白音華綠電鋁循環產業項目。本報記者程暉/攝
本報記者 | 程 暉
電解鋁行業是我國重要的基礎原材料產業，也是能源消耗和二氧化碳排放的重點領域。日前，國家發展改革委等五部門印發的《電解鋁行業節能降碳專項行動計劃》提出了一系列目標——到2025年底，電解鋁行業能效標桿水平以上產能占比達到30%，行業可再生能源利用比例達到25%以上，通過實施節能降碳改造，電解鋁行業2024~2025年形成節能量約250萬噸標準煤、減排二氧化碳約650萬噸……
本報記者日前參加“風光無限，綠色國家電投內蒙古行”活動時，通過對內蒙古自治區霍林郭勒市和錫林浩特市兩地的霍林河循環經濟示范工程和白音華“煤電鋁”循環經濟產業鏈的調研發現，今年上半年，霍林河電解鋁綠電消納占比達27.58%，白音華鋁電公司清潔能源用電比例達30%，已經超過國家對行業2025年底要達到的目標要求，兩地的鋁業率先在全國變為“綠業”，為清潔能源產業化、規模化發展，高載能產業優化調整開辟新路徑，對推動新能源產業與鋁產業協同發展具有重要示范意義。
循環經濟戰略構想推動綠色轉型
八月的霍林郭勒風光醉人，生機勃勃。在科爾沁草原腹地的群山間，266臺風機迎風傲立、36萬余塊光伏板映日生輝，持續為霍林河循環經濟局域電網供給綠色能源。
全國五大露天煤礦之一的霍林河露天礦是霍林河循環經濟的根基，煤炭儲量超過130億噸。然而生產過程中伴生的劣質煤卻因其遇水易散、遇硬易碎等缺陷無法外運，長期存放還會引起自燃，造成大量資源浪費和環境污染，被視為“生態垃圾”。而要解決劣質煤帶來的困擾，最好的處理方式就是就地消納，但當時霍林河煤田每年產出的劣質煤達到近千萬噸，到底怎樣的下游產業才能消納如此巨大的煤量？
與此同時，霍林河地區的電解鋁產業已初具規模，技術也已經相當成熟，但是大量購進工業用電，導致成本始終居高不下，加之電解鋁價格大幅動蕩，企業發展陷入了低谷。
2010年，原中電投蒙東能源（國家電投內蒙古公司前身）積極響應國家“開發利用可再生資源”的政策，同時結合國家在電力體制改革、產業政策調整、能源結構變化的發展趨勢，依托公司在蒙東區域的原有產業布局，創造性地提出了建設霍林河循環經濟的戰略構想。帶著這份構想，原中電投集團成立工作組，正式啟動了霍林河循環經濟示范項目，開始現場踏勘和研究論證項目的可行性。
恰逢當時國內風電、光伏產業開始異軍突起，風電的隨機性和不穩定性對風電的消納、電網的安全穩定運行也帶來了新的挑戰，同時節能高效環保機組也不能被完全有效利用，棄水、棄風與棄光現象突出。隨著2011年《國務院關于進一步促進內蒙古經濟社會又好又快發展的若干意見》印發，為了創新性落實文件要求，原中電投蒙東能源將重點落在了“又好又快發展”上，即不僅不能為了自身的快速發展破壞生態環境，影響當地牧民的正常生活，還要通過循環經濟項目帶動地方經濟、修復自然生態；既要創造出金山銀山，同時還要守護好綠水青山。因此在規劃的時候，原中電投蒙東能源不僅考慮到了“煤—電—鋁”的協同，更是確定了建設新能源、推動綠色轉型的發展方向，從而兼顧了生態環保和經濟發展兩條主線，實現了企地共贏。
按照“以煤發電、以電煉鋁、以鋁帶電、以電促煤”的發展思路，2012年8月，霍林河循環經濟示范工程開工建設，新建兩臺350MW劣質煤熱電聯產機組和300MW風電機組，配套建設局域網工程和電力監控中心。2014年8月，霍林河循環經濟示范項目的前三期30萬千瓦風電項目全容量并網發電，霍林河循環經濟進入“風火互補”發電時期，正式邁出了綠色轉型的第一步。同年10月，隨著兩臺35萬千瓦火電機組陸續投產，霍林河循環經濟示范項目全面建成投運。
