這是一個令我們再次沉思的結論。5月25日~26日在北京國際會議中心舉辦的中國能源戰略高層論壇上,科學家們的觀點趨于一致:“煤現在是、將來(直到2050年或更晚)仍是我國能源的主力,雖然煤在總能源中所占的比例會逐漸下降(從75%下降到60%),但總量仍會不斷增加。”
盡管近些年來新能源、清潔能源等養眼的名詞占據了許多媒體的大塊版面,專家們也在高端會議上頻頻呼吁,但是傳統能源顯然還要把這個“老大”的地位占下去。專家們預測:未來50年,利用傳統的煤炭或石油發電,在中國的“電力能源結構比”中將不降反升。
難以擺脫的現實
專家們認為,至2050年,中國煤炭年產能的七至八成將用于發電,屆時煤電將占電力總裝機容量的四成,但仍是發電主力。而可再生能源(主要是風能、太陽能和生物質能)在2020年以前很難在總能源平衡中占有一定分量的比例。
中國工程院院士、清華大學教授倪維斗分析,其原因在于我國和歐洲國家在國情上有很大區別。一些歐洲國家,它們的總能耗已不再增長(或增長很少),可再生能源的發展逐步替代目前在用的化石能源。而我國卻處于總能耗急劇增長之中,單是發電設備(其中主要是燃煤的發電)每年增長的裝機容量是60~80GW,超過3個長江三峽。在這個高速增長量中,可再生能源所起的作用是很有限的,更不用說去替代原有的化石能源消耗。譬如說,按國家規劃,到2020年風力發電的裝機容量將達30GW(是2005年的24倍),考慮到每單位裝機容量的滿負荷工作時間平均只有2500個小時,則30GW的風電相當于火電12GW左右,也就是2020年我國發電總裝機容量950~1000GW的1.2%左右。
煤是迄今我國主要的一次能源,資源比較豐富、價格低,近年來得到迅速發展。但是,倪維斗認為,煤也帶來幾個令我們“無法改變的現實”:煤用于發電的比例將會越來越大,將從目前的50%增加到70%以上。煤的開采和直接燃燒已引起嚴重的生態和環境污染問題,70%~80%以上的二氧化硫、汞、顆粒物、二氧化碳等都是由于煤炭直接燃燒所引起的。而由于石油短缺,車用液體燃料還得從煤基替代燃料上找出路。
在煤的直接燃燒條件下很難解決溫室氣體的減排,因為從電廠的大容積流量的煙氣中收集濃度在13%~14%左右的二氧化碳將耗費很多附加能量,使發電效率降低10個左右的百分點。這也將導致我國溫室氣體排放快速增長。
那么,如何能可靠地繼續發揮煤能源的作用,并且從國情出發平衡能源與環境問題,并保障能源安全呢?
肩負能源安全
考慮到煤作為一次資源的有限性,應節約使用,使其在更長時間內保持基礎性作用,其總量應保持在日益嚴格的環境保護與氣候變化所允許的范圍之內。中國科學院電工研究所嚴陸光院士的預算是:我國煤產量增至約每年30億噸后應大體保持穩定。
倪維斗認為,由于石油的短缺,未來我們將不得不從煤基替代燃料上找出路。我國2005年進口原油及其成品油約1.3億噸,估計2010年將進口石油2.5億噸,對外依存度將超過50%,這會引起一系列的能源安全問題。當然,煤炭對我國來說也是稀缺產品,但相對其他能源資源仍可“忍受”。
前一時期在我國廣泛推廣的糧食乙醇,從長遠來看很難作為一個有份額的替代品,因為我國的具體情況是:用世界上7%的耕地來養活世界上22%的人口,這是一個大前提。按現有的技術水平,3.5噸糧食可做1噸乙醇,考慮到乙醇的熱值,則5噸糧食才可做1噸汽油當量;此外還要消耗0.5~0.8噸的煤用于發酵和脫水。以此計算,1000萬噸當量汽油需用糧食5000萬噸。而這相當于我國糧食總產量的1/10強,因此是不可能的。
技術良方
倪維斗說:“如果每年將煤炭產量的1/8用于車用液體燃料(或甲醇,或二甲醚,或煤制油)的生產,從總的能源供應角度將不會帶來很大的不平衡。”
但要繼續可靠地發揮煤能源的作用,“必須在煤的高效、清潔、低炭排放利用技術上狠下苦功。”嚴陸光說,“應繼續推廣已開始實施的‘清潔煤計劃’。為達到高效,新建燃煤電站應采用供電煤耗小于每度300克標準煤的超臨界與超臨界機組。大力研發與采用多種環保措施,以降低污染和二氧化碳減排;對于能減小污染和降低二氧化碳排放的新技術開發應給予持續支持,如整體煤氣化聯合循環發電與多聯產技術的發展。”
