隨著中國北方地區大面積集中供暖開啟,冬季用煤高峰期已經來臨。黨的二十大報告提出,在“積極穩妥推進碳達峰碳中和”方面,深入推進能源革命,加強煤炭清潔高效利用。作為傳統能源的煤炭,其開發利用現狀如何?“去煤化”是否可行?日前,天目新聞記者在北京采訪了中國工程院院士王國法。
王國法是我國煤炭開發和智能礦山領域科技領軍者和戰略科學家,至今奮戰在科研一線。
近40年來,他走遍全國所有礦區,率領團隊破解了一個又一個煤炭開采裝備技術難題,改變了我國煤炭領域安全生產面貌。
王國法的厲害之處還在于:從當初的進口綜采設備消化吸收起步,在他的主持帶領下,我國煤炭綜采設備不僅逐步實現了百分之百國產化,還出口到了美國、德國、澳大利亞、俄羅斯、印度等世界主要產煤國家。
近年來,作為中國煤炭科工集團首席科學家,他組建了46個煤礦智能化主導專業方向的優勢創新團隊,布局到煤礦智能化的各個細分領域,目標是讓智能化開采領跑全球。
采訪時,他辦公室掛著的一副書法,給我們留下了深刻的印象:植根基層、放眼世界,立足實踐、創新發展,為學以道而至上,為人以德而至高。
“我是2017年當選院士的。我屬于典型的一線科研人員出身?!蓖鯂ㄕf,“兩位老院士專門為我寫了一首詞書法,其中兩句:蒼天不負飛鴻志,水到渠成。實至來名,更上層樓向從容。我把它掛在辦公桌前,一直激勵著我在科技創新和服務國家戰略的道路上不斷前行?!?/span>
從小的夢想,長大當個科學家
在煤炭界,人們津津樂道于王國法的一系列技術裝備創新:世界最大采高的8.2米超大采高綜采和20米特厚煤層綜放,是他主持設計研發的;世界最小采高的0.6-1.3米薄煤層智能化綜采,是他率隊攻關突破的;世界最大傾角的55°大傾角綜采裝備,還是在他手里誕生的。
“我們很多技術,國外是沒有的。比如:20米以上特厚煤層,我們提出了放頂煤開采的方式,實現了20米特厚煤層的全世界首次高效放頂煤開采。項目獲得國家科技進步一等獎?!蓖鯂湴恋卣f。
更絕的是,早在上世紀90年代初,他首次提出了液壓支架與圍巖“強度耦合、剛度耦合、穩定性耦合”的“三耦合”原理和設計方法?!耙粋€支架,就是一兩千噸的支撐能力。我們現在用液壓支架在工作面形成一個鋼鐵長廊,把工人保護在里面?!蓖鯂ǜ嬖V我們,“這樣一來,不僅從結構創新上實現了支架與圍巖的智能耦合控制,還讓煤炭行業的安全生產面貌得到了完全改變?!?/span>
因為技術創新,他33歲獲得國務院特殊政府津貼,至今先后6次獲國家科技進步獎。
你絕對想不到,當初他是從非煤院校的非煤專業畢業分配到煤炭科學研究總院北京開采所的。又有誰能想到,40多年前,他也曾經是一個迷茫的青年。
1960年8月,王國法出生于山東省文登縣農村。兄弟姐妹四人,他排行老三。盡管從小學習成績優異,1977年6月高中畢業后他還是回到了農村,在生產隊干起了農活。
那年10月,偶然從村里的廣播聽到全國恢復高考的消息,王國法非常高興?!拔覀兡菚r既興奮又不知如何應對,照常參加生產隊勞動、下地干農活?!蓖鯂ㄕf,“直到考前兩周,公社的中學才組織我們進行復習?!?/span>
1977年12月10日,王國法騎著自行車趕到15公里外的文登三中參加高考。放榜時,他是全公社當年應屆近400名畢業生中唯一考上本科的。
1978年3月,他走進山東工學院(山東大學),開始了自己人生的最重要轉折,學習機械專業。畢業后又考到東北工學院(東北大學)讀研究生,學的也是機械專業流體機械及流體動力工程。1985年畢業時分配到煤炭部,被分配到煤炭科學研究總院北京開采所,一干就是近四十年。
至今回想起幾十年來的經歷,王國法非常感慨:“剛來的時候,作為非煤院校畢業的學生,我對煤炭也是一無所知。這些年,從不懂煤炭到成為煤炭開發專家,這也是我們這一代人比較有代表性的職業生涯模式?!?/span>
“就有一點,實現了我從小想當科學家的夢想!”王國法笑著說。
在他的家鄉膠東半島,頂受人崇拜的就是科學和知識。這一點,在王國法父母身上也得以體現。“我父親在國營水產公司工作,長年在外。母親在家務農,她非常勤勞,雖然不識字,但是一直非常重視我們讀書。她一直覺得‘只有讀書的人才有出息,才了不起’?!?/span>
受到家庭影響,少年王國法心里一直有個科學家情結。“我記得小學3年級開始寫作文。第一篇作文題目,就是‘你長大了想干什么’?我寫的是:長大要做科學家?!?/span>
盲目“去煤化”是行不通的
而今,成為科學家的王國法已然對煤炭行業了然于胸。
采訪時,我們提到了一個話題:俄烏沖突至今,能源成為全世界關注的焦點。煤炭作為傳統能源,在能源安全方面起到怎樣的作用?
