国家对新能源的政策 中国国家能源战略和政策



 今天我们聚集一堂,就中国的能源战略和改革发展问题进行研讨,是一件非常有意义的事情。随着经济发展和对外开放的进一步深入,中国政治经济社会各领域的发展与变化都成为全世界关注的焦点。上世纪90年代以来,中国的能源改革与发展,特别是中国能源的可持续供应问题,以及可能给世界能源形势带来的影响,一直是世界各国特别是发达国家争论的议题,并一度成为“中国威胁论”的一个重要依据。一种很有市场的观点认为:能源供应将成为中国经济进一步发展和人民主活水平提高不可逾越的障碍,由中国能源引发的问题将严重影响,世界能源安全。国内各界对能源的改革与发展也日益关注,涌现出了各种各样的观点和论调。中国的能源形势到底如何,究竟严重到什么程度,应采取什么战略和措施,从容应对这种严峻的能源形势,以保证中国经济社会的可持续发展和全面实现小康社会等,迫切要求我们能集思广益,献计献策。也希望到会的各位国际友人能介绍国际上成功的经验,为中国的能源改革和发展提供宝贵的意见。

   下面,我想就此谈谈个人的看法:

  一、 关于本世纪前20年中国能源问题的主要结论

  过去20年中国的能源发展取得了不小成就,主要体现在如下三方面:一是实现了GDP翻两番而能源消费仅翻一番的成就。1980年-2000年期间中国GDP年均增长率高达9.7%,而相应的能源消费量年均仅增长4.6%,远低于同期经济增长速度。二是能源利用效率大幅度提高。一方面,单位GDP能耗不断下降。另一方面,主要高耗能部门的产品单耗有了较大幅度的下降,主要耗能产品的能耗与国际先进水平的差距明显缩小。三是取得了相当大的环境效益。这些成就为我国的经济社会可持续发展做出了巨大贡献。

  但应该看到我国在今后20年将面临比较严峻的能源问题。这20年是中国经济社会发展的重要战略机遇期,同时也将面临许多新的重要变化和挑战。按照“十六大”提出的全面建设小康社会的目标,到2020年中国实现经济翻两番。

  按照购买力平价折算,届时中国的人均GDP将超过1万美元。根据国际经验,这一时期是实现工业化的关键时期,也是经济结构、城市化水平。居民消费结构发生明显变化的阶段。反映到能源领域,大部分发达国家也是经历了人均能源消费量增长较快和能源结构快速变化特别是石油需求比例快速上升)的过程。再加上中国的特殊国情,以及经济全球化和环境保护日盛的国际背景,中国面对的情况要比发达国家曾经历的时期要复杂得多。

  在中国全面建设小康社会的过程中,需要多少能源支撑经济社会的发展目标,面临何种挑战和压力,既取决于经济社会发展的客观规律,也取决于采取何种经济、能源、环境等方面的政策。“中国国家能源综合战略和政策研究”课题组对不同情景下,2000年到2020年中国的能源需求进行了预测,并做出了如下重要判断:

  1、如果采取正确的能源战略和相关的政策措施,未来20年中国的能源需求将有可能保持相对较低的增长速度。到2020年中国一次能源的需求在25-33亿吨标准煤之间,均值为29亿吨标准煤,是2000年的2.2倍。这就意味着中国还有可能利用较少的能源投入支撑经济的持续快速增长,也有可能在远低于目前发达国家人均能源消费量的条件下,进一步显著提高人民的生活水平。

  2、在保持相同经济增长目标的前提下,由于采取不同的政策措施,将出现能源结构和能效提高的差别,从而导致2020年的一次能源需求仍可能有约8亿吨标准煤的巨大差异。也就是说,选择不同的能源发展战略,虽然均能满足经济发展目标,但对能源供应、能源安全、环境保护等诸多方面产生截然不同的影响。

  3、随着人民生活水平的提高和消费结构的升级,能源的需求结构将发生重要变化,尤其是交通部门、建筑物的能源需求增长率将高于同期全社会和工业部门的增长速度,这两个部门的用能增长在全部当年新增能源消费中的比例将从目前不到35%上升到2020年的57%-75%,逐渐成为能源需求增长的主要因素。为此,必须高度重视这些快速增长的用能部门的能源供应和提高能效,以及石油安全和环境保护等问题。

  我们总的结论是:中国的能源发展确实面临十分严峻的形势和挑战,特别是为保证2020年实现经济翻两番的目标,能源的供应形势将非常紧张。但从国际国内能源形势,中国能源领域的体制创新和技术创新所具有的巨大潜力,以及中国政府将实行的一系列促进能源可持续发展的政策措施来分析,中国仍能在未来相当长时期内实现能源的可持续供应。关键是中国必须坚持加强节能和提高能源效率为核心的可持续能源发展战略。

