中國儲能網(wǎng)訊：中國霧霾形成的根本原因：能源供給與消費以煤炭為主
隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國能源消費也在快速增長，近十年能源消費需求年均增長7.4%，在2014年中國能源總消耗了42.6億噸標準煤，這其中煤炭占66%，石油占16.96%，天然氣占5.77%，水電、風電、核電等清潔能源占比11.19%，光伏發(fā)電及生物質能僅占0.14%。中國能源消費以煤炭為主、石油天然氣為輔的主要原因是我國“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦特點，但究其核心是煤炭作為一次能源成本最低，這也支撐了中國作為世界加工廠的堅實基礎。可是，眾所周知，煤炭是這些能源中污染最大的，據(jù)調(diào)查全國煙粉塵排放的70%、二氧化硫排放的85%、氮氧化物排放的67%，都源于以煤炭為主的化石能源。
《中國能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》中提出到2020年，中國一次能源消費總量控制在48億噸標煤，能源自給率達85%，煤炭占比要控制在62%左右，非化石能源占比提高到15%，天然氣占比提高到10%以上。
那么問題來了?如何實現(xiàn)國家能源清潔戰(zhàn)略行動計劃?如何真正有效改善空氣質量?
我們知道中國能源消費全面依靠油氣資源還不現(xiàn)實，這主要受制于全球資源量的供給量、供給成本及對外依存度。另一方面，非化石能源尤其生物質能、風能和太陽能發(fā)電受到自然條件、市場環(huán)境和技術工藝限制供應總量還不能支撐中國的能源消費，同時還因線長面廣分布零散無法借用傳統(tǒng)能源輸配系統(tǒng)，導致成本居高不下，簡單依靠政府巨額財政補貼不為長計，未來依靠能源互聯(lián)網(wǎng)及碳排放稅的調(diào)劑后仍是中國能源供給的重要補充部分。
煤炭清潔利用是根治基礎：從簡單燃燒到氣化多聯(lián)產(chǎn)
在我國傳統(tǒng)原煤的使用中，燃煤發(fā)電占51%，工業(yè)用煤占30%左右，煉焦用煤占14.9%，其他零散用煤占1%。燃煤發(fā)電和工業(yè)用煤是主要治理領域。煤炭清潔利用首先是一個資源循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè)鏈概念。它涵蓋了煤炭產(chǎn)業(yè)上游的煤炭(及煤層氣)開采、洗選，煤炭產(chǎn)業(yè)中游的運輸、發(fā)電、冶金、化工生產(chǎn)，以及煤炭產(chǎn)業(yè)下游“三廢”的處理回收、二氧化碳的捕集和封存。其二，能源供給基地化、大型化和集約化是煤炭清潔利用的主要方向。國家提出推動能源生產(chǎn)和消費革命，徹底改變能源利用效率低，污染物排放大的模式，就必須實現(xiàn)煤炭利用方式的根本變革，由目前單純提供煤炭向提供清潔燃料和原料轉變。在大型煤炭生產(chǎn)基地，采用先進技術，實現(xiàn)煤炭清潔轉化與深加工。將煤炭轉化成清潔油品、合成天然氣、化工原料、電力、建材等多產(chǎn)品能源梯級利用綜合能效高，同時實現(xiàn)SO2 、NOx 、CO2等多種污染物的協(xié)同統(tǒng)一一次減排。第三，就是大規(guī)?；鼗瘑用河蜌怆娀療岫嗦?lián)產(chǎn)項目建設。其中，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電IGCC(Intergrated Gasification Combined Cycle)就是一種環(huán)保高效的煤基多聯(lián)產(chǎn)的能源轉換與供給方式(即將煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生合成煤氣，經(jīng)除塵、水洗、脫硫等凈化處理后，潔凈煤氣到燃氣輪機燃燒驅動燃氣輪機發(fā)電，燃機的高溫排氣在余熱鍋爐中產(chǎn)生蒸汽，驅動汽輪機發(fā)電，同時余氣可生產(chǎn)甲醇等化工原料)。
