眾所周知,俄羅斯是一個擁有豐富的煤炭資源的國家,煤炭一度是前蘇聯最重要的能源。進入21世紀以來,俄羅斯的煤炭產量和出口量在持續增加。撲克投資家了解到,俄羅斯的無煙煤銷量2016年至2020年四年間就增長了約266%,相當于美國自用煤炭量的12倍以上。到了2021年6月,美國鋼鐵工業使用的無煙煤炭90%依賴俄羅斯供應,這個數據甚至震驚到了美國國務卿布林肯。
俄烏戰爭爆發之后,面對西方世界的制裁,煤炭出口將成為俄羅斯國內經濟增長、參與國際經濟體系、維護地緣政治影響的重要推力之一。
本文梳理了近30年來俄羅斯在煤炭生產、消費與進出口、煤礦安全與環境以及煤炭科技裝備等方面的發展變化,深入分析了俄羅斯煤炭工業發展目前存在的主要問題:高素質人才匱乏、運輸成本高、煤礦安全生產形勢嚴峻等,并對其未來發展趨勢進行了預測與展望。干貨較多,請讀者細嚼慢咽,必有收獲!
摘要
俄羅斯是能源大國,2019年能源行業貢獻俄羅斯GDP的25%、投資的1/4、財政收入的40%、出口的62.1%(數據來源:俄羅斯國家統計局)。其天然氣、石油和煤炭資源都非常豐富,探明儲量分別位于世界第1位、第2位和第6位。煤炭一度是前蘇聯最重要的能源,1950年煤炭在俄羅斯能源生產中的構成占比為77.2%[1]。20世紀70年代中期,由于俄羅斯政府轉變國家能源政策優先發展石油和天然氣,煤炭在能源生產和消費中的比重持續下降。進入21世紀以來,能源強國戰略的推行促使煤炭產量和出口量持續增大,俄羅斯煤炭工業關注重點涵蓋了行業對于俄羅斯國內生產總值貢獻的增長、煤炭產品多樣化和商品煤質量的提高、鐵路和港口的基礎設施建設發展以及采礦安全和環境保護等方面的問題[2]。俄羅斯能源部制定的《2035煤炭工業發展規劃》已于2020年6月份提交聯邦政府通過,預計未來煤炭產量和出口量仍將進一步增長,成為俄羅斯國內經濟增長、參與國際經濟體系、維護地緣政治影響的重要推力。
1. 發展現狀
1.1 煤炭資源
截至2019年底,俄羅斯的煤炭探明儲量占全球儲量的15.2%,位居第2位,僅次于美國。在已探明的煤炭儲量中,褐煤占53%,硬煤占44%,無煙煤的儲量不大,僅占3%。大約40%的硬煤適合煉焦,其煉焦煤不僅儲量大,而且品種齊全。但俄羅斯的煤炭儲量分布不平衡,近70%的煤炭儲量集中在西伯利亞南部的庫茲巴斯和坎斯克-阿欽斯克煤田,俄羅斯東部地區的總儲量也很大。近年來俄羅斯聯邦根據國際煤炭的市場需求,有針對性地加大了露天開采的焦煤資源勘探開發工作力度,克麥羅沃州、伊爾庫茨克州、新西伯利亞州和克拉斯諾亞爾斯克邊疆區的儲量增長量最大[3]。俄羅斯共有22個煤田,主要的煤田包括:歐洲部分的頓涅茨克煤田、伯朝拉煤田;西伯利亞地區的庫茲巴斯煤田、坎斯克-阿欽斯克煤田、伊爾庫茨克煤田、米努辛斯克煤田;俄羅斯東部地區的南雅庫特煤田等。上述煤田的總儲量接近俄羅斯聯邦煤炭總儲量的85%。焦煤產地主要有庫茲巴斯煤田、伯朝拉煤田、南雅庫特煤田和伊爾庫茨克煤田。
1.2 煤炭生產
1.2.1 煤炭產量和生產效率
俄羅斯煤炭工業從1721年發現頓巴斯煤田開始,距今已有近300年的開采歷史,1988年煤炭產量達到4.25億t[4]。蘇聯解體對于俄羅斯的經濟形勢產生顯著影響,包括能源行業在內的工業生產指數大幅下滑。1993年,俄羅斯開始煤炭工業改革,大量不具備安全條件或者虧損的煤礦關閉,煤炭產量急劇下降。進入21世紀以來,隨著新建大型煤炭企業的技術改造和現代化礦井的建成投產,煤炭生產效率不斷提高,煤炭產量持續增長,增加的產量主要由露天開采方式獲得,井下開采和露天開采的產量比從1∶1.2變為1∶3.0。2019年,俄羅斯煤炭產量4.41億t,約占世界煤炭產量的5.5%,10年來增長了1.5%,位于中國、印度、美國、澳大利亞、印度尼西亞之后,排在世界第6位,原煤生產效率達到316.6 t/(人·月),比21世紀初幾乎提高了2倍,如圖1所示。