  二、本世纪前20年中国的能源战略目标

  为实现全面建设小康社会的目标和应对能源长远发展遇到的严峻挑战,中国采取正确的能源战略具有决定性意义。中国将吸取西方发达国家的成功经验,根据具体国情,建立符合中国特色的能源效率不断提高和环境保护日益加强的中长期可持续发展能源战略。

  1、实现发展方式的转型

  本世纪头20年,中国的能源战略将着眼长远目标,实现发展方式的“转型”。转型主要体现在如下三个方面:一是能源供应要从简单满足经济发展的基本需求为目标,转向在满足需求的基础上重视环境效益的目标,实现经济、社会、环境的协调发展。二是能源产业的发展方式由政府计划和行政管制,向政府引导下充分发挥市场化机制的方向转变。三是在经济全球化以及中国加入WT0的背景下,我国的能源发展应从依赖国内资源的“自我平衡”转变到国际化战略,充分利用国内外两种资源、两个市场。

  2、中国可持续发展能源战略的主要内容

  实现可持续发展己经成为世界各国的共同课题,而对中国来说,具有更大的特殊性和挑战。只有实现可持续发展的能源战略,才能保证在“能源消耗最少,环境污染最小”的基础上,实现经济社会快速发展和人民水平的提高。

  根据战略转型原则和着眼解决能源发展遇到的严峻挑战,未来20年中国应实行“节能优先、结构多元、环境友好”的可持续能源发展战略。将依靠体制创新和技术进步,实行能源国际化战略,力争实现GDP翻两番,能源消费翻一番的目际;优先满足人民特别是贫困群众生活的能源需求,有效保障国家的能源安全,最大限度地减少能源生产转换利用对环境和健康的影响;初少形成能源可持续发展的新机制,为今后更长远的发展奠定基础。

  3、2020年中国的可持续能源发展理想目标

  中国在2000年的能源消耗总量是近13亿吨标准煤,其中煤炭达907亿标准煤,占69.9%;石油达324亿吨标准煤,占25%;天然气和一次电力分别是36亿吨和29亿吨标准煤,分别只占总量的2.8%和2.3%。从这组数据可以得知,中国的能源结构仍是以煤为主,而且根据中国的能源禀赋条件,这种结构今后20年不可能有太大变化。这对我国新型工业化道路和全面实现小康社会将造成非常大的压力。我们希望通过实行可持续发展的能源战略,到2020年达到如下理想目标:一次能源需求少于25亿吨标准煤,节能达到8亿吨标准煤;煤炭消费比例控制在60%左右,可再生能源利用达到5.25亿标准煤(其中可再生能源发电达到1亿千瓦);石油进口依存度控制在60%左右;主要污染物的削减率为45%-60%。

  三、中国实现可持续能源发展的政策措施

  中国正处于经济社会快速发展的关键时期,低成本的能源供应对实现工业化和提高人民生活水平非常重要。追求经济发展速度的驱动力,将使能源可持续发展不可能一帆风顺,并可能出现一定的反复,所以,应该从保证国家安全和经济社会长远发展的角度出发,认识能源可持续发展的重要性,并有一系列的政策措施加以保证。

  1、将节约资源提升到基本国策的高度

  节能和提高能效有着巨大的潜力和可能,中国能否以较少的能源投入实现经济增长的目标,在很大程度上取决于节能的潜力能否被有效挖掘,因此,应将节能放在能源战略的首要地位,也就是说,要以最小成本向终端用户提供优质能源服务。为了确立节能的重要战略地位,建议将节约资源提升到基本国策的高度,将“控制人口,节约资源,保护环境”共同作为新时期中国的基本国策。

  为落实节能的政策,应加强政府节能管理体系的建设,切实转变政府职能;建立和完善节能经济激励政策;建立终端用能设备能效标准和休识体系;建立市场经济条件下的节能新机制。

  2、通过政府驱动、公众参与、总量控制、排污交易实施环境友好的能源战略

  正确处理能源和环境的关系是实施环境友好的前提。由于受环境容量、全球温室气体减排以及中国环境小康需求等的制约,环境友好将成为中国中长期能源发展必须考虑的重要因素。

  实施环境友好战略需要通过政府驱动、公众参与、总量控制、排污交易四个方面加以落实。并采取如下政策:一是按空气质量要求,对主要污染物实行更为严格的总量控制。二是提高排污收费标准、实行排放交易。三是实行环保折价,将环境污染的外部成本内部化,即为了鼓励清洁电源和可再生能源多发电,优先上网,价格竞争不仅要考虑财务成本,还要考虑环境污染的外部成本,即全成本竞争。四是控制城市交通环境污染。五是取消对高耗能产品的生产补贴。六是应对全球气候变暖。

