煤炭,一个发展了千百年的行业,至今仍未有太大的变化,依旧是采煤、烧煤。
煤炭,作为我国能源消费的主体,依旧影响着我国能源安全的发展。
煤炭,人们称它为“黑金”,它为“煤老板”日进斗金,它让投资者“为之痴迷”。
煤炭是如何形成的
煤炭的分类
我国煤炭资源禀赋特点
能源的基本发展趋势
现代科学家们普遍认为,煤炭是由植物在远古时期历经一系列变化而变成今天的煤炭的。
在显微镜下,可以发现煤碳中有植物细胞组成的孢子、花粉等;在煤层中,还可以找到植物木块、植物化石。这些都可以证明:煤,是由植物遗体堆积而成。
(一)泥煤化
远古时期,在沼泽、湿地、湖泊、盆地,植物死亡、或被意外摧毁,它们进入到沼泽、湿地、湖泊、盆地等下方,在水中形成了植物遗骸的堆积层。由于在水下,与空气隔绝,死亡后的植物残骸不能彻底分解。随着植物遗体的不断堆积,形成了厚厚的泥炭层。泥炭具有高水分和低碳含量的特点。
(二)煤化
形成煤泥是形成煤炭的重要开始,煤泥经过煤化过程就形成了我们现在看到的煤炭了。
所谓煤化,简单的说就是将煤泥变化为煤炭的过程,煤泥中除了富含碳元素,还有大量的氧和氢元素,而煤化的过程就是,在地下经过地壳的运动和挤压的过程中,将煤泥不断的脱氧和脱氢的过程。
煤化程度越高,煤中的氧和氢就越少,同时煤炭会变得越来越紧密,热量越高,煤质越好。根据煤泥煤化程度的高低,可以将煤炭分为4种类型:泥炭、褐煤,烟煤,无烟煤。
煤炭的分类方式五花八门,常常把我们绕得晕头转向,对于投资者来说,其实无需对煤炭的具体分类原理、术语等了解得非常细致,只需要指导对于我们有用的即可。
日常中最常听到的,也是最常用的分类方式有2种:煤化程度、用途。我们需要了解这2种煤炭分类最常见的对应关系,特别是按照用途分类的煤炭,在下游用于哪些领域。
根据煤化程度可分为:褐煤、烟煤、无烟煤
根据用途可分为:动力煤、焦煤、化工煤
(一)按煤化程度划分
在“煤炭是如何形成”的章节中,我们讲到,按照煤化程度划分,可以简单的将煤炭划分为:煤泥、褐煤、烟煤、无烟煤。简单地说,煤化的程度越高,煤炭含水、含氢、含杂质越少,煤的质量越好。
在国家标准《中国煤炭分类》(GB/T5751-2009)中对煤炭做了进一步划分,而划分有2个重要的参数,挥发分(Vdaf)和粘结指数(G)。这2个参数,不仅影响的煤炭的分类,也影响煤炭最终的适用用途。
挥发分,简单的说,煤化程度越高,煤炭挥发分降低。褐煤挥发分较高,而瘦煤(烟煤的一种)、无烟煤挥发分较低。挥发分值越大,煤炭着火越容易但不耐烧;挥发分值越小,煤炭燃烧越慢,通常更耐烧。
粘结指数,表示煤炭燃烧后是否容易结渣,值越高越容易结渣。高粘结指数的煤炭粘结指数高的煤炭(如肥煤、主焦煤)适合用于炼焦,因为它们在高温下能形成强度高的焦炭;而低粘结指数的煤炭更适用于做动力煤,因为动力煤要求煤渣越少越少。
根据挥发度和粘结指数,烟煤又被细分为10多种细分类型,上述“长焰煤、不粘煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤”都属于烟煤大类。
褐煤和无烟煤进一步分细分的品种较少,名字也容易辨别,褐煤的细分品种叫做:褐煤1号、2号;无烟煤的细分品种叫做:无烟煤1号、2号、3号。
(二)按用途划分
煤炭最终的目的是被燃烧和使用。因此按用途划分是我们日常听到最多的,如:动力煤、焦煤、化工煤。
动力煤
动力煤,用于产生动力或燃烧发热的煤炭,都可以称作动力煤。动力煤主要用于发电、供热、化工、冶金和建材等领域。而这其中,发电是动力煤主要用途的去向,使用量超过我国动力煤用量的60%。
焦煤
焦煤,主要是作为炼焦的主要原料,用于生产焦炭。
我国炼焦煤储量较少,已探明储量仅占煤炭总储量的20-25%。同时焦煤资源分布不均衡,储量和产量主要集中在华北,其中山西一省的占比约总储量的56%,山西省在全国焦煤资源中具有举足轻重的地位。在产量上每年焦煤产量在12.5亿吨左右,占煤炭总产量的大约30%。目前国内焦煤的新增产能有限,进口或将明显下滑,供给端收紧预期强。焦煤在供给上相对依赖进口,最近几年进口比例大约在15%。
目前焦煤的下游主要是钢铁工业和部分重工业。其中每年焦煤产量的70%用于钢铁企业冶炼生铁,相比于动力煤,炼焦煤的下游需求更为单一。
化工煤
化工煤,指用于经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的煤炭,主要用于生产能源化工产品。化工煤主要使用的是无烟煤,无烟煤是煤炭里煤化程度最高的品种。