1.2.2 開采成本
2000-2019年,以俄羅斯盧布計,俄羅斯平均噸煤開采成本整體以年均12.7%的幅度持續增加。2019年,俄羅斯平均噸煤開采成本達到2 411.02盧布[5],開采成本的結構組成大致如下:生產性成本總占比為70.4%,非生產性成本71.24盧布,占29.6%。近4年來非生產性成本占比有所增加,工人工資和其他福利開支占比有所下降,如圖2所示。
1.2.3 從業人員
近30年來,受煤礦關閉和生產效率提升等因素的影響,俄羅斯煤炭從業人員持續銳減。煤炭開采和加工行業等直接從業人數從1994年的85.96萬人降至2019年的15.01萬人。在煤炭工業直接從業人員中,煤炭開采人數約為9.16萬人,其中,井工礦3.96萬人,露天礦5.2萬人。人均月工資收入從2000年開始以年均16.7%的速度逐年增高,2019年增加至62 281盧布,約為俄羅斯勞動人口平均月工資的1.3倍,如圖3所示。
1.2.4 主要礦業公司
1993年開始的煤炭工業改革促使煤炭行業成為俄羅斯能源系統中唯一完全由私人資本掌控的行業,目前共有超過180個私營企業集團經營著俄羅斯的煤炭行業,主要由十幾家大型煤炭和冶金控股公司主導。其中,西伯利亞能源股份公司是俄羅斯最大的煤炭生產商,世界排名第10位,2019年的煤炭總產量為1.062億t。主要的煤炭公司近年來的煤炭產量如表1所示。俄羅斯煤炭產量排名前5的公司貢獻了俄羅斯國內50%以上的產量。
1.3 煤炭消費與進出口情況
1.3.1 煤炭消費
表1 2016-2019年俄羅斯主要煤炭公司煤炭產量
近30年來俄羅斯的煤炭消費總量呈現波動下降的趨勢,平均每年的煤炭消費量維持在2.1億t左右。2019年煤炭消費量為2.02億t,比1995年下降了16%,約占世界消費總量的2.3%,居世界第6位,如圖4所示。從煤炭消費結構來看,俄羅斯的煤炭主要用于發電和煉焦。用于發電的煤炭消費占比在50%以上,煉焦煤占比平均為18%。其中,民用、其他行業和煉焦煤幾乎全部由俄羅斯國內市場供應,發電用煤需要少量進口,俄羅斯國內供應量約占80%,如圖5所示。天然氣價格的走低給煤炭的用量帶來了較大的沖擊。進入21世紀以來燃煤發電的比例呈現下降的趨勢,由2000年的20%下降到2018年的16%。
1.3.2 煤炭進出口
俄羅斯進口的煤炭以來自哈薩克斯坦的動力煤為主。進口的動力煤主要用于發電,平均滿足俄羅斯內需的11%~15%。從2011年開始,俄羅斯逐步減少了煤炭的進口量,如圖6所示。預計未來將繼續控制進口量[6]。
俄羅斯煤炭出口以動力煤為主,出口量近年來呈現明顯上升趨勢,如圖6所示,出口創匯額每年達170億美元,居于所有大宗出口商品的第5位[7]。2019年,俄羅斯出口煤炭2.1億t,已接近煤炭產量的50%,其中動力煤占出口總量的90%。主要的煤炭出口公司為西伯利亞煤炭能源公司,2019年煤炭出口量為1.61億t,約占出口總量的83%。
俄羅斯的煤炭出口份額在國際市場上增長較快,由1995年的6%增長到2017年的14%,國際市場地位增強,如圖7所示。目前排在澳大利亞和印度尼西亞之后,位列全球第3位。1995-2017年,世界煤炭貿易量增長了2.7倍,而俄羅斯的煤炭出口量增長了6.3倍。俄羅斯的煤炭出口目前已遍布全球80多個國家,其中煤炭東向市場(主要是亞太地區)和西向市場(主要是歐洲)的出口量都有所增加,東向增速比西向更快,目前出口東向市場的比例約為50%。2000年以來,俄羅斯供應歐洲的煤炭增長了4.2倍,供應亞太地區的煤炭增長了10倍。不過由于亞太地區的煤炭供應以自產煤為主,俄羅斯煤炭在亞太國家的進口份額僅為9.3%。中、日、韓東亞3國一直是俄羅斯煤炭最主要的出口國。2019年出口量分別為32.82 Mt、28.3 Mt和20.21 Mt。近年來,俄羅斯煤炭出口德國的數量持續顯著增長,2019年出口量達21.29 Mt,比2016年增加了150%,首次超過日本,排在第3位。