  3、实施调整和优化能源结构的政策

  中国能源结构长期存在的过度依赖煤炭的问题不能得到根本解决,一个重要原因就是缺乏明确的能源结构优化政策。从未来走势看,由于对石油、天然气等优质能源消费增加迅速,将出现由需求侧推动的结构性变动。当前在居民生活用能领域和发达地区己经出现较明显的结构变动,这就为能源结构的调整和优化提供了较好的市场基础。总体而言,制订中国能源结构调整政策方面将体现如下原则:一是立足国内资源、充分利用国际资源,在保证供给和经济可承受性的前提下最大限度地优化能源结构;二是国家能源安全有充分保障;三是环境质量明显改善,可持续发展能力明显增强。

  根据上述原则和中国的能源禀赋条件,建议采取如下方案调整和优化中国的能源结构:逐步降低煤炭消费比例,加速发展天然气,依靠国内外资源满足国内市场对石油的基本需求,积极发展水电,核电和先进可再生能源,利用20年的时间,初步形成结构多元的局面,使得优质能源的比例明显提高。

  4、加大能源领域的体制改革和技术创新

  体制改革和技术创新两个方面的新突破是保证可持续发展战略得以落实的关键。应尽快完善能源领域的法律法规体系;切实转变政府职能,形成有利于促进能源可持续发展的政府管理体制;加快能源领域的市场化改革,打破行政垄断,充分引入市场竞争,构建市场条件下的价格形成机制;深化能源领域的国有企业改革,建立现代企业制度,使企业成为真正的市场竞争主体。

  技术创新应在中国可持续能源发展道路上发挥重大作用。建议加大政府在能源领域的研发投入,显著提高能源研发投入所占的比例;根据终端能源需求选择国家关键技术,动员产学研各方的力量组织攻关;通过建立能够形成有效竞争的市场结构和规范的公司治理结构,形成不断推动企业创新的有效激励机制,使技术创新步入良性发展的轨道。

  5、采取综合措施保障石油安全

  从长远和全球的观点来看,所谓“能源问题”,确切他说就是石油问题”。石油是创造社会财富的关键因素,也是影响全球政治格局、经济秩序和军事活动的最重要的一种商品。几乎所有国家都把石油安全置于能源战略的核心位置。而所谓石油安全就是保障数量和价格上能满足经济社会持续发展需要的石油供应。

  所谓石油不安全主要体现在石油供应暂时突然中断或短、价格暴涨对一个国家经济的损害,其损害程度主要取决于经济对石油的依赖程度、油价波动的幅度以及应变能力。应变能力包括战略储备、备用产能、替代能源、预警机制等。

  综合分析,国内外石油资源、供需状况以及石油安全对策共同构成影响中国石油安全的三大因素。应在准确把握现代国际石油市场和石抽地缘政治的特点的基础上树立我国正确的石油安全观,并采取综合措施保障在石油安全。首先,将实施可持续发展能源战略,提高能源效率放在第一位。除此,还应采取如下措施:一是加快国内油气资源的勘探开发,加快石油科技发展;二是尽可能加入到国际合作架构中,全面进入国际市场,特别是积极参与期货和现货交易,将市场做为获得石油产品的主要手段;三是逐步建立和完善石油战略储备制度和预警体系。

  四、完善法律法规体系和政府监管

  为保证能源战略目标的实现和政策措施的落实,今后中国将在完善法律法规的基础上,转变政府职能,建立依法监管的现代监管制度营造公平有序的竞争秩序,为我国能源发展创造一个良好的外部环境。

  1、完善法律法规体系

  国际经验表明,健全的法律法规是能源可持续发展战略的基石,但我国能源领域的法律建设却非常滞后,己经影响到能源的改革和发展,尽管先后颁布了《电力法》、《矿产资源法》、《煤炭法》和对外合作开采陆上石抽和海上石油条例等一系列法规体系,但大部分法律法规是在计划经济体制背景下制定的,历时太长,己不符合改革和发展的需要,需要根据形势变化修订和完善。

  还有很多重要的法律法规亟待确立。首先,为促进全国能源的综合规划和利用,保证能源效率的提高,应从法律保障我国能源安全角度出发,制定国家后面涵盖整个国民经济的《能源法》。其次,今后相当长时期内我国能源行业改革和发展的最大障碍将是行业内的垄断经营和区域市场分割等违反市场经济规律的行为,应抓紧制定和修订《反垄断法》、《反倾销反补贴条例》、《保障措施条例》等维护公平竞争、整顿和规范市场经济秩序的法律法规。最后,加快制定《石油法》和《天然气法》等行业法,将对保障我国能源安全和可持续供给,维护行业的公平公正有序竞争起到重要作用。

