動力。近年來，山西還在煤層氣高等與職業技術教育、煤層氣的開採科研方面取得了顯著成就，建立了煤層氣研究及應用型人才培養的完整教育體系和煤層氣工程技術研究機構，全省多項煤層氣開發利用技術已處於國際領先、國內一流地位，為發展煤層氣產業提供了強大的智力支撐。
太原理工大學是國家“雙一流”重點建設高校，有多個煤層氣相關專業博士學位授予權，擁有省部級重點實驗室與工程技術中心。煤層氣高效合成金剛石材料實驗室可以合成金剛石。學校設有煤層氣工程專業，負責培養煤層氣領域的研究型與複合型人才。2016年4月獲批“煤層氣產業鏈學科群”和“煤層氣高效開採與利用協同創新中心”。
2015年9月，晉煤集團煤層氣開發利用工程技術研究中心被科技部批准建設為第三批企業國家重點實驗室。實驗室承擔了國家科技重大專項、山西省科技重大專項、山西省煤基重點科技攻關項目、山西省煤層氣聯合研究基金項目等研究項目。目前，已獲得國家科技進步獎7項；國家發明專利27項；起草國家標準4項；在國內外學術期刊上發表學術論文100多篇。
山西煤層氣產業未來的藍圖與佈局
“十三五”時期是我國推進能源革命的加速期，山西已確立煤層氣產業發展在山西能源革命中的戰略地位。目前，山西省煤層氣開發利用規模穩步增長，沁水盆地和鄂爾多斯盆地東緣煤層氣產業化基地初步建成，形成了陽泉、晉城、西山、柳林、潞安5個年抽採瓦斯超過1億立方米的礦區，在國家煤層氣產業政策的推動下，山西煤層氣產業必將迎來更大的發展。
按照《山西省“十三五”綜合能源發展規劃》，未來，全省將重點建設沁水和河東兩大煤層氣產業基地，並提速煤層氣發電，到“十三五”末，山西省煤層氣發電裝機容量達到700萬千瓦，力爭建成千萬千瓦級煤層氣發電基地。
全省將進一步建設沁水盆地、鄂爾多斯盆地東沿兩大煤層氣基地，實現煤礦瓦斯抽採全覆蓋工程，完善“三縱十一橫、一核一圈多環”的煤層氣輸氣官網系統，為煤層氣產業的發展提供重要保障。
到2020年，山西省落實7個國家規劃礦區；建立7個省級重點礦區；屆時，山西將形成1萬億立方米探明地質儲量、400億立方米產能、1千億元產值、輸氣管線總里程突破1萬公里，使用人口覆蓋率達到70％。到2025年，山西省將繼續保持探明地質儲量增長勢頭，預計增加探明地質儲量5000億立方米，產量達到每年250—300億立方米，產能達到每年450—500億立方米每年、煤層氣產業佈局和結構更加合理，深部煤層氣資源勘查開發利用等方面實現技術突破。
（本報記者 裴雲鋒 侯璡）