“俄烏沖突長期化和復雜化,對全球能源與礦業體系產生深遠影響。美國成功搶奪歐洲能源市場,并將能源安全與地緣政治綁定。在俄烏沖突中,美國能源獲利與歐洲能源窘境形成鮮明對比,警示我們能源安全的極端重要性?!蓖鯂ū硎?。
他還給我們舉了個數字:沖突導致今年以來全球“搶煤潮”頻現,歐洲三大港7月平均價格為380美元/噸左右,同比增長超350%,國際煤炭價格持續增長,其后一直處于價格上揚通道。這個價格比我們國內高了很多很多。
近年來,我國經濟持續高質量發展和中等消費群體增加,能源消費的剛性需求不斷提升,對我國能源安全提出新要求。針對有人提出的“去煤化”,王國法認為,盲目“去煤化”是走不通的?!霸谖覈?,新能源尚不能成為‘去煤化’后的能源主體。目前只有煤電,才是保障新能源穩定發展的兜底保障能源?!?/span>
一方面,我國新能源裝機容量大幅增長,但其對氣候敏感性很高,具有不穩定、間歇性的短板。“越是大力發展新能源,可靠的調峰電源在電力系統中起的作用就越大。從這點上說,煤電就是這可靠的調峰電源,是壓艙石,是穩定器?!蓖鯂ū硎?。
從能源發展實踐來看,發達國家在碳達峰后主要依靠天然氣發電的靈活性,來解決新能源(風能、太陽能等)的不穩定性、間歇性。而我國天然氣對外依存度高達45%,滿足廣大人民群眾正常生活的供氣壓力比較大,目前尚不具備大力發展天然氣發電保障能源供應的條件。
另一方面,發達國家用“低碳”概念遏制發展中國家發展,針對中國意圖十分明顯,包括歐洲設計的碳稅(碳邊際稅),企圖用碳稅等設計打壓中國和新興經濟體的制造成本優勢?!拔覀儜敵浞终J識他們的這種意圖。所謂碳排放權,實質就是發展權的博弈?!?王國法說,“基于我國能源資源稟賦和系統成本,在當前的技術條件和裝機結構下,煤電依舊是最經濟可行、安全可靠的電力系統保障能源?!?/span>
科普煤炭,我們所不知道的另一面
在老百姓的印象中,煤炭就是一種黑乎乎的燃料。在王國法的科普下,我們逐漸認識了煤炭的另一面。
“它是化工原料之母?!蓖鯂ㄕf,“煤炭作為可以清潔高效利用的最經濟安全的能源和原材料,也是我國資源最豐富的一種能源和原材料,在下個百年內仍將扮演重要角色?!?
從煤化工的開發前景來說,這樣的角色是多種多樣的。
“煤炭不僅是人類的火種,也是工業的糧食,煤炭被稱為‘烏金’,它能百變金身,造福人類。它可以高效轉化為油氣和石墨烯等系列高端煤基材料,可以作為航天器燃料和高科技產品的原材料。煤炭副產品也可以循環利用、‘吃干榨凈’。因此,煤炭既是燃料又是化工原料及油氣的補充能源?!蓖鯂ń榻B說,“煤制油是非常高品質的油。我們航天器用的燃料就是煤制油,它比石油品質更高?!?
品質一流的煤制油,為什么目前還沒有成為廣泛使用的普通燃料呢?