  我国能源体系的一个最大缺陷就是法律法规不配套。为促进节能,应根据需要完善《节能法》,并加快制定《节能法》配套法规和实施细则,引导和规范全社会用能行为,其重点是制定《节约石油管理办法》。《能源效率标识管理办法》等。为保证法律法规的落实,应加强执法,完善法律法规的基础上,健全执法体系,加强监督检查,依法实施管理。

  2、完善政府管理体制

  能源关系国家经济命脉的产业,政府无疑必须在其中发挥重要作用。但政府的职能要重新定位,逐步从竞争性领域退出,朝着服务型政府方向转变。要集中分散在各政府部门的职能,将仍保留在企业中的行政职能分离出来,建立综合的能源政府管理部门。政府的职能应主要体现在:制定宏观发展政策;在实施综合能源战略管理;制定有关促进竞争和反垄断的政策和法规,保证市场的公平有字竞争;发挥规范、协调企业行为和督促企业自律的作用;进行市场预测和提供信息服务等。

  要将监管职能与政府的政策制定职能逐步分开,根据行业发展的要求建立相应的监管机构,按照依法监管的原则建立现代监管制度。应逐渐淡化行政审批等行政管理职能,在进行经济监营的同时,加强技术、安全,环保等社会监管手段。建立集监管性、技术性、专业性、服务性于一体的监营机构,不仅可加强政策执行的力度,也能使政府主管部门集中精力做好制定政策的工作,更为重要的是,能在监管机构与政府决策机构之间形成有效的制约机制。

  3 E (经济、能源、环境)的可持续发展

在2002年10月,中共16大确立了中国国民生产总值到2020年翻两番的目标,并确立了经济发展、能源安全、环境保护的3E发展战略。为实现这一战略,中国的能源技术不能再按照现有模式继续发展。因为存在以下的风险:

l 为满足国内对于液体燃料尤其是车用液体燃料的需求,中国将过度依赖于石油进口。

l 污染将严重威胁中国的公众健康与环境,并造成可观的经济损失,按照目前模式发展,预计这个损失将从目前占GDP的7%到2020年的13%。

l 气候变暖效应将更为显著,中国将无法有效地在温室气体减排问题上做出自己应有的(根据联合国关于气候问题的框架协议)贡献。

能否以合理的成本降低这些风险呢?答案是肯定的。这是通过中国整体能源经济模型分析得出的结论 。能源专题组分析了采用两种不同的战略发展方案,即传统技术方案和先进技术方案,直至2050年的发展情况,如图1所示。根据分析,采用先进技术的发展方案可以既满足中国的国民经济发展需要,又显著减少对空气的严重污染和对进口石油的过分依赖。究其原因,是先进技术方案中大量采用了先进的煤气化技术,起到了减少污染、缓解油品供应紧张状况的作用。参见下图灰色部分。

图1 全部一次能源总体供应结构预测(传统技术情况与先进技术情况)

根据采用先进技术的方案预测,SO2的排放将从1995年的2370万吨下降到2020年的1620万吨、2050年的880万吨。石油与天然气进口量限制在总消耗量的30%。 图中所示660亿吨碳是一个累计的碳分摊排放份额,它的计算是基于大气中二氧化碳稳定在450ppmv以及按照2000年各国人口平均得出的全球允许碳排放量。同时,对于采用传统技术的方案,由于仍然依赖于燃煤机组发电以及石油炼制的液体燃料,则无法达到同样的目标,尤其是能源安全的目标。

图2 我国未来20年的预计油品消耗

该预计是根据能源研究所的可持续能源发展与碳排放战略研究3号方案(提高能源利用效率但不采用煤气化技术)做出。

最新的能源研究所报告的研究结果 如图2所示。该报告指出,常规情况下,即使能源利用效率达到最好,到2020年,油料进口仍将占消费总量的60%。

然而,能源专题组的研究显示,先进技术的战略发展方案,其成本和提供能源效果与采用传统技术的战略发展方案相同,却可以基本限制石油和天然气的进口比例大致不超过消耗总量的30%,同时满足对SO2以及远期对CO2的排放限制。该战略是基于提高能源利用效率、利用可再生能源、天然气、以及煤的现代化利用等诸多方面的综合战略。如果从现在开始积极推行该战略,我们相信中国可以在2020年将石油年进口量降低0.5亿吨。

煤炭的现代化是满足中国可持续发展的3E要求的能源系统中不可缺少的一个部分。煤炭的现代化是指通过气化技术生产热能、电力、交通用清洁燃料、工业与民用热以及替代进口油料与煤的直接燃烧等。该战略是基于目前已知的、并经过验证的技术,许多技术已经在中国成功应用,绝大部分属于化工领域。该战略的实施需要的是对这些技术的整合与投资,而不是发展很多更为新型的技术。对于新增的发电容量的投资应该被引导到基于气化的能源系统方向,并强调多联产,联产其他能源载体和化学品。中国应该逐步实施一个灵活多样,适应性强的能源战略。在本报告中,能源专题组描述了这一战略的前景与实施计划。