這種多聯產系統在化工產品、液體燃料和電力之間可以按市場需求或是發電的“峰—谷”差適當調節,有很好的靈活性。倪維斗同時開出的技術“良方”也正是這個多聯產系統。他有一個詳細的分析圖表:煤經氣化后成為合成氣(CO+H2),凈化以后可用于生產化工原料、液體燃料(合成油、甲醇、二甲醚)和電力。這些生產過程的能量流、物質流、火用流按最優原則耦合在一起,比分別生產相關產品在基本投資、單位產品成本,污染的排放(硫、汞、顆粒物)、環境等方面都有顯著的效益。
另外,多聯產系統所生產的液體燃料,尤其是甲醇和二甲醚是絕好的煤基車用替代燃料,可以有份額地緩解我國石油的短缺。同時,甲醇還可以用來生產烯烴和丙烯,用煤化工去“替代”一部分傳統的石油化工,以減少石油消耗。二甲醚是一種物理性質與液化石油氣相近的化工產品,除了替代柴油外,是一種絕好的民用燃料,可以給城市和一些缺乏能源的地區提供清潔能源服務。
此外,在整個工藝過程中還可以捕捉高濃度、高壓的二氧化碳,為溫室氣體減排創造條件,所耗費的能量與成本比常規電站煙氣中捕捉的二氧化碳低得多。
迎候新型煤炭體系
“煤為基礎、多元發展”是我國能源發展的基本方針。近年來,國家在加快大集團和大基地建設,調整優化煤炭產業結構,發展煤層氣產業,運用國債資金扶持國有重點煤礦進行安全技術改造,建立煤炭企業提取使用安全費用制度,提取和建立環保、轉產基金,提高煤礦工人入井津貼,以及發展煤炭教育、加快培養煤炭專業緊缺人才等方面,相繼出臺了一系列政策措施,有力地推動了煤炭工業的持續健康發展。
國家安全生產監督管理總局副局長、中國煤炭工業協會會長王顯政說:“今后5到10年,是我國煤炭工業改革發展的加速期。根據國務院《關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》和煤炭工業‘十一五’發展規劃,我們將用5年左右時間,基本建立起一個資源利用率高、安全有保障、經濟效益好、環境污染少的可持續發展的新型煤炭工業體系。”
創建一個新型煤炭工業體系,是我國能源戰略方針的根本要求,現在也是煤炭工業發展的必由之路。
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盡管近些年來新能源、清潔能源等養眼的名詞占據了許多媒體的大塊版面,專家們也在高端會議上頻頻呼吁,但是傳統能源顯然還要把這個“老大”的地位占下去。專家們預測:未來50年,利用傳統的煤炭或石油發電,在中國的“電力能源結構比”中將不降反升。
難以擺脫的現實
專家們認為,至2050年,中國煤炭年產能的七至八成將用于發電,屆時煤電將占電力總裝機容量的四成,但仍是發電主力。而可再生能源(主要是風能、太陽能和生物質能)在2020年以前很難在總能源平衡中占有一定分量的比例。
中國工程院院士、清華大學教授倪維斗分析,其原因在于我國和歐洲國家在國情上有很大區別。一些歐洲國家,它們的總能耗已不再增長(或增長很少),可再生能源的發展逐步替代目前在用的化石能源。而我國卻處于總能耗急劇增長之中,單是發電設備(其中主要是燃煤的發電)每年增長的裝機容量是60~80GW,超過3個長江三峽。在這個高速增長量中,可再生能源所起的作用是很有限的,更不用說去替代原有的化石能源消耗。譬如說,按國家規劃,到2020年風力發電的裝機容量將達30GW(是2005年的24倍),考慮到每單位裝機容量的滿負荷工作時間平均只有2500個小時,則30GW的風電相當于火電12GW左右,也就是2020年我國發電總裝機容量950~1000GW的1.2%左右。
煤是迄今我國主要的一次能源,資源比較豐富、價格低,近年來得到迅速發展。但是,倪維斗認為,煤也帶來幾個令我們“無法改變的現實”:煤用于發電的比例將會越來越大,將從目前的50%增加到70%以上。煤的開采和直接燃燒已引起嚴重的生態和環境污染問題,70%~80%以上的二氧化硫、汞、顆粒物、二氧化碳等都是由于煤炭直接燃燒所引起的。而由于石油短缺,車用液體燃料還得從煤基替代燃料上找出路。
在煤的直接燃燒條件下很難解決溫室氣體的減排,因為從電廠的大容積流量的煙氣中收集濃度在13%~14%左右的二氧化碳將耗費很多附加能量,使發電效率降低10個左右的百分點。這也將導致我國溫室氣體排放快速增長。
那么,如何能可靠地繼續發揮煤能源的作用,并且從國情出發平衡能源與環境問題,并保障能源安全呢?
