從劣質煤到綠電鋁，實探“塞北煤城”的循環經濟新范式

白色的無人駕駛自卸車停泊在遠處，電驅礦車穿行在黑灰基調的露天礦山。布滿蒼翠茂密植被的排土場上，一臺高聳的風機正在緩緩轉動，所發電量全部輸送至煤礦生產現場，為這座煤田注入“綠意”。

這是界面新聞日前參觀國家電投內蒙古公司北露天煤礦時所見到的情形。在“塞北煤城”霍林郭勒市，智能化、低碳化的實踐正在落地。

“北露天煤礦投入了25臺60噸級電驅礦卡，配套建設2座充電站，主要利用排土場風電所發綠電。”北露天煤礦礦長賀希格圖介紹稱，電驅礦卡每年運輸煤炭約800萬噸，可節約柴油1980噸，電費成本較燃油成本節約62%。

2023年4月，國際首例排土場4兆瓦分散式風電示范項目在該煤礦建成，采用“自發自用”模式，打破了新舊能源和行業壁壘。

至今，該項目已累計發電1520萬千瓦時，所發電力全部用于露天煤礦生產用電和電驅礦卡充電。

霍林河循環經濟示范項目北露天煤礦，攝影：戴晶晶

上述項目僅是國家電投內蒙古公司(下稱內蒙古公司)霍林河循環經濟示范工程的一部分。

內蒙古公司是國家電投在內蒙古的全資子公司，與國家電投集團蒙東能源有限責任公司、電投能源(002128.SZ)一體化運作。

2014年，按照“以煤發電、以電煉鋁、以鋁帶電、以電促煤”的思路，霍林河循環經濟示范工程正式建成。時至今日，該工程涵蓋年消耗900萬噸劣質褐煤的180萬千瓦火電裝機、90萬千瓦風電裝機、15萬千瓦光伏裝機、86萬噸電解鋁產能，以及配套了自備電網和監控指揮中心。

依托該項目開展的“含可再生能源的孤立電網的運行控制技術及示范”科技項目，被列為國家863計劃課題。

霍林河地區劣質煤熱量較低、雜質量大、極易破碎，長途運輸經濟性差。在局域網建設前的電解鋁產業大量購進工業用電，成本居高不下，加之電解鋁價波動劇烈，影響企業經營效益。

借由霍林河循環經濟示范工程項目，劣質褐煤實現了就地消納，發電成本也更具優勢。

北露天煤礦位于該示范項目的最上游，年產能1000萬噸，其中90%通過自備電廠和坑口電廠兩套輸煤系統運往電力分公司與霍林河坑口發電公司。電投能源旗下的霍煤鴻駿鋁電公司作為項目下游，電解鋁產線同步消納火電和綠電。

在示范項目“神經中樞”電力監控指揮中心的藍屏上，界面新聞記者看到局域網內266臺風電機組、449臺逆變器的整體運行狀態，以及風光發電功率的實測和預測曲線。

內蒙古公司電力分公司黨委書記李書碩表示，目前，霍林河循環經濟六期20萬千瓦和七期45萬千瓦續建風電項目正在推進，預計到2025年項目達產后，局域網新能源裝機將達到170萬千瓦，占總裝機的48.57%。

今年上半年，霍林河循環經濟示范工程電解鋁綠電消納占比為27.58%。

“一季度風力好的時候，電解鋁側綠電實時占比能達到30%。”李書碩指出，項目對國家產業政策、能源結構調整，尤其是在風電大比例就地消納、能源綜合利用方面起到很好的示范作用。

“煤電鋁”也因此向“綠電鋁”轉變。在全國首批“綠電鋁”產品認證中，霍煤鴻駿鋁電公司完成8.6萬噸重熔用鋁錠、9.9萬噸電解原鋁液認證，同時還與三家下游企業達成銷售協議，2023年累計完成“綠電鋁”交易3.65萬噸。

增強新能源并網消納能力是近期政府關注的重點。今年6月，國家能源局發布《關于做好新能源消納工作 保障新能源高質量發展的通知》，旨在提升電力系統對新能源的消納能力，確保新能源大規模發展的同時保持合理利用水平。

截至今年上半年，霍林河循環經濟示范工程局域電網新能源棄風率1.69%，創歷史最佳，消納新能源16.79億千瓦時。火電靈活性改造和新型儲能在其中發揮了作用。

2024年初，內蒙古公司電力分公司完成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。

內蒙古公司電力分公司B廠廠長張鵬林表示，極限情況下，火電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”。

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，三個形式的儲能項目各1兆瓦。其中，1兆瓦鐵-鉻液流電池儲能項目采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。

“鐵-鉻液流儲能時間長、造價單價高，但循環壽命高，充放能達到2萬次以上，安全性也相對高。”

張鵬林向界面新聞介紹稱，飛輪儲能單體容量小，1兆瓦分成10個單元模塊建設，但響應速度最快，可以達到毫秒級。

張鵬林說，隨著局域網綠電占比提高，為了保證消納，計劃自明年開始建設100兆瓦的鋰電池儲能項目。選擇鋰電池技術路線的主要原因是當前單價較低，運營經驗豐富。

基于霍林河循環經濟示范工程的經驗，內蒙古公司在資源條件相似的錫林郭勒盟白音華地區，正依托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。

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。

在新能源方面，白音華自備電廠可再生能源替代工程200兆瓦光伏項目于2023年12月并網發電，為全國最大露天礦排土場光伏項目， 項目最終負荷由白音華高精鋁板帶項目全額消納。