十年來，霍林河循環經濟示范項目在提升循環經濟電力供應安全穩定性的同時，通過技術改造、降低供電煤耗、合理配置和應用儲能等方式，優化火、風、光、儲系統效率和發電成本，全力推動公司循環經濟產業鏈在區域、乃至全國具有強力競爭優勢；同時，降碳成效更為凸顯，隨著火電機組通過生物質摻燒、綠氨摻燒等方式推進低碳化改造，煤炭清潔高效利用水平將進一步提升，加之鋁產業綠電占比持續加大，循環經濟產業鏈綠色低碳轉型成效更加顯著。
截至目前，國家電投內蒙古公司在霍林河地區建成了包括年消耗900萬噸劣質褐煤的180萬千瓦火電裝機、105萬千瓦新能源裝機、86萬噸電解鋁產能以及配套自備電網、監控指揮中心的產業集群，每年有30億千瓦時綠電輸送至下游內部電解鋁產業。今年上半年，霍林河地區電解鋁綠電消納占比達27.58%，打造了全球首個“煤—新能源—電—鋁”循環經濟新范式。
鑒于霍林河循環經濟示范工程的成功經驗，國家電投內蒙古公司在資源條件相似的錫林郭勒盟白音華地區，依托現有3500萬噸煤炭產能，復制“煤電鋁”循環經濟產業鏈，規劃分兩期建設80萬噸高精鋁板帶項目，配套建設5×35萬千瓦自備火電機組及線路送出工程，延長“煤電鋁”產業鏈條，做強做優做大產業集群。目前，白音華鋁電項目和2×35萬千瓦自備火電機組已投產運行。今年6月，白音華自備電廠取得可再生能源替代工程300MW風電項目及全額自發自用50MW風電項目建設指標，計劃年內開工建設，2025年6月并網發電。項目全部投產后，新能源裝機容量將達到655MW，占電力總裝機容量的48.3%，每年可輸送清潔能源18.95億kWh，使白音華鋁電公司清潔能源用電比例提升至超過30%，綜合利用率99.89%。
創新創造發展新質生產力
從生產車間到輸煤廊道，從風光產業到鋁業產業，國家電投內蒙古公司處處涌動著發展新質生產力的熱潮。
在霍林郭勒的風機現場，頭戴攝像頭和噴漆壺、形似小坦克的爬塔機器人正在風機壁上向上攀巖。電力公司D廠的技術人員告訴記者，這個機器人針對風機塔筒外壁的焊縫進行檢測、清洗、打磨、補漆等常規年檢項目。“之前這樣的檢測都是以人工高空作業為主，存在危險性高、效率低、成本高等問題。風電智能爬塔機器人采用防墜式后備安全保護，且避免了人員高空作業，從根本上消除了人工高空運維存在的安全隱患。”
在輸煤廊道內，由于運行環境惡劣、粉塵多、存在可燃性氣體，故障因素較多，極易發生事故。目前，火電企業對輸煤廊道的巡檢方式主要以人工巡檢為主，存在勞動強度大、巡檢效果不穩定、有工作盲區等問題。為減輕運行崗位人員勞動強度，提高巡檢效率，提升輸煤系統運行安全，國家電投內蒙古公司霍林河坑口發電公司結合輸煤系統點多面廣、戰線長等特點，優先在輸煤Ⅱ段、Ⅲ段棧橋推行軌道式機器人自動化巡檢系統。該系統運用人工智能、云計算、大數據、工業互聯網、5G應用等先進技術，實現對輸煤廊道進行24小時管理控制，對檢測到的各種數據進行科學分析，為輸煤系統的平穩運行提供保障。
在煤礦生產現場，積極開展無人礦山建設，無人駕駛技術實現常態化規模應用。上半年，所屬兩地五礦已實現122臺5G＋無人駕駛設備全天候編組作業，累計完成300萬噸煤炭運輸和204萬立方米剝離運輸，作業效率達到有人作業的90%左右，計劃2024年底無人駕駛設備規模將超200臺，位居全國第二，煤巖運輸量達到2000萬立方米以上，具備5000萬立方米工程量作業能力。
在霍煤鴻駿鋁電公司鋁錠鑄造生產現場，全國首套鋁錠鑄造自動化生產線正在有序平穩運行，打渣、鑄錠、碼垛、打包、稱重等環節全部由機器人操作，全面實現了自動化生產。除此之外，該公司還實施電解智能精準出鋁、智能安全排查報警系統等智能制造項目，有效提升設備自動化、智能化水平，智能制造建設取得階段性成果，最終實現機械化換人、自動化減人、智能化無人作業，提升勞動生產率，提高安全水平。