“這里有多方面的因素,首先煤制油投入較大,建設周期較長,目前全國年產規模只有930萬噸。另外還有政策層面的因素。所以現在煤制油主要是作為工業添加劑或者是高端的油品,作為普通燃料還不劃算?!蓖鯂ㄕf,“將來,我們可以進一步多途徑開發利用煤炭。通過煤化工的減碳固碳作用,以及二氧化碳的轉化利用等,前景非常廣闊。包括煤在地下的原位轉化技術,無論轉化成液體還是氣體,這樣的技術路徑目前已經有了,就是成本和商業競爭力上還不劃算?!?/span>
而從能源利用的角度來說,煤炭還有很大的發展空間。“煤電如果進一步與CCUS技術相結合,碳排放上也完全可以實現零排放?!?/span>
王國法用他的親身體會,給浙江的能源革命支了招。他說:“浙江我去過多次,對那里的能源家底也比較了解。浙江省是工業強省,傳統能源資源不占優勢,不管是煤炭還是油氣,化石能源基本上很少。但浙江可以因地制宜在能源革命的制高點上發力?!?/span>
王國法認為,一方面,浙江可以大力推進新能源的發展,充分利用海岸線長、港口多、島嶼多的優勢,發展海上風電、太陽能、生物質能、核電等新能源,推進傳統能源與新能源耦合利用;同時,充分發揮浙江工業實力強和技術創新能力強的優勢,加快開發新一代儲能和智慧能源技術裝備,推動能源轉型,推進終端用能電氣化,并構建起多能互補分布式能源系統。
“節能也是實現‘雙碳’戰略的重要途徑,發展潛力巨大?!蓖鯂ū硎?,“另一方面,浙江可以抓住節能技術和相關產品發展的風口,大力開發,引領潮流?!?
煤礦智能化,讓煤炭工人更有體面地工作
1978年春節前,王國法收到了大學錄取通知書。正好也是貼春聯的時候,學校老師寫了一副春聯送到他家:“喜送子女踏新程,笑迎新人創奇篇?!?/span>
從走出村子那一刻起,離家在外44年,王國法沒有辜負家鄉父老的殷切期望。他努力學習勤奮工作,不斷提升著我國煤炭機械化水平,以技術創新書寫了一段我國煤炭開采從落后于人到領跑世界的傳奇篇章。
讓他引以為傲的,是不僅把原來世界上最著名的一些煤機巨頭擠出了中國市場,而且也讓他們喪失了在國際市場的競爭優勢。
一年365天,王國法有200多天都是在外出差。而他去得最多的,就是一線礦區。有時在礦上一待,就是一個多月。
“第一次下煤礦時,要跳到斜井皮帶機上跟著走。到了目的地得趕緊往下跳離皮帶,對于第一次下井的新人來說,還真是害怕?!辈稍L時,王國法告訴我們,“所以我的一生都在努力做好一件事,就是為煤礦研發更好的開采技術和裝備,讓煤礦工人坐在辦公室,更體面、更有尊嚴地工作?!?
讓王國法感到欣慰的是,經過這么多的努力和研發,我國煤炭行業不斷淘汰落后產能,持續提高產業集中度。2000年左右,全國年產煤10億噸、擁有大大小小煤礦共7-8萬個;如今,全國年產煤40多億噸,煤礦已逐步縮減至4000多個。與此同時,通過建設大型的現代化煤礦,現在煤礦工人的模樣和工作環境都發生了根本性變化。
“井下的作業基本為機械化和自動化,大多數固定崗位實現無人值守,智能化采掘工作面實現自動化,下井工人主要是巡檢和輔助作業?!蓖鯂湴恋卣f,“一些智能化煤礦還實現了工人穿西服打領帶,坐在地面調度指揮中心控制地下采煤。采煤不再是體力活,而是技術活了!”
這一切,都跟王國法倡導的智能化礦山有關。在他的構想里,未來我們要在人工智能、大數據等高算力需求的GPU、NPU芯片,高吞吐量的網絡通信芯片,高精度的模擬前端和模數轉換芯片都實現自主制造,擁有自主知識產權的工業軟件、設計軟件,突破井下高精度傳感、通信(GPS、高精度傳感器)、充電等技術短板,真正實現井下采煤自主感知、智能生產。
“我們提出智能礦山愿景,首先是敢想,同時也是基于發展規律和實踐的基礎,去進行新的創新實踐?!蓖鯂ㄕf,“現代社會知識更新日新月異。我經常鼓勵年輕人要敢于想象,因為想象力是創新的觸發器,沒有想象力就很難創新。但是我說的想象,不是空想空談,還得實干。這種實干是在基于現實的基礎上不斷學習、持之以恒,這樣才有可能實現重大創新?!?
智能化礦山建設需要創新,更需要人才。“現代礦業是需要高科技支撐的產業,包括我們發展的礦山智能化,它是新一代信息技術與采礦技術的融合,需要多學科人才?!蓖鯂ㄕf。
令他感到高興的是,這幾年已經有越來越多的高端人才投身煤炭行業,包括來自清華大學、上海交通大學等著名985高校的博士。比如他帶的其中一個煤炭開采院年輕團隊,博士已經占到80%以上。
這個可喜的變化,讓王國法堅信,煤炭的安全綠色智能化開發和清潔高效利用一定會有更加美好的未來。
來源:天目新聞