在全球积极迈向可持续发展的大背景下，矿业作为能源和资源的重要供应行业，其能源转型进程备受瞩目。从矿山的电力供应模式，到能源结构的调整，再到新技术的应用，矿业能源领域正经历着深刻变革。这不仅关乎矿业企业自身的可持续发展，更对全球能源格局和环境保护有着深远影响。

能源转型，势在必行

矿业和其他行业一样，都在审视一个关键问题：能否仅依靠可再生能源实现净零排放？对许多行业来说，这个问题的答案与政治以及公共和私人对电网的投资紧密相关。就拿北美和欧洲的电网来说，它们能否承载工业电气化带来的负荷增长，充满了不确定性。从电动汽车充电到各类工业用电，需求的大幅增加让电网面临巨大考验。而各国政府因任期等因素，在很大程度上忽视了这些重大问题，这使得矿业在能源转型的细节落实上困难重重。

值得注意的是，相当一部分矿山处于离网运营状态，无法直接受益于电网注入的可再生能源。尽管过去十年矿业对可再生能源的接受度显著提高，全球许多偏远矿山利用 “零碳” 能源为加工厂供电，但这往往没有涵盖移动设备车队的能源需求，能源转型之路仅走了一半。

离网矿山的能源规划之道

对于计划在未来十年启动的离网矿山开发项目，首要任务是评估基础和峰值能源负荷。随着越来越多的矿山作业实现电气化，这些数据变得至关重要。以矿山的地理位置为依据，评估当地是否有足够的可再生能源来满足基础和峰值负荷也同样关键。

在一些地区，存在 “过渡” 方案。比如，利用 “低碳” 能源的电力基础设施，逐步向 “无碳” 电力过渡，就像一些企业投资的电动辅助运输基础设施，在柴油卡车向电池驱动卡车转型前，提高其效率。此外，与可再生能源占比越来越高的电网建立连接也是可行之策，像加拿大魁北克的水电资源。

不过，并非所有矿山都有理想的风能或太阳能发电条件。一些 “搁浅” 的矿山开发项目开始考虑小型模块化反应堆。但从监管角度看，目前为矿山供电的小型模块化反应堆的许可审批，与为电网供电的大型核反应堆并无区别，这无疑增加了小型模块化反应堆在矿山应用的难度。

另外，像风能和太阳能这类不稳定的可再生能源，需要储能设备来保障能源供应的稳定性。电池储能、重力储能（利用蓄水池）或压缩气体通过涡轮发电等，都是可行的储能方式。

除了能源供应和储能，优化整个矿山的场地规划以合理利用能源也十分重要。采用自主运输技术可以提高矿山运营效率，还能缩小所需的场地规模，进而降低整体场地的能源需求。未来，机器学习和人工智能还有望优化电动自主卡车的充电周期，根据电网需求、电池状态和卡车位置调整充电时间，降低峰值电力需求。在勘探阶段，利用人工智能工具结合强大的计算能力和矿山设计，可以打造出对环境影响最小的矿山，减少尾矿库规模和回填量，这些改变也可能降低矿山的电力需求。

显然，在确定任何矿山电力计划之前，都需要从矿山的整个生命周期来综合考虑。这也凸显了采用综合团队方法的必要性，团队成员应涵盖尾矿处理、矿山关闭、加工、土地使用、采矿、利益相关者、原住民、金融家等各方代表，确保在可行性研究阶段进行的权衡研究能充分考虑各种因素，实现经济、环境和社会的 “三重底线” 目标。

数字化助力能源转型

在矿业能源转型过程中，数据量庞大且复杂，可能会让决策者无所适从。但在可再生能源发电方面，情况相对明确。目前，太阳能、风能、水能、小型模块化反应堆等可再生能源技术已经成熟，企业需要考虑的是如何将这些新技术融入财务规划，确保其在经济上可行。

作为日立的全资子公司，日立能源利用数字解决方案为矿山量身定制能源基础设施。该公司表示，理解并通过数字技术复制当前矿山的运营、流程和效率，即创建 “基线” 采矿场景，在规划电气化转型时具有巨大优势。通过这样的复制模型，可以根据业务目标研究、优化或限制生产目标、运营流程、能源需求和碳排放状况。

▲日立能源是全球变压器领域的领军企业，提供油浸式和干式变压器，以及涵盖全生命周期的完整服务支持

对于未来的电气化矿山，能源管理系统、能源交易软件和可再生能源使用认证将成为必备要素。涵盖全电动矿山数字领域的解决方案包括网络管理系统，用于实现电网规模的发电、输电、配电和可再生能源资产的监测、控制和自动化；能源投资组合管理为关键任务投资、监管、运营和交易决策提供端到端解决方案；资产和工作管理解决方案则有助于优化投资组合资源，平衡性能、风险和成本。