在今后十年中,大量的资金将投向电力产业,其投资方向将锁定2020年中国的煤炭利用模式,并在今后几十年内产生影响,因此推行本报告提出的战略已是刻不容缓。

图3 计划中的新建燃煤发电项目情况

如图3中显示,基于中国电力市场联合会的估计,2020年在役电厂的2/3将要逐步立项建设。新建煤电容量(超过3亿千瓦)是十分巨大的。从现在开始必须将这些项目中的相当一部分导向可持续的现代化发电方式,否则在环境和能源安全方面将付出更大的代价。同时,现在也必须立刻决策允许并鼓励投资于新型的车用燃料项目及其基础设施建设。

中国的领导层需要立即行动起来

能源专题组过去两年研究的结论,对于中国的近期和远期能源规划都是极其重要的。

煤炭现代化战略

本报告指出,中国迫切需要从根本上改变投资方向,从煤的燃烧利用方式,转向气化利用。能源专家组(以及其他研究者例如发改委能源所)的研究证明,中国的能源系统应该逐渐转向利用各种气源(煤制合成气,生物质制合成气,天然气,煤层气)生产电力、热能、清洁液体燃料和化学品。这种称为“多联产”的方法,是减少石油进口的最为经济有效及环境友好的方法。此外,目前正在准备建设大量的坑口电站,而常规的燃煤电站的耗水量巨大,一般坑口地区往往缺水,造成用水紧张。而多联产系统的耗水量则要少得多。

多联产要求在确定生产厂建设地点和基础设施规划方面有充分的灵活性,以高效利用投资,例如位于坑口的多联产工厂需要按公共的规则用输气输油管线和输电线路使产品进入市场。

近期对新建发电容量的投资决策对启动煤的现代化利用战略具有相当大的影响。如果中国延误过渡到以气化为基础的多联产技术的时机,将会显著增加将来中国治理空气污染、控制石油进口、减排温室气体的成本。

为了使得多联产战略的规划与实施赶上被经济的高速发展所驱动的电力投资高潮,需要打破传统的行业分割,进行融合或形成新的行业。同时也要求对于各有关政府部门进行整合(例如化工、电力、炼油、输运、天然气、煤矿、交通、管线、可再生能源等等)

另一种不可忽视的效益是,如果中国率先发展这种技术,那么根据技术发展“学习”曲线,在经过了研发阶段以后,其成本将迅速下降,从而使中国获得独特的国际竞争优势,以及将来可大大获益于技术出口。

上述分析表明,煤/合成气多联产必须与包含可再生能源、天然气与节能等方面新技术的总体能源战略相互配合,才能使得相关领域的发展对国家产生最大效益。

建议采取的主要措施

上面的建议要求政府部门间打破行业分割,综合规划,在实施时可能有一定难度。有鉴于此,考虑到国家正在制定最有效的近期和远期能源投资战略,就必须紧急处理,能源专题组希望本报告的理念能够尽可能迅速地传递给中国政府最高层领导。

这件事对于中国政府具有极其重要的战略意义:

l 应该象贯彻小平同志“南巡讲话”一样,在政府与工业工作中采取相应的主动行动。

l 应该迅速确定一个清晰的发展方向,以便相关的整体规划、能力培养计划,以及配套政策迅速就位。

在中国社会主义市场经济条件下,政府应创造环境以使这些主动努力能够取得成功。政府应当明确目标,制定长期稳定一致的政策,扫除障碍,创造有利条件,使得私营企业也愿意采取相应的行动。

本报告将对上述论断进行详细阐述。

煤的现代化利用技术

中国的煤炭资源廉价而丰富,但历来采用燃烧方式利用,被视为天生肮脏的能源。这种使用方式,使得煤炭市场单一(仅仅用于提供热量和发电),且带来严重的环境问题。 将煤气化为合成气是对煤炭进行现代化利用的基础,在此基础上,可以更好地将其转化为热和电,同时为生产新型液体/气体燃料提供了可能,这样,煤炭可以基本上满足能源市场的各种需求。

基于气化的煤炭现代化利用,可以通过将已经商业化的各种技术创新性地集成到新型能源系统中来实现。现代化的好处包括立竿见影的经济效益、石油进口量的削减,空气质量的改善,以及所采用的关键技术能保证远期以低成本应对气候变化的挑战的潜在利益。

