煤炭清潔發(fā)電可破解能源困局

　我國一次能源資源的稟賦特點(diǎn)是“富煤、貧油、少氣”。目前，煤炭在我國化石能源資源儲量中占比約94％，石油、天然氣合計(jì)不足6％。但我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占比不足65％，石油、天然氣則高達(dá)24.7％。資源儲量和消費(fèi)結(jié)構(gòu)上的不平衡使得我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨安全保障、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)等諸多挑戰(zhàn)。我們的研究表明，立足我國國情，大力發(fā)展煤炭清潔發(fā)電、實(shí)施能源終端消費(fèi)革命才是破解我國能源發(fā)展困局的有效途徑。

　　我國能源產(chǎn)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)

　　1.安全保障挑戰(zhàn)

　　目前，我國石油年產(chǎn)量僅能維持在2億噸左右，增產(chǎn)潛力很小。但2013年我國原油表觀消費(fèi)量達(dá)到4.87億噸，石油對外依存度已達(dá)到58.1％，遠(yuǎn)超過50％的警戒線。與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)拉動我國天然氣剛性需求快速增長。特別是受治理霧霾天氣影響，全國多個(gè)省份加快煤改氣進(jìn)程，導(dǎo)致天然氣需求量過快過猛增長。2013年我國天然氣表觀消費(fèi)量已達(dá)到1676億立方米，天然氣進(jìn)口量同比大增25％，達(dá)到530億立方米，天然氣對外依存度首次突破30％，達(dá)到31.6％。天然氣供應(yīng)不足導(dǎo)致“氣荒”時(shí)有發(fā)生, 嚴(yán)重影響區(qū)域能源安全和社會穩(wěn)定。2013年冬季西安市出現(xiàn)天然氣供應(yīng)緊張，影響了10萬余戶居民的家庭生活和取暖用氣。

　　此外，我國油氣進(jìn)口大部分來源于中東、非洲和南美等地區(qū)，由于進(jìn)口通道受制于人及我國遠(yuǎn)洋自主運(yùn)輸能力不足,石油天然氣穩(wěn)定供應(yīng)面臨挑戰(zhàn)。近年來我國雖然加大了海外油氣合作項(xiàng)目的開發(fā)力度,但易受到地緣政治形勢、地區(qū)沖突以及出口國調(diào)整政策和西方對石油出口國相關(guān)制裁等因素影響，難以形成穩(wěn)定可靠的油氣供應(yīng)來源,直接影響到我國的經(jīng)濟(jì)安全。

　　2.經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)

　　近年來，隨著我國政府對風(fēng)電等可再生能源的扶持力度不斷加大，可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，非化石能源占一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比重已超過10％。但可再生能源產(chǎn)業(yè)存在成本較高的問題，目前風(fēng)電發(fā)電成本約0.45元/千瓦時(shí)，太陽能光伏發(fā)電約0.6元/千瓦時(shí)，分別是煤電（約0.3元/千瓦時(shí)）的1.5倍和2倍。受日本福島核事故后強(qiáng)化安全措施等影響，核電發(fā)電成本已上升至0.85元/千瓦時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性正在減弱。

　　天然氣作為清潔替代能源，被許多地方政府寄予厚望，紛紛提出將大量的工業(yè)燃煤鍋爐、燃煤電廠改造成以天然氣為燃料。

　北京市計(jì)劃到2016年基本完成全市規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)燃煤設(shè)施清潔能源改造。河北石家莊計(jì)劃在2017年底前，基本完成燃煤鍋爐、窯爐、自備電站的天然氣替代改造任務(wù)。除氣源不足的問題外，天然氣也同樣存在經(jīng)濟(jì)性較差的問題，燃?xì)獍l(fā)電成本（約0.8元/千瓦時(shí)）是煤電的近3倍，燃?xì)夤岢杀緞t是高效燃煤鍋爐的約2倍。

　　清潔能源替代一方面導(dǎo)致政府財(cái)政負(fù)擔(dān)加重。2012年我國可再生能源電價(jià)附加補(bǔ)貼缺口已增至200億元左右。北京市“煤改氣”工程不算初始投資，每年僅運(yùn)行費(fèi)用支出至少164億元。蘭州市供熱企業(yè)政策性虧損逐年增加，財(cái)政連年補(bǔ)貼負(fù)擔(dān)沉重。另一方面導(dǎo)致居民生活支出和企業(yè)運(yùn)營成本的增加。十年來,全國電價(jià)累計(jì)上漲超過0.17元/千瓦時(shí),漲幅30％—40％。蘭州市2014年已將天然氣集中供熱價(jià)格由每月每平米4.2元上調(diào)為5元。電力、熱力等基礎(chǔ)性商品價(jià)格的上漲，必然會加重居民生活負(fù)擔(dān)、提升幾乎所有行業(yè)商品與服務(wù)的成本。

　　3.環(huán)境保護(hù)挑戰(zhàn)