圖7 1995-2017年俄羅斯煤炭出口份額占世界總出口份額的變化趨勢
1.4 煤礦安全生產形勢
1.4.1 總體情況
俄羅斯的井工煤礦大部分煤層賦存條件復雜,煤層傾角變化大,瓦斯含量高,自燃傾向和突出危險較高。且隨著地下煤炭資源的持續開發,采深不斷增大,2018年平均采深482.5 m,現有采深超過500 m的井工礦19座,還有2座采深超千米的煤礦,有超過90%的煤礦都存在危險因素,74%的井工礦有2種以上危險因素。近30年來,煤炭行業安全生產事故多發,成為俄羅斯作業條件最危險的生產行業。1993年,俄羅斯煤礦安全生產事故死亡人數為328人,百萬噸死亡率為1.07,達到歷史最高點。2019年,俄羅斯煤礦安全事故共死亡15人,百萬噸死亡率降到0.034,達到歷史最好水平,如圖8所示。其中,露天礦的百萬噸死亡率平穩下降,而井工礦百萬噸死亡率持續震蕩,與煤礦百萬噸死亡率的變化趨勢基本一致。2019年,露天礦和井工礦百萬噸死亡率分別為0.012和0.103。
圖8 2000-2019年俄羅斯煤礦百萬噸死亡率變化趨勢
1.4.2 事故特點
(1)主要的事故類型是火災和瓦斯爆炸事故。且由于單次瓦斯突出或爆炸事故造成的死亡人數眾多,使俄羅斯井工開采和露天開采的百萬噸死亡率之比波動較大。其中,2000-2019年火災事故平均占比為33.5%,位居第1位,瓦斯爆炸事故平均占比為21.1%,位居第2位,如圖9所示。其他容易造成煤礦安全生產事故的類型還包括粉塵爆炸、車輛傷害、機械傷害、巖體坍塌、鉆孔爆破、觸電等[8]。
(2)重特大瓦斯爆炸事故時有發生。2007年3月19日,克麥羅沃州的烏里揚諾夫斯克煤礦發生瓦斯爆炸,造成110人死亡,是克麥羅沃州近60年來發生的最大一起礦難,也是當代俄羅斯最嚴重的煤礦事故。2010年5月8日,庫茲巴斯煤田拉斯帕德斯卡亞煤礦發生特大瓦斯爆炸,造成91人死亡,100人受傷。事故救援時發生了二次爆炸,且比第一次更加嚴重,甚至摧毀了礦井地面設施,直至2014年底煤礦才重新全面恢復生產。此次事故促使俄羅斯聯邦政府采取了多種措施從根本上改善安全生產形勢,降低煤礦事故發生,并在2011-2018年間共批準了59項煤礦安全生產相關的法規標準。
圖9 2000-2019年俄羅斯煤礦事故類型
1.5 煤炭與生態環境
俄羅斯煤炭的產量主要來自開放式露天開采,與井工開采相比,露天開采通常帶來更大的環境污染與破壞。近年來隨著煤炭開采量的快速上升,局部的環境污染正逐漸轉變成區域性污染。2018年,俄羅斯煤炭工業共產生大氣污染物190.7萬t,其中排放到大氣中的污染物為111萬t。V級危險性固體廢棄物達到48.2億t,有效利用25億t,利用率只有51.9%。排放廢水總量為4.48億m3,受污染的廢水占所有排放廢水總量的69.2%。遭到破壞的土地面積達到106.57 km2,而土地復墾的面積只有5.895 km2,土地復墾率只有5.5%。2012-2018年,在煤炭開采量增加了30%的情況下,有害物質排放量增加了12.5%,土地受損面積增加了154%,土地復墾面積減少了42%,平均每年減少1.7倍,采煤產生的累積固廢量增加了30%[9]。
1.6 煤炭科技裝備
1.6.1 總體情況