图4显示了中国煤炭现代化将建立在中国已有的化工煤气化项目经验以及世界范围内迅速增长的煤气化项目经验的基础之上。

图4 世界范围的累计气化容量及其增长情况(其中黑色为待建容量)

煤气化是一个世界范围内迅速发展的行业,气化容量以3GWth/年的速度增加,到2004年,装机容量将达到61GWth。其中按原料分,27GWth以石油焦为原料,27GWth以煤为原料,6GWth以天然气为原料,1GWth来自生物质。按照区域分,9GWth在中国,19GWth在欧洲,10GWth在北美,其余23GWth分布在世界各地。按用途分,24Wth用于制造化工产品,23GWth用于发电,14GWth用于生产合成燃料。

煤气化用于发电和热电联产

由于燃气轮机技术的不断进步与改进,煤气化发电(联合循环)或是煤气化热电联产(燃气轮机或是联合循环)的好处日趋显著。与煤燃烧发电相比,燃气轮机与联合循环在热电联产的成本和热经济性等方面有相当大的优势。煤气化方式发电产生的空气污染排放水平可以与天然气联合循环媲美(CO2除外)。

煤气化发电有两种方式:整体煤气化联合循环(IGCC)和多联产。目前中国的IGCC电站还无力从经济上与传统煤燃烧发电竞争,即使是在今后对SO2、NOx排放严格控制的条件下,IGCC也不过在全生命周期的成本比较中勉强占优,仍然不足以从经济上吸引发电公司采用IGCC。但下面将会说到,多联产工厂的发电成本在中国会具有吸引力。

煤气化用于生产合成燃料

煤气化使得近期生产清洁合成燃料成为可能,例如生产城市煤气用于炊事、采暖,生产DME用于炊事,生产甲醇、费托液体 和DME用于交通运输等等。而远期来说,有可能通过煤气化生产氢气燃料,并通过地下埋存副产品CO2以实现温室气体的零排放。

气化产生的合成气由小分子的CO和H2组成,我们可以用它来合成新型液体燃料,该燃料的性能和排放远胜于常规碳氢燃料(由原油或煤炭直接液化后炼制)。对于交通用燃料这是非常重要的,因为随着时间的推移,世界的排放标准将会越来越严格,普通的碳氢燃料不仅要求更为复杂的尾气处理技术,而且对油质要求提高。从而将大大增加炼制成本。

这种对生产和尾气处理的不断改进代价高昂,但采用气化技术可使这个代价降至最低,其基本途径是先除去合成气中的有害成分,例如硫、氮、汞等等(就象中国化工企业已做的那样),然后选择一个合适的反应过程,生成高性能(例如高辛烷值)和低排放(燃烧时排放的微颗粒与NOx较少)的燃料。

多联产

合成燃料和电力可以单独生产,也可以在多联产工厂同时生产。多联产系统可以大大节省投资,因此多联产工厂生产的燃料可以在世界原油价格低至20美元/桶或略多时仍然具有竞争力。因为多联产的经济性良好,因此将来典型煤气化系统将同时生产多种能源产品与化学品。(参见图5)

与IGCC不同,从经济角度考虑,多联产发电是有利的,因为这样可以使得联产合成燃料的成本大大低于单产成本,但是这一切都基于联产的电力能够以合理的价格上网销售。能源专题组的分析表明,多联产系统的电价可能接近带脱硫脱硝装置的燃煤蒸汽发电系统。

远期的炼碳厂

图5 现代化煤炭利用的前景

基于气化的煤炭现代化技术可以生产合成液体燃料、联产电力和过程热。成本最低的方案是多联产,将来它可以使用不同的碳基原料,在一个工厂(“炼碳厂“)内生产多种能源产品(以及化工产品),如同目前的炼油厂一样,将非石油的各种碳基原料以气化的形式炼制成各种能源载体和化工产品,例如DME。为了对这些能源载体(中期主要是DME,远期主要是氢)加以利用,需要新的基础设施。

 国家对新能源的政策 中国国家能源战略和政策

基于气化的煤炭现代化,使得其他的碳基原料亦可以得到合理的利用。 在全世界的炼油厂中,用石油焦制成合成气来联产氢、电力和蒸汽(参见图5)。同时,在全世界引起广泛兴趣的利用天然气制造费托液体燃料,也需要将天然气制成合成气。利用生物质生产液体燃料的首选方案也是通过气化,例如在瑞典,利用制纸浆和造纸过程中产生的生物质废料生产二甲醚的项目正在进行之中。

未来的“炼碳厂”应利用合成气生产一系列的能源与化工产品,制造合成气的原料包括煤、重油、石油焦,天然气 、生物质甚至城市垃圾(参见图5)。采用农业废弃物的“炼碳厂”可能对中国相当重要,例如通过多联产生产DME(用于炊事)以及根据需要来发电。