肩負能源安全
考慮到煤作為一次資源的有限性,應節約使用,使其在更長時間內保持基礎性作用,其總量應保持在日益嚴格的環境保護與氣候變化所允許的范圍之內。中國科學院電工研究所嚴陸光院士的預算是:我國煤產量增至約每年30億噸后應大體保持穩定。
倪維斗認為,由于石油的短缺,未來我們將不得不從煤基替代燃料上找出路。我國2005年進口原油及其成品油約1.3億噸,估計2010年將進口石油2.5億噸,對外依存度將超過50%,這會引起一系列的能源安全問題。當然,煤炭對我國來說也是稀缺產品,但相對其他能源資源仍可“忍受”。
前一時期在我國廣泛推廣的糧食乙醇,從長遠來看很難作為一個有份額的替代品,因為我國的具體情況是:用世界上7%的耕地來養活世界上22%的人口,這是一個大前提。按現有的技術水平,3.5噸糧食可做1噸乙醇,考慮到乙醇的熱值,則5噸糧食才可做1噸汽油當量;此外還要消耗0.5~0.8噸的煤用于發酵和脫水。以此計算,1000萬噸當量汽油需用糧食5000萬噸。而這相當于我國糧食總產量的1/10強,因此是不可能的。
技術良方
倪維斗說:“如果每年將煤炭產量的1/8用于車用液體燃料(或甲醇,或二甲醚,或煤制油)的生產,從總的能源供應角度將不會帶來很大的不平衡。”
但要繼續可靠地發揮煤能源的作用,“必須在煤的高效、清潔、低炭排放利用技術上狠下苦功。”嚴陸光說,“應繼續推廣已開始實施的‘清潔煤計劃’。為達到高效,新建燃煤電站應采用供電煤耗小于每度300克標準煤的超臨界與超臨界機組。大力研發與采用多種環保措施,以降低污染和二氧化碳減排;對于能減小污染和降低二氧化碳排放的新技術開發應給予持續支持,如整體煤氣化聯合循環發電與多聯產技術的發展。”
這種多聯產系統在化工產品、液體燃料和電力之間可以按市場需求或是發電的“峰—谷”差適當調節,有很好的靈活性。倪維斗同時開出的技術“良方”也正是這個多聯產系統。他有一個詳細的分析圖表:煤經氣化后成為合成氣(CO+H2),凈化以后可用于生產化工原料、液體燃料(合成油、甲醇、二甲醚)和電力。這些生產過程的能量流、物質流、火用流按最優原則耦合在一起,比分別生產相關產品在基本投資、單位產品成本,污染的排放(硫、汞、顆粒物)、環境等方面都有顯著的效益。
另外,多聯產系統所生產的液體燃料,尤其是甲醇和二甲醚是絕好的煤基車用替代燃料,可以有份額地緩解我國石油的短缺。同時,甲醇還可以用來生產烯烴和丙烯,用煤化工去“替代”一部分傳統的石油化工,以減少石油消耗。二甲醚是一種物理性質與液化石油氣相近的化工產品,除了替代柴油外,是一種絕好的民用燃料,可以給城市和一些缺乏能源的地區提供清潔能源服務。
此外,在整個工藝過程中還可以捕捉高濃度、高壓的二氧化碳,為溫室氣體減排創造條件,所耗費的能量與成本比常規電站煙氣中捕捉的二氧化碳低得多。
迎候新型煤炭體系
“煤為基礎、多元發展”是我國能源發展的基本方針。近年來,國家在加快大集團和大基地建設,調整優化煤炭產業結構,發展煤層氣產業,運用國債資金扶持國有重點煤礦進行安全技術改造,建立煤炭企業提取使用安全費用制度,提取和建立環保、轉產基金,提高煤礦工人入井津貼,以及發展煤炭教育、加快培養煤炭專業緊缺人才等方面,相繼出臺了一系列政策措施,有力地推動了煤炭工業的持續健康發展。
國家安全生產監督管理總局副局長、中國煤炭工業協會會長王顯政說:“今后5到10年,是我國煤炭工業改革發展的加速期。根據國務院《關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》和煤炭工業‘十一五’發展規劃,我們將用5年左右時間,基本建立起一個資源利用率高、安全有保障、經濟效益好、環境污染少的可持續發展的新型煤炭工業體系。”
創建一個新型煤炭工業體系,是我國能源戰略方針的根本要求,現在也是煤炭工業發展的必由之路。
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