通俗的講以IGCC為案例的新型煤化工是從源頭防治污染，而傳統(tǒng)火電廠的脫硫脫硝等環(huán)保裝置是末端防治，前者“治本”，后者“治標”。IGCC的排放與燃氣發(fā)電相當。從2014年華能天津IGCC運行數(shù)據(jù)來看，粉塵小于0.6 mg/m3，二氧化硫小于0.9mg/m3，氮氧化物小于50 mg/m3，好于或接近燃氣發(fā)電國家排放標準，而且氮氧化物仍有進一步降低的空間。其次，IGCC首先是供電效率高，與超超臨界電廠供電效率相當?，F(xiàn)已運行的IGCC電廠的供電效率最高已達43%，并有可能達到52%，這是超超臨界電廠無法超越的。
第二是環(huán)保排放與天然氣發(fā)電相當。從2014年華能天津IGCC運行數(shù)據(jù)來看，粉塵小于0.6 mg/m3，二氧化硫小于0.9mg/m3，氮氧化物小于50 mg/m3，好于或接近燃氣發(fā)電國家排放標準，而且氮氧化物仍有進一步降低的空間。而目前國家重點地區(qū)煤電標準為粉塵小于20 mg/m3，二氧化硫小于50毫克/m3，氮氧化物小于100 mg/m3;天然氣發(fā)電標準為粉塵小于5mg/m3，二氧化硫小于35 mg/m3，氮氧化物小于50 mg/m3
美國某600MW常規(guī)超臨界機組與等容量IGCC機組的環(huán)境指標對比第三是IGCC機組中蒸汽循環(huán)部分占總發(fā)電量約1/3，使IGCC機組比常規(guī)火力發(fā)電機組的發(fā)電水耗大大降低，約為同容量常規(guī)燃煤機組的1/2—2/3左右。
多能源綜合循環(huán)利用是發(fā)展必然趨勢：從單一工廠到多聯(lián)產(chǎn)能源供應中心
但經(jīng)過30多年的創(chuàng)建發(fā)展，IGCC技術由于發(fā)電總成本原因雖然沒能立即構成對超臨界參數(shù)粉煤電站的威脅，但作為一種污染排放特性極優(yōu)的潔凈煤發(fā)電技術和多聯(lián)產(chǎn)優(yōu)勢，已被人們深入地進行了研究和試驗，并為它開拓了頗有競爭力的新型戰(zhàn)略性應用市場。據(jù)統(tǒng)計，在華能IGCC電廠建設以前，全球建成的IGCC裝置有26座，但總裝機容量不過區(qū)區(qū)450多萬千瓦，如今尚在運行的IGCC大多數(shù)都位于大型石化企業(yè)之中，這些石化或化工企業(yè)更為迫切需要使用煤基多聯(lián)產(chǎn)技術。如美國的Eastman Chemical、意大利的ISAB Energy 等工程中IGCC發(fā)電容量比純發(fā)電的IGCC示范電站的都要大，同時這種結合為這些化工企業(yè)提供了低成本的氫能資源和其它基礎化工品。同時，在工業(yè)生產(chǎn)和運行中氣化爐、制氧設備以及合成器凈化處理設備本來就是石化企業(yè)中生產(chǎn)過程的必備裝置，在沒有增加投資成本的前提下，由于多聯(lián)產(chǎn)整體提升了裝置的利用效率，由此大幅提升了煤炭資源的綜合利用率及降低排放，并能利用規(guī)模經(jīng)濟的效應使制造成本大幅降低。
我國目前已經(jīng)建成并正運行的IGCC 多聯(lián)產(chǎn)項目有3個：2005年，兗礦集團建成的國內(nèi)首個IGCC多聯(lián)產(chǎn)項目;2009年3月建成的福建聯(lián)合石化大型氣、電、化工多聯(lián)產(chǎn)項目;2012年12月建成的華能天津IGCC示范電站。從運行效益來看，兗礦和福建聯(lián)合石化的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)要遠優(yōu)于純發(fā)電的華能IGCC電站。例如，兗礦集團IGCC多聯(lián)產(chǎn)項目與傳統(tǒng)純發(fā)電的IGCC電站不同，它選擇推出“煤氣化發(fā)電與甲醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”，可年產(chǎn)甲醇24萬噸，發(fā)電6萬千瓦。煤炭氣化、凈化后產(chǎn)生的合成煤氣，一路被輸送到煤制甲醇轉化裝置，未反應的氣體和另一路煤氣則被輸送到燃氣輪機裝置，這一系統(tǒng)可以保證煤炭有效成分的高效利用。運行財務數(shù)據(jù)顯示，這個不斷擴產(chǎn)改造的項目是兗礦集團所有煤化工項目之中盈利能力最好的，過去三年新增利稅9.46億元。在福建聯(lián)合石化項目中IGCC多聯(lián)產(chǎn)是成為乙烯項目中一套公用工程裝置，為整個大型石化項目提供氫氣、氮氣和氧氣和大部分超高壓蒸汽及部分電力。
