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為“煤改氣”算幾筆賬

   2014-02-10 中華石化網農資導報

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中華石化網訊 中國能源的情況特殊,世界上的兩次能源大轉換沒有完成,而國內農民取暖、做飯還在大量使用秸稈,商品能源則還是以煤炭為主。近來出現的霧霾天氣,倒逼我們在環境治理上必須采取“重典”,但病急容易亂投醫。

嚴重的霧霾讓筆者想起上世紀60年代黃淮海平原發生的嚴重次生鹽堿化,2500萬畝耕地變成了鹽堿地,當年治堿與今日治霾類似,治堿找對了方向——鹽隨水來,鹽隨水去,只要做好排水工程,次生鹽化很快就治好了。治霾也一樣,只要找準方向,也一定能夠很快治好。為了弄清方向,首先應算幾筆賬。

首先,“煤改氣”如果將煤炭全部改成氣,需要多少天然氣(指氣體能源)?中國的一次能源消費以煤為主,煤炭占一次能源消費量的70%左右,除了商品能源中的煤炭之外,還有農村居民取暖、做飯的秸稈也要用氣體能源替代。據預測,到2015年我國需要消耗煤炭40億噸,如果全由天然氣替代,約需2.2萬億立方米,而當前全球每年的天然氣總消費量不過3萬億立方米。即便算上頁巖氣等非常規天然氣,要在短時間內增加這么多的天然氣供應也將非常困難。

用清潔能源替代煤炭是努力的大方向,但欲速則不達,幻想在短期內全面實現“煤改氣”是不可能的。

其次,決定“煤改氣”快慢的關鍵在于天然氣的供應能力。過去天然氣在中國一次能源消費中的占比只有1%-2%,近年來國家開始重視天然氣的開發和進口,并取得不錯的效果。1990年,中國天然氣消費量為153億立方米,只占2.1%;預計2013年可以達到1700億立方米,比1990年增加了10倍,占比也提高到了5%,預計2015年可達到2600億立方米,2020年可達4000億立方米,但距離全部替代煤炭還有很大差距——按2013年可能達到的消費量計算,尚需增加11倍,任務十分艱巨。

中國的天然氣比歐洲貴,更比美國貴,結果導致中國在“煤改氣”上不僅存在供應問題,還有價格承受的問題。

再次,中國煤炭消費基數大,“煤改氣”不可能一蹴而就,需要區別輕重緩急、有序進行,對霧霾和生態環境影響大的先改。煤炭是化石能源中最骯臟的能源,其污染物的環境影響分為兩類,一類是煤煙污染物,包括二氧化硫、氫氧化物、粉塵、汞及重金屬污染物,這種污染物的影響是區域性的;第二類是二氧化碳,屬于溫室氣體,其影響是全球性的,會造成全球氣溫升高。前者與煤炭消費的地域有直接關系,后者則與煤炭的消費地域無關。

而造成霧霾的是第一類污染。事實上,第一類污染排放還可以分為三類:一類是燃煤電廠(包括熱電聯產電廠)。中國的燃煤電廠大約消費全國煤炭的50%,這個比例并不高,發達國家除用作工業原料的煤炭之外,都用于發電,發電用煤占煤炭總消費的80%-90%,這一塊的除污設備精良;第二類是工業企業用煤,包括鋼鐵、有色金屬、化工、水泥等工業原料用煤,中國這部分用煤比重較大,約占30%左右,由于除污設備不足,這部分用煤的排放量較大,且有的不能替代,如煉焦用煤,有的則可以替代,如煤化工改為石油、天然氣為原料的化工;第三類是終端消費用煤,包括城市居民取暖、做飯用煤和第三產業用煤,約占20%左右。

按終端能源結構計算,以能源消費量最大的十幾個國家2008年數據來看,全球煤炭在終端能源消費中的平均比重為9.8%,發達國家和部分新興經濟體只有2%-4%,中國則高達35.9%(最高),其次為印尼14.3%和印度13.7%,天然氣在這三個國家終端能源消費中的比重都不到10%。終端能源消費用煤數量多,是煤煙污染造成霧霾的重要原因,因為終端用煤極端分散,沒有除污設施,且基本上屬于低空排放,所以造成污染最為嚴重。

從減少污染物排放來講,首先應當用天然氣替代終端消費用煤,做好工業企業用煤的除污染設施,繼續做好發電企業的除塵、脫硫、脫硝工作;在天然氣滿足生活和工業用氣之前,不應把天然氣用于替代煤電,而應將終端消費用煤替代下來,供燃煤電廠使用,提高燃煤電廠用煤在煤炭消費中的比重。

此外需要注意的是,“煤改氣”不應包括燃煤電廠改成燃氣電廠。傳統觀念認為,將燃煤電廠改成燃氣電廠可以減少二氧化碳排放,對生態環境有利,其理由是煤炭是化石能源中最骯臟的能源,且終將枯竭,應用低碳和無碳能源替代。這種觀點并不適用于燃煤電廠,國際能源署(IEA)1997年7月曾專門就這一話題在法國巴黎召開了研討會,并出版了《電力技術——步入21世紀可持續發展未來的橋梁》一書。這個報告提出,關于全球性的氣候變化問題,存在一種普遍的錯誤概念,即“為了減少溫室氣體排放,我們必須減少電能的消費量”,原因是電力技術的效率通常比它們取代的礦物燃料技術更高,即使電能是用煤來生產的,并且將能量轉換、輸電和配電時所需的能量都考慮在內,電能的使用仍能減少溫室氣體的凈排放量。