　　傳統(tǒng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式引起的污染物排放已使我國生態(tài)環(huán)境不堪重負(fù)。二氧化硫、氮氧化物、可吸入顆粒物等排放對空氣、水體、土壤造成了十分嚴(yán)重的環(huán)境污染。2012年，我國酸雨區(qū)面積占到國土面積的12.2％。如按歐盟標(biāo)準(zhǔn)，我國95％左右的城市空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。2013年以來，嚴(yán)重霧霾天氣的覆蓋范圍越來越廣、發(fā)生頻度越來越高、持續(xù)時(shí)間越來越長。除了大氣污染以外，水污染、土壤污染、地面塌陷、水土流失等問題也日趨突出，發(fā)達(dá)國家200多年工業(yè)化進(jìn)程中分階段出現(xiàn)的環(huán)境問題正在我國集中出現(xiàn)。生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)成為整個(gè)社會重要，迫切需要解決的問題之一。

　　為解決傳統(tǒng)能源生產(chǎn)利用方式帶來的環(huán)境保護(hù)問題，有兩種途徑可供選擇：一是加快去煤化進(jìn)程，轉(zhuǎn)而發(fā)展天然氣、核能、風(fēng)能、太陽能，大幅提高清潔能源、可再生能源比重；二是立足國情，堅(jiān)持煤炭主體能源地位不動搖，著力推進(jìn)煤炭清潔高效利用。從安全保障和經(jīng)濟(jì)性考慮，采取種路徑——盲目的“去煤化”存在諸多問題。而隨著煤炭綠色開采技術(shù)、超低排放燃煤發(fā)電等技術(shù)攻關(guān)和示范工程建設(shè)取得重大進(jìn)展，采取第二種路徑——“煤炭清潔高效利用”能夠大幅減少對生態(tài)環(huán)境的影響，超低排放燃煤電廠可以達(dá)到天然氣電廠污染物排放限值。此外，通過發(fā)展煤制油、煤制天然氣等現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目還可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模油氣替代，提高我國能源供應(yīng)安全程度。

　　三種煤炭清潔高效利用方式的對比分析

　　目前較為成熟的煤炭清潔高效利用方式有三種，即“煤炭發(fā)電”“煤制油品”“煤制天然氣”。三種方式的能效、成本、耗水及環(huán)保排放、安全性等存在一定差異。下面以不同煤炭清潔高效利用方式在交通領(lǐng)域的應(yīng)用為例，即“煤炭—電力—電動車”“煤炭—油品—燃油車”“煤炭—天然氣—燃?xì)廛嚒边M(jìn)行逐一比較分析。

　　1.能效比較

　　我們將煤炭運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化、輸配環(huán)節(jié)、發(fā)動機(jī)效率等各個(gè)環(huán)節(jié)的能效匯總，得到不同轉(zhuǎn)化路線的煤基能源產(chǎn)品全生命周期能效，從研究結(jié)果來看，“煤炭—電力—電動車”方案的總能效（28.6％）高于“煤炭—油品—燃油車”（19.2％）和“煤炭—天然氣—燃?xì)廛嚒保?3.3％）方案，分別是后兩者的1.49倍、2.15倍。也即，1噸標(biāo)準(zhǔn)煤通過“煤炭—電力—電動車”可使車輛行駛3627公里，通過“煤炭—油品—燃油車”僅可行駛2434公里，通過“煤炭—天然氣—燃?xì)廛嚒眱H可行駛1693公里。因此，“煤炭—電力—電動車”的能源轉(zhuǎn)化效率高。

　　2.不同車輛運(yùn)營成本對比

　　油品售價(jià)按7.72元/升、天然氣按3.1元/標(biāo)方、電價(jià)按0.68元/度分別測算，燃油大巴運(yùn)營成本高52.41萬元/年，壓縮天然氣（CNG）大巴運(yùn)營成本次之35.56萬元/年,電動大巴運(yùn)營成本低僅35.2萬元/年。此外，隨著我國天然氣市場化步伐加快，價(jià)格逐年上漲將成為必然趨勢。國家發(fā)改委宣布自2014年9月1日起將非居民用存量氣價(jià)每米提高0.4元。此次調(diào)整是為了達(dá)成2015年存量氣價(jià)與增量氣價(jià)并軌、分步理順存量氣價(jià)格目標(biāo)而邁出的第二步。而另一方面，我國正在推進(jìn)新一輪電力體制改革，未來發(fā)電廠將可能直接面向用戶售電，電網(wǎng)僅收取過網(wǎng)費(fèi)。目前多數(shù)發(fā)電企業(yè)的度電成本在0.4元/度以下，過網(wǎng)費(fèi)按0.1元/度測算，售電價(jià)僅0.5元/度，較我們測算電價(jià)0.68元/度下降0.18元/度，年運(yùn)營成本可再節(jié)省1.8萬元。因此，“煤炭—電力—電動車”運(yùn)營成本頗具競爭力。