由于每个矿山、地区和矿化类型都有独特的挑战，灵活性至关重要。成本和能源安全是推动高度电气化矿山发展的关键因素，随着可再生能源成本的下降，这一趋势将持续。此外，可再生能源整合和电能质量也不容忽视。随着矿业对电力的依赖加深，需要更多技术来确保矿山在复杂故障情况下仍能维持运营。同时，减少柴油使用对改善地下矿山空气质量意义重大，不仅出于可持续发展考虑，还对矿工的健康有着实实在在的好处。而目前面临的主要挑战是，如何使可再生能源的供应与矿山连续开采的实际需求相匹配。

企业的转型实践

许多矿业企业已经在能源转型的道路上积极行动，并且取得了不少成果。

澳大利亚必和必拓三菱联合公司（BHP Mitsubishi Alliance）与澳大利亚昆士兰州的清洁能源公司 CleanCo 签署了为期七年的电力购买协议，预计能通过太阳能、风能和抽水蓄能等能源满足其全部电力需求。必和必拓三菱联合公司有望从 2027 年起，实现 100% 的运营电力需求由可再生能源供应。这一协议使必和必拓三菱联合公司朝着 2030 财年减少至少 30% 运营排放的目标迈出了一大步。其目标是到 2030 财年，在技术和商业可行的情况下，所有运营站点都实现 100% 可再生电力供应。

力拓集团在可持续能源供应方面也成绩斐然。在澳大利亚北领地的戈夫半岛，力拓将建设两座 5.25 兆瓦的太阳能电站。这两座电站建在力拓的租赁土地上，是在与当地传统所有者团体达成设施选址协议后推进的。预计建成后，不仅能为该地区在采矿作业结束后提供更可持续的电力供应，助力实现低碳未来，还能在力拓戈夫运营中发挥重要作用。据估计，太阳能电站投入使用后，每年可将戈夫运营的二氧化碳当量排放量降低 17%，减少该地区约 20%（即每年 450 万升）的柴油消耗，每年减少超过 12000 吨的碳排放。

▲Aggreko将新建两座5.25兆瓦的太阳能电站，助力力拓公司确保该地区获得超越采矿需求的、更加可持续的电力供应

与此同时，力拓位于加拿大西北地区的戴维克钻石矿也完成了 3.5 兆瓦太阳能发电厂的安装。该项目是加拿大地区最大的离网太阳能发电厂，配备 6620 块双面面板，每年预计产生 420 万千瓦时的太阳能电力，每年可减少100 万升柴油消耗，削减 2900 吨二氧化碳当量的温室气体排放。在矿山关闭工作期间，该太阳能发电厂将提供高达 25% 的电力。此外，戴维克还有一座自 2012 年就开始运营的风力发电厂，是加拿大北部最大的风力发电设施，自启用以来已发电超过 1.95 亿千瓦时。

加拿大矿业公司Troilus Gold Corp 则通过风能和太阳能的结合来保障矿山能源供应。该公司与可再生能源专业公司Tugliq Energie 合作，在矿山安装了一套太阳能和风能发电系统。新系统包含 500 块太阳能面板，可产生高达 222.5 千瓦的电力，一台风力涡轮机可产生高达 15 千瓦的电力，以及一个完全集成的集装箱式控制室。这些电力不仅能补充现有通过魁北克水电电网输送的可再生能源，还能在电网连接出现问题时作为备用能源。随着矿山准备重启和电力需求的增加，开发可持续能源解决方案组合至关重要。此外，他们还安装了风力监测设备，为未来风电场的开发做准备。初步调查显示，矿山周边地区的风能资源丰富，不仅能满足自身需求，还有望向电网供电。

▲2024年，Tugliq向位于魁北克的Troilus Gold项目现场交付了一套即插即用的太阳能系统，该系统采用模块化设计，适合恶劣气候环境，能够实现快速部署和扩展，以满足未来的能源需

在非洲，矿业企业也在积极推进可再生能源的应用。法国埃赫曼集团旗下位于塞内加尔的子公司Eramet Grande Côte 与南非的 JUWI Renewable Energies公司达成了一项价值 3000 万欧元的离网太阳能光伏和电池储能解决方案协议。该项目装机容量为 20 兆瓦，配备 11 兆瓦时的电池，能为矿山提供 20% 的清洁能源需求，每年减少 25000 吨碳排放。这一项目减少了矿山对重质燃料油的依赖，提高了生产稳定性，符合 Eramet 的全球脱碳战略。

▲这座离网混合能源发电设施将减少Diogo 矿对重质燃油的依赖，提高生产稳定性，并符合Eramet公司的全球脱碳战略。

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