正是由于這個原因,日本、德國等國棄核之后,采用燃煤電廠來填補電力缺口;俄羅斯甚至用燃煤電廠去替代燃氣電廠,將節省下來的天然氣用于出口,獲取外匯;美國借頁巖資源大開發實現了前所未有的油氣增產,但他們也并未用天然氣去替代所有的燃煤電廠,而是將多余油氣出口。包括煤炭在內的化石能源總有一天會枯竭,但這至少是200年后的事了,煤炭和天然氣都可以作為實現可持續發展的橋梁,一座可以使用200年左右的“橋梁”對人類的貢獻也就很大了。

最后,“煤改氣”是為了節能減排,而節能減排除了“煤改氣”之外,還有很多既省錢又有效的辦法,所以是否實施“煤改氣”需要進行比較研究。如將煤化工改為天然氣化工,過去認為可以起到減排作用又具經濟效益,但最近天然氣調價之后,不如煤化工加環保設施來得經濟合理。再比如,工業用煤中的工業鍋爐、工業窯爐,還有城鄉居民采暖用的中小型鍋爐,耗煤量很大,除污設備簡陋,煤炭燃料效率不高,污染物排放沒有得到有效控制,應當進行改造。

可供選擇的改造措施有:對原有中小型鍋爐、窯爐進行除污和提高效率的改造,對中小型鍋爐進行“煤改氣”、“煤改電”。“煤改氣”可以是以天然氣為燃料的熱電聯產、天然氣鍋爐房、天然氣壁掛爐;“煤改電”可以是電鍋爐房、戶式電阻式電熱器、戶式電空調器、戶式空氣能熱水器,還可以是與太陽能、地熱能相結合的空調器。“煤改氣”和“煤改電”要各取所長,各得其所,在方案選擇時要特別注意煤炭、天然氣和電力價格,目前煤炭價格已經市場化,但是民用天然氣、民用電價還是政府定價,相對偏低,要考慮價格改革的影響。“煤改電”則要考慮中國電力主要靠燃煤發電的影響,要盡量不用電熱鍋爐、戶式電阻式電熱器,因為這些器具的熱效率太低,利用熱泵原理制成的電熱器,如空調器、空氣能熱水器的效率都比電鍋爐、電阻電熱器高得多,避免重復改造浪費資金。

面對嚴重的污染,既不能等待,也不能急而出錯,更不能盲目跟風“國際先進經驗”,而應該從我國的實際情況出發,按照十八屆三中全會精神,“處理好政府與市場的關系,使市場在資源配置中起決定性作用”。筆者的觀察是,“煤改氣”需要做好以下幾項工作:

一是制定天然氣替代和補貼戰略。我國一次能源消費中天然氣消費比重過小,盡管天然氣干凈且資源豐富,有可能成為第三次能源轉換的橋梁,但畢竟目前的數量有限,近期不可能完全實現“煤改氣”、“油改氣”、“電改氣”,因此必須制定天然氣替代戰略。考慮霧霾和氣候變化,“煤改氣”要以城鄉民用和第三產業用氣為主;“油改氣”要以汽車用氣為主,天然氣對石油具有競爭力,而對煤炭缺乏競爭力,政府應通過直接投資或通過財政、稅收、環保等優惠補貼政策予以支持。

二是抓緊進行石油、天然氣、電力等資源商品的價格改革。十八屆三中全會決定指出“完善主要由市場決定價格的機制”。價格特別是要素價格的市場化改革,是“市場在資源配置中起決定性作用”的基礎條件,由此可以提高資源配置的效率。當前我國天然氣和電力價格都嚴重偏低,對于“煤改氣”、“煤改電”的合理開展都十分不利,應當抓緊時間搞好天然氣和電力價格的市場化改革。天然氣和電力價格都要考慮價格水平、價格結構和各種能源比價的合理化,要實施季節差價、峰谷差價、可中斷價格和民用天然氣和電力的階梯價格,加大儲氣、儲能設施建設的價格政策。

三是做好天然氣替代規劃。要解決當前“煤改氣”一哄而上的問題,必須加強天然氣規劃。目前我國天然氣屬于賣方市場,以供定銷,所以首先要弄清可供的天然氣數量,然后根據國家的天然氣利用政策規劃消費領域,并協調“煤改氣”、“油改氣”和“煤改電”、“油改電”的關系,以及天然氣對電力、熱力的替代。

四是簽訂合作的同時做好改氣的基礎設施。計劃經濟靠計劃、市場經濟靠合同,如果既無計劃也無合同,必然一哄而起。為了使市場在資源配置中起決定作用,應鼓勵天然氣供應企業與用戶簽訂合同,并按合同的需要提前做好天然氣管網和儲氣設施,為天然氣替代打下物質基礎。

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