煤炭现代化利用的终端用能前景

如图5所示,煤炭现代化利用可能由近/中期(2006-2020)的一系列技术方案进化到远期(2020年以后)的一系列新型技术。

近/中期

在近/中期,多联产工厂将在联产电力的同时生产城市煤气、甲醇、费托液体以及DME,为市场提供以下服务:

l 城市地区取暖与炊事:用城市煤气取代煤炭直接燃烧

l 工业用热:用城市煤气取代煤炭直接燃烧

l 农村与小城镇的炊事用燃料:DME可以利用现有液化石油气的基础设施,其原料可以是煤(2006-2020年)或者是生物质(2015年以后)

l 不需要改变精炼厂之外基础设施的车用燃料替代品

m 甲醇与汽油掺混使用 (汽油醇)

m 费托液体与柴油掺混燃料

l 需要建设新的基础设施的车用燃料替代品

m 2006-2015年引入DME, 从公共汽车和卡车开始,随后过渡到轿车,将改用压燃式发动机

l 城市电力:煤炭多联产工厂联产甲醇或DME

l 农村用电:生物质多联产工厂联产DME(2015年以后)

尽管目前煤炭不会因为气候原因做脱碳处理,但部分的脱碳和CO2地下埋存可以作为一项合成燃料生产中的酸性气体控制战略的尝试加以实施。从合成气中去除酸性气体H2S和CO2是制造这些燃料的必要过程。将这些酸性气体同时脱出来并埋存于地下往往比常规的分离H2S并转化为元素硫的方法更为廉价(参见附录A)。这种战略可使近期煤炭生产合成液体燃料所排放的温室气体少于石油炼制的碳氢燃料的排放量,这样就可以在近期积累H2S和CO2埋存的经验,以便在远期实现温室气体的大量减排。

远期

从远期来看,当全球所有国家在做能源规划时都不得不考虑气候变暖的因素的时候,主要的能源载体预计应当是氢、电、以及一两种碳基能源载体,最终全球能源系统的温室气体排放应当降低到目前水平的50%甚至更低。要实现这一目标,采用基于气化的多联产并将从合成气中脱除的CO2加以埋存将是一种成本较低的途径。

在近零排放(通过埋存CO2)的条件下从煤中生产氢对于中国来说技术上没有很大问题,而且这可能是成本最低的近零排放制氢方法(参看附件B)。氢能利用中主要的问题是:(i)大规模埋存二氧化碳的科学不确定性(需要多个兆瓦级别的示范项目)(ii)氢能市场的发展——全世界正在掀起燃料电池汽车的研发高潮。

氢能将主要用于城市。对于农村地区的用能仍会采用碳基燃料,因为使用氢能的基础设施成本很高,不适合用在能量密度较低的农村。尽管碳基燃料只能实现部分脱碳,但是农村地区的温室气体的总排放量相对较小,整个能源经济仍然可以实现气候控制的目标。

基础设施问题

基于气化的煤炭现代化将对中国的基础设施建设提出新的挑战,但同时也带来了新的机遇。

缓解铁路建设压力

煤炭现代化可以为缓解铁路运输的巨大压力创造机会,因为中国目前70%的铁路运力用于将煤炭由产地运往使用地。多联产工厂可以建在煤矿附近,通过用管道输送液体燃料和用输电线路输电的形式将能源外送,而不需要大量运煤。当然,这样的坑口工厂,就不可能通过多联产生产城市煤气了,但是城市煤气可以由更加安全(不含有毒的一氧化碳)的DME来取代.

电力基础设施

坑口多联产工厂可能提出导致大量的输电要求。因此,中国的电力输送技术应与国际保持接轨与同步,尤其是采用传输成本较低的长距离直流输电技术。

减少碳基能源载体种类

由于基础设施投资巨大,需要尽可能减少碳基能源载体的种类。因而近期应该尽量寻找最优的可以长期使用的新能源载体。DME是一种杰出的第三类(和电、氢相互补充的碳基燃料)能源载体候选对象,可以考虑在近期引入。它可以应用于多种燃料市场,它实质上无毒,即使不作尾气处理,DME发动机造成的空气污染也相当小。

DME相关的基础设施建设

采用DME作为一种新的煤基能源载体需要一系列新的能源基础设施建设,因为该燃料需要加压罐装存储,与液化石油气类似。这个基础设施的转换,是大多数工业化国家没有改用DME的主要原因,尽管它的性能和排放特性是如此优秀。然而,日本却在积极地推进DME的使用,这部分是因为它是唯一一个在国内广泛使用液化石油气的工业化国家,也因为它意识到未来的液化石油气供应可能无法满足国内的需要。