治理霧霾從央企整合開始：中國石化、電力、煤炭企業(yè)間的鏈式整合
基于我們對中國及全球能源市場變局的認識，我們意識到中國在相當長的一個時期內(nèi)基礎能源仍將以煤炭為主，但在新技術及生存環(huán)境等多重影響因素下，中國迎來煤基多聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性發(fā)展時代，國家應當鼓勵多能源、多資源的融合與協(xié)同，盡快促進中國能源消費由一次能源向二次清潔能源升級，利用環(huán)境稅、碳排稅等財經(jīng)手段和杠桿大幅調(diào)劑多能源的供需關系，并在體制放開的能源互聯(lián)網(wǎng)下，使中國能源消費實現(xiàn)真正的清潔化。這其中，面對新技術新產(chǎn)業(yè)的投資取舍及資源協(xié)同利用的背景下，建議與鼓勵多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)企業(yè)(煤、油、氣、電、化、熱、材)實現(xiàn)鏈式重組整合，以小代價換時間、少博弈換藍天。由此，我們希望并建議國家鼓勵央企中石油石化企業(yè)合并重組電力企業(yè)及煤炭企業(yè)，盡快形成基地化、大型化、集約化的能源基地，全面升級建立以“煤氣化為核心”的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)，置換現(xiàn)有供電供熱供氣模式，實現(xiàn)中國能源消費由一次能源向二次清潔能源轉化。如此之好處是(1)兼顧環(huán)保及經(jīng)濟效益。從國外及國內(nèi)的經(jīng)驗看，煤基多聯(lián)產(chǎn)與石化、電力系統(tǒng)相結合，有利于克服該技術在單一行業(yè)中使用的局限性，能夠大幅提高能源利用效率(單位GDP能耗)，大幅減少污染排放。(2)回歸市場化競爭。石化+電力+煤炭的央企整合并非是合并同類項的同行業(yè)寡頭壟斷整個行業(yè)，而是在中國形成多家超級能源集團，相互間有序合理競爭，解決現(xiàn)在出現(xiàn)的跨行業(yè)投資巨虧與各行惡意競爭現(xiàn)象，實現(xiàn)能源與資源利用的最大化，最終造福于國民，并能在市場化的競爭下繼續(xù)降低能源供給成本，為國民經(jīng)濟持續(xù)提供有國際競爭力的能源價格。(3)有利于新型能源系統(tǒng)裝備與技術的發(fā)展。隨著近些年煤化工項目的發(fā)展，世界上各種先進的氣化技術在我國遍地開花，經(jīng)過各種實踐，我國已基本掌握各類先進氣化爐的制造、運行、維護技術。多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng)的建設發(fā)展，必將推動中國各類能源裝備與技術的戰(zhàn)略性升級，使我國成為新型能源系統(tǒng)技術領先國家。成為繼高鐵、核電之后又一現(xiàn)代化技術王牌，可向“一帶一路”國家輸出能源技術，開發(fā)當?shù)啬茉?，保障我國能源安全?
基于多方面考慮，我們認為當前國家推動央企整合路線中，可關注與研究：中國石油、中國華能、中煤能源三家央企進行合并重組，中石化、大唐發(fā)電、中國神華進行合并重組，同時也鼓勵和推動地方電力企業(yè)煤炭企業(yè)石化企業(yè)進行聯(lián)合重組真正實現(xiàn)跨地域、跨行業(yè)、跨所有制的能源企業(yè)大重組，形成真正具有國際化市場公平競爭效率的世界能源巨頭，在能源互聯(lián)網(wǎng)的推動下真正實現(xiàn)中國能源清潔化戰(zhàn)略，實現(xiàn)全疆域的“中國藍”。