2023年8月19日，全國首個由鐵鉻液流、飛輪、鋰電三種形式組成的混合儲能項目在國家電投內蒙古公司電力分公司投運。項目包括飛輪儲能、液冷鋰電池儲能和鐵—鉻液流電池儲能項目各1MW，其中1MW鐵—鉻液流電池儲能項目應用國家電投自主研發的“容和一號”電池堆，是全球首例兆瓦級鐵—鉻液流電池儲能項目，進一步探索不同形式的儲能在霍林河循環經濟示范項目中的應用情況和適配能力，為下一步大規模引入儲能項目，促進綠電消納能力提升，保障局域電網穩定運行提供可靠的決策依據和實證數據。
今年年初，該公司完成了2臺30萬千瓦和2臺35萬千瓦火電機組靈活性改造，在不投油的前提下具備深度調峰至20%額定負荷的能力，進一步提高火電機組的調峰幅度、爬坡能力以及啟停速度，將火電裝機由主體型電源轉變為保障型電源，在促進新能源就地消納的過程中起到“寬負荷、穩頻率”的基礎保障作用。在極限情況下，每小時可為新能源讓出近百萬千瓦的發電空間，配合三模混合儲能示范項目進行聯合調峰，基本實現系統內105萬千瓦新能源全額消納，實現風、光資源的“零棄用”。
目前，國家電投內蒙古公司以“源—網—荷—儲—用”多能互補關鍵技術研究為課題，正在全力打造霍林河循環經濟升級版。未來將大力推廣“煤—新能源—電—鋁”聯營及源網荷儲直供新范式，助力我國產業布局優化，促進區域協調發展。
下一步，國家電投內蒙古公司將加速推進通遼扎哈淖爾35萬噸綠電鋁項目及配套65萬千瓦風電項目，打造國內首條“綠電鋁”生產線，引領鋁產業鏈由“煤電鋁”向“綠電鋁”低碳轉型升級。計劃到2025年項目達產后，電解鋁年產能達121萬噸，電解鋁生產綠電占比將達到40%。到2026年，霍林河循環經濟新能源裝機將達到170萬千瓦，綠電比重進一步提高到50%，全力構建以新能源為主體的新型電力系統。
打造我國高寒地區綠色礦山標桿
近年來，國家電投內蒙古公司按照“打造我國高寒地區綠色礦山標桿”的工作目標，全力開展礦山生態修復工作，2018年以來累計投入資金18.05億元，完成礦山生態修復8.33萬畝。累計完成牧草播種8.5萬余畝，栽植喬木14萬余棵、灌木1714萬余株，綠色礦山治理的明顯成效得到社會各界的好評。
具體來看，國家電投內蒙古公司的主要做法有：為最大程度克服自然因素限制，提高科學治理水平，保障治理效果，按照“明渠暗窖，打造海綿式排土場；外排內蓄，建設生態型露天礦”設計理念，打造“自維持、免維護”的自然生態系統；采取“工程措施為輔，生物措施為主”的技術路線，以工程措施固形，以生物措施固本，修復植被系統，維持生態平衡；實施“覆土整形、供水系統、水土保持、土壤改良、植被重建以及澆灌系統”六大修復治理工程；確立“建設林、草、礦三位一體的人工生態型礦區”的生態修復目標，摸索出一些解決高寒地區生態修復難題的有效治理措施，取得良好效果。
“根據北方高寒及草原生態脆弱地區的實際，甄選出16種牧草、7種喬木、12種灌木，采取永、臨結合的技術措施，重建可以自然演替的群落結構，基本形成‘自維持、免維護’的近自然生態系統。”國家電投內蒙古公司負責生態修復的相關負責人告訴記者。
通過治理，主要生態指標實現了跨越式的改善。如，國家電投內蒙古公司所屬五礦到界排土場生態修復區植被覆蓋度由65%提升到90%，增加25%；水土流失強度由4049噸/公頃·年，下降至3443噸/公頃·年，減少14.64%；生態系統服務價值量由2420萬元/年提升到4830萬元/年，增加2140萬元/年。
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