日本、中国以及其他发展中国家拥有较多的液化石油气基础设施,这些设施可以轻易地转换用于DME。对于这些国家,转换到使用DME比那些缺乏液化石油气基础设施的发达国家要容易。

考虑到DME在交通上的应用,中国相对于其他大多数国家有利,因为它的常规车用燃料的基础设施还不是非常发达(尤其是西部地区),因此转换的代价相对较小。然而有利时机稍纵即逝,中国应当尽快引入DME作为交通用燃料。因此有必要在2006~2015年这段时间内大力发展DME经济,用于交通运输。

氢能的基础设施

引入氢能经济要求的基础设施建设更为复杂和困难。由于氢气燃料电池以及其他终端使用装置还不会立刻商业化,因此大范围地建立氢能利用基础设施还为时尚早。然而,在近期,可能会发展有限度的氢能基础设施(在几个大城市),以便为氢混合动力公共汽车、氢能燃料电池示范车队等补充燃料。临时氢源可能来自于合成氨以及其他化工厂,也可由甲烷转化站生产。

建议政府采取的措施

l 发改委(尤其是能源局)应该清楚地确定可持续发展的长期能源战略,包括大规模气化及多联产。

m 为基于气化的煤炭现代化制定详细的跨行业发展计划。

m 确定并排除煤炭现代化发展的立法和法规制度方面的障碍。

m 优先考虑各种满足中国能源战略需要的资金需求,消除国有资金投资的障碍,建立快速审批机制。

l 确立电网对多联产产出电力的购买义务

m 在多联产项目引入发展期间(5~10年)给予优惠电价。

m 设定期限(例如在2015~2020年间),在此后一定比例的新建发电项目中必须采用煤气化技术。

m 建立一种机制(例如“一揽子标准”,固定份额制)来管理,使煤气化发电从引入阶段通过竞争过渡到大规模使用。

l 建立车用燃料供应商(加油站)的义务规则,促使其更多采用煤气化生产的合成燃料(例如费托液体,甲醇以及DME)以减少油料进口。

m 从现在开始推广M15, 到2020年,大部分的汽油都应掺甲醇销售(M15)

m 从现在开始逐步推广,到2020年,大部分的柴油掺混费托液体销售

m 在一个初始引入期(5~10年)内,对用于交通运输的DME设立优惠价格,鼓励用DME替代柴油,并逐渐扩大替代的份额(可以考虑从公共汽车和卡车开始)。

l 在农村地区和小城镇引入清洁燃料,为DME作为炊事用燃料推广提供市场保证。

l 促进煤炭现代化的融资

m 支持并促进私有资本投资多联产,例如,减税,提供低息贷款,提供风险资金等

m 制定合适的政策,吸引外国投资者

l 推动多层次宣传与教育(发改委,科技部,环保总局,自然科学基金,电力总公司,化工协会)

m 增加公众对于煤炭现代化的关注

m 面向政府官员、企业领导、基层政府官员、工程公司甚至学生,组织多种形式的培训班、研讨会(普及多联产的概念)

m 为以上人员和单位组织正在进行的示范项目参观

m 在相关专业的大学生和工程技术人员的课程中引入有关概念与技术的介绍

m 促进新的工业协会(如多联产协会、气化协会、DME协会…)的成立

l 从资金和行动上支持进一步的相关科研和开发(发改委、科技部及其他部门)

m 多联产关键技术,例如大型燃气轮机、气化技术、液相反应器以及新型催化系统等等。

m DME作为柴油的替代燃料的发动机

m 高纯度甲醇在高压缩比火花点燃发动机上的应用

m 煤炭现代化所需要的基础设施发展以及最优投资计划,例如说,大规模示范性多联产工厂优化选址问题

m 多联产在可持续的城市化进程中的作用问题

m 支持/推动已经开始的基于煤气化的煤炭现代化利用项目(兖州,宁夏,重庆,烟台等等)

m 支持相关的多联产示范项目在2006~2010年间投产,尤其是在高硫煤资源丰富的地区,或者是有CO2利用或存储机会的地区。

m 积极参与旨在推进CO2地下埋存的国际合作与示范项目

l 为实施上述战略,政府应采取的促进措施(不仅仅针对多联产)

m 在燃料价格中引入环境与健康附加税,并严格予以执行

m 引入更严格的电力生产/化工生产/汽车排放标准

m 引入更严格的城市空气质量控制标准

m 对能源市场放宽限制以保护公众利益

m 给中国资金投入加大自由度

m 对于国内外投资强调平等、透明、可预测性

m 推进合资项目

m 尽快使国内设计与建设标准与国际接轨

m 改进对知识产权的保护

m 简化并加快项目审批过程

m 对采煤业实施现代化改造,以缓解较严重的健康、安全和环境问题

  

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