俄羅斯科技實力雄厚,其煤炭科技的研發投入以政府為主,科研體系分為科學院礦產資源類研究所、礦業類高等院校以及礦業設計院等三大系統。科學院系統主要的科研機構包括俄羅斯科學院礦產資源綜合開發研究所、俄羅斯科學院西伯利亞分院礦業研究所、俄羅斯科學院西伯利亞分院北方礦業研究所、俄羅斯科學院西伯利亞分院煤與煤炭化學聯邦研究中心,礦業類高等院校以圣彼得堡國立礦業大學為最先進。根據《俄羅斯2013-2020年國家科技發展綱要》,能源行業研究的重點有2個:資源的合理利用,包括生態環境保護技術、環境監測技術、自然災害評估及預測技術以及礦產資源的勘探、開采和集成技術研究等;能源效率和節能,涉及能源的有效利用、新能源技術、未來智慧能源系統、未來能源的新材料和催化劑等。在煤炭科技人才培養方面,致力于系統培養青年采礦領袖,加強行業人才儲備,在礦區建立完善的配套基礎設施,吸引不同層次的專家和專業人才到開發條件好的偏遠地區從事煤炭開發工作。
1.6.2 煤機裝備
在前蘇聯時期,俄羅斯的煤基裝備以國產為主,但蘇聯解體對機械制造業產生致命影響,工業指數下滑,機械設備對外依存度明顯上升。目前俄羅斯的煤機裝備主要依靠進口。2017年的煤炭開采設備平均進口率為77.3%,其中井工開采設備進口率為56.4%,露天開采設備平均進口率高達84.5%。在井工開采設備中,液壓支架、采煤機、掘進機及帶式輸送機等的進口設備需求較大,設備的進口國主要是美國、德國和波蘭等,其中進口中國的液壓支架、帶式輸送機和采煤機的份額分別為7.7%、4.1%和1.6%[10]。
1.6.3 技術發展重點
根據《俄羅斯2035煤炭工業發展規劃》,俄羅斯未來煤炭工業的技術發展重點在于通過發展煤炭開采、加工和運輸環節的自動化和智能化技術,提高勞動生產率,改善商品煤質量,獲得高附加值的煤炭產品,進一步提高俄羅斯煤炭在國際市場上的競爭力,并減少對煤炭進口技術裝備的依賴。
(1)完善相關法律法規,促進能夠提高勞動生產率、煤炭開采和加工效率、提高商品煤質量、獲得高附加值煤炭產品的節能技術及各類設備的研發與應用。
(2)開發煤礦開采、加工和運輸過程的自動化和智能化技術,促進“工業4.0”產業戰略和數字技術的創新發展。
(3)加強科研機構與煤炭企業合作,促進科研成果轉化,提升煤炭科技整體水平,培養與世界接軌的高水平從業人員。
(4)針對當前高度依賴進口技術設備以及存在相關風險的情況,鼓勵煤炭企業和用戶利用公私伙伴關系(PPP)等方式實現外國技術設備在俄羅斯聯邦境內的國產化。
1.6.4 優先發展方向
(1)煤炭勘探開發技術。包括:探礦期間地質環境的3-D建模;衛星測量和激光掃描系統、導航和無人機系統的使用;礦井交互設計、地質勘察作業管理和地球物理分析環境創建等。
(2)煤炭開采技術。主要包括[11]:基于新型礦山掘進機械開發的井巷工程自動化和機器人化;基于新型成套裝置開發的綜采工作面自動化和機器人化;使用地理信息保障技術和自動控制系統;發展“智慧礦山”系統,利用物聯網技術進行井下開采裝備的監控,保障通信、報警和搜救被困人員;引進煤炭液化或地下煤氣化技術;露天開采技術主要包括:發展地理信息保障技術和自動控制系統;開發過程中巖土力學過程的數字建模;使用自動駕駛進行煤炭和剝土層運輸;發展“智慧開采”或“智能采礦場”系統,進行土層剝離和露天開采裝備的監控。
(3)煤炭洗選及深加工技術。鼓勵發展先進的潔凈煤技術和煤炭燃燒(如超臨界、超超臨界技術),提高煤炭發電效率和電站環保水平,優先發展的技術方向包括:開發 “智慧”流程、 “智慧工廠”系統用于產品和設備開發;煤熱解(焦化)——生產焦炭、半焦炭、煤焦油瀝青、腐殖酸、萘、蒽、菲、苯、煤焦油、氨、苯酚、甲酚、吡啶堿、焦爐煤氣;煤間接加氫獲得化工產品(汽油、柴油、潤滑油、石蠟、苯酚);煤直接加氫,生產汽車燃料和有機合成原料;發展煤制液化氣和氫能技術;煤炭利用科技創新技術,用作納米多孔吸附劑、氣體分離用碳分子篩。