化工煤主要的用途有:生产尿素、制造甲醇、合成乙二醇、生产各种煤制烯烃/醇/醚、生成煤制油等。
(一)煤炭行业发展历史简介(待进一步考究资料,精修)
(二)煤炭资源分布特点
我国能源国情“富煤贫油少气”的特点,让国家在能源发展以及能源安全方面不得不重度依赖煤炭的发展。
以2020年数据为例,在全世界煤炭探明储量排名中,前5名分别是:美国、俄罗斯、澳大利亚、中国、印度。
其中,美国独占一档,探明储量接近2500亿吨,约占全球总储量的26%,但美国每年的生产和消费仅占全球比例的6%左右。同时美国盛产石油和天然气,其页岩油产业极其发达,每年除了供自己使用外,还对外出口。
接下来的4位,俄罗斯、澳大利亚、中国、印度产,位列第二档,探明储量在1000~2000亿吨之间。
我国的煤炭探明储量大约1400亿吨,占全世界煤炭总探明储量的约13%。
我国煤炭每年的产量和消费量均是世界第一,而且均超过世界每年总产量和总消费量的50%。近20年国家虽在逐步减少对煤炭的依赖程度,但由于国情所限,现也未能开发出其他可全面替代的能源。因此每年仍然是我国现在的第一大能源,也是我国能源安全的基石。
而且,我国每年煤炭消费总量超过有45亿吨,以现在的速度消费,我国的煤炭将不到40年就会被消耗殆尽。
国内各省的煤炭生产和消费极不均匀,煤炭的生产主要集中在“陕晋蒙新”4省,近10年煤炭的开采集中度逐年提升,在2022年这4省的总产量超过全国的80%,现在集中度还在进一步提升。
国家在十四五生产规划中,总共规划了14个亿吨级煤炭基地,“陕晋蒙新”4省就占据了8席。
我国的人口和经济的发集中在胡焕庸线的东侧地区,这里虽然只有36%的土地面积,但这里占据了我国94%的人口和95%的GDP总量。我国的煤炭的消费都集中在这一侧。而我国煤炭产地主要集中在胡焕庸线的西侧。于是乎,形成了“北煤南运、西煤东运”的主要格局。
煤炭运输方式分主要有三:铁路、水路、公路。因为煤炭是低价值密度商品,而且供需地区相距较远,所以运费常超过煤炭消费的总成本50%以上。为了追求更高的经济效益,煤炭运输主要以单位成本较低的铁路、水路为主,单位成本较高公路为辅,形成了“九纵六横”的煤炭物流通道网络。
煤炭资源发展趋势
从能源发展的角度看,我国正在一步一步的降低对煤炭消费比例,提升清洁能源的消费比例。从我国能源消费情况看,2014年我国煤炭的消费占比65.8%、石油17.3%、天然气5.6%,清洁能源占比11.3%。到了2023年,煤炭的产量占比55.3%、石油18.3%、天然气8.7%,清洁能源占比17.7%。其中清洁能源主要是:水电、核电、风电。
在能源基础设施建设投资方面,在国家政策的引导下,煤炭开采和新开发矿井、新建火电将逐年减少,而清洁能源的投资将逐年提升。
从下图可知,煤炭产投的固定投资逐年减少,而电源(太阳能发电、风电、火电、水电等)逐年提升。
从2023年能源基础设施投资看,其中太阳能基础设施投资6700亿,增长超过100%,风能超过3800亿,增长超过98%。而火力发电仅增长15%。
再看煤炭发展趋势,从2021年6月煤炭工业协会发布《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》中可以对我国煤炭行业未来发展趋势略窥一二。总体来说,未来10年我国能源消仍以煤炭为主,但煤炭的总产量和消费量将逐步控制,每年消费增长率将控制在1%左右。
根据《中国统计年鉴》的数据来看,2013-2020年,中国煤炭行业规上企业数量呈下降趋势。煤炭行业企业数量规年精简,到2020年,煤炭行业的规上企业数量下降至4331个。2021年,煤炭行业规上企业数量略有回升,为4343家。
今后,全国矿井数量将控制在4000处内,并且大型煤矿产量将占85%以上,大型煤炭基地的煤炭占比97%以上。同时国家将进一步加强新建煤矿的审批,将以智能化、大型煤矿(超过500万吨/年)的矿井为主,进一步加速劣质产能、低效率、小产能的矿井的淘汰和置换。
因此,从我国现有国情和发展战略看,大力发展清洁能源是我国乃至全世界未来发展的趋势,煤炭作为我国能源安全的基石和能源消费的主体的国情短期内仍不会变。未来,煤炭消费将以1%左右的速率增长;煤炭生产将进一步集中化,向大型煤炭基地(简单理解就是大型煤炭企业)、智能化矿井发展;进一步淘汰低劣落后小产能矿井。