(4)煤炭運輸技術。包括:發展“智能運輸和管理中心”系統,用以煤炭運輸的監測和數字化控制;交通不便地區進行遠距離運輸時,使用載重無人機。
(5)安全生產監測預警技術。采用自動化、信息化手段積極推動煤礦安全生產,降低人員傷亡,優先發展技術方向為:地理信息技術和礦山安全監測技術,以及煤礦出現煤(巖)與瓦斯突出等危險氣體動力現象的預警和預防等。
2. 存在問題
全球氣候變化和環境保護造成的煤炭消耗減少、可再生能源和天然氣在能源平衡中的份額增加,是包括俄羅斯在內的世界煤炭工業都面臨的系統性問題。除此之外,俄羅斯的煤炭工業存在如下幾個較為突出的問題:
(1)煤炭行業高素質科技人才匱乏。目前煤炭行業科技人才缺乏的問題較為嚴重,涵蓋煤炭生產鏈的所有環節。
(2)煤機裝備和配件高度依賴進口。煤機裝備技術主要依靠進口的現狀短時間內較難有大的改善。
(3)煤炭行業投資減少。由于近年來受到歐美等國家的經濟制裁,煤炭企業對于行業投入減少,加之高額的資本支出和項目投資,小型煤礦約需18~24個月才能達產,項目投資回收期需要10年甚至更長時間[12]。
(4)煤炭運輸成本高。俄羅斯的煤炭主產區距離港口的距離非常遠,2018年煤炭國內運輸和出口的平均距離分別為2 942 km和4 530 km,與2010年相比分別增加了840 km和130 km。運輸價格過高導致運輸成本提升。
(5)基礎設施較為落后。尤其是鐵路和港口等運力有限,使俄羅斯的煤炭出口受到限制。
(6)煤礦區環境出現惡化。受煤炭產量急劇增加的影響,有害物質排放量增加,遭到破壞的土地面積增加,土地復墾面積減少,采煤產生的累積固廢量增加了30%。
(7)煤礦安全生產形勢不容樂觀。復雜的煤層賦存條件和開采的持續進行給井工煤礦的安全生產帶來挑戰。
(8)部分煤炭產區過度依賴出口供應。部分煤炭產區受世界煤炭市場的價格波動和西方國家對俄羅斯的制裁影響較大,市場競爭力不高。
3. 發展趨勢
從資源可采年限來看,俄羅斯的石油和天然氣的儲采比分別只有25.5和55.9,而煤炭資源的儲采比達369。從俄羅斯2035年的能源戰略規劃來看,天然氣的開發力度持續加大,非化石能源的消費比重將從目前的10%預計增加到2030年的14%[13],加上環境保護和環境約束進一步加強,共同作用之下,俄羅斯的煤炭發展空間必然被擠占,未來煤炭對于經濟的貢獻進一步減小,但總體產值和對財政納稅額將持續增加,總體來說未來煤炭在俄羅斯能源系統中的地位依然重要。
根據《俄羅斯2035煤炭工業發展規劃》分析預測,到2035年,基礎情景和樂觀情景下俄羅斯的煤炭產量將分別增加到4.85億t和6.68億t。未來為確保煤炭生產更加接近消費的地區,并加強俄羅斯在亞太地區市場中的地位,預計俄羅斯東部地區和東西伯利亞地區的煤炭生產份額會逐步增加,兩地區產量未來總占比從2018年的35%增加至45%~50%。而隨著俄羅斯戰略東移和擴大能源出口政策的持續推行,出口量也會繼續增大。預測俄羅斯煤炭出口份額在世界煤炭市場中的份額到2030年將達到22.4%,到2045年將達到25%,超過印尼成為第二大出口國。主要的發展方向有發展新的煤炭工業原料基地、提高煤炭質量、進一步擴大煤炭出口、通過加強煤礦智能化數字化轉型發展提高生產效率、加強煤礦安全生產和礦區環境保護、加強鐵路、港口等基礎設施升級改造以及完善煤炭科技人才培養體系等。
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