對大型熱電站、熱電聯(lián)供站或供熱中心進行煤改氣的改造在中國是一個已經爭議了好幾年的話題。最近煤改氣有了大規(guī)模擴大的趨勢。

 

     衡量一項政策是否合理，是不是好，應該有定量的指標來衡量。在能源領域，全球公認的主要定量指標有4個：

 

1） 經濟效益；

 

2） 能源安全；

 

3） 環(huán)境保護；

 

4） 氣候保護。

 

     下面以比較有代表性的華北市場為例進行分析。

 

     從第1項指標——經濟效益上看，市場天然氣價格為3元/立方米左右（家庭用天然氣價格有政府補助），1立方米天然氣的熱值為10千瓦時左右，按單位熱值計，天然氣的市場價格為0.30元/立方米左右。

 

     而5500大卡的煤炭價格在480元/噸左右，按單位熱值計算，為480元/噸÷（5500大卡/公斤*1.162千瓦時/1000大卡）÷1000公斤/噸=0.075元/千瓦時。即：按一次能源的單位熱值計算，天然氣的價格是煤炭的4倍左右。

 

     燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電+輸變電的最高效率為50%左右，燃氣發(fā)電的一次能源成本為0.30元/千瓦時÷50%≈0.6元/千瓦時；燃煤發(fā)電+輸變電的最高效率為40%左右，比燃氣低20%左右，燃煤電力的一次能源成本為0.075元/千瓦時÷40%≈0.19元/千瓦時。燃氣發(fā)電的一次能源成本比燃煤發(fā)電要高0.40元/千瓦時左右。

 

     如果是熱電聯(lián)供用于供暖，則由于燃氣熱電聯(lián)供的總熱效率高，雖然燃氣熱電聯(lián)供發(fā)電比例高，其單位熱值的供熱量仍與燃煤電站基本相當。

 

     因此，是發(fā)電還是熱電聯(lián)供，對燃氣發(fā)電與燃煤發(fā)電成本差異的影響不大。

 

     按照第1個指標——經濟效益，天然氣發(fā)電比煤炭發(fā)電成本差得多，單位發(fā)電量的一次能源成本差距居然達到了3倍左右。

 

     現(xiàn)在我們看第2個指標——能源安全。

 

     中國的煤炭資源儲藏豐富，主要是自產，進口量占總用量的5%左右，國內煤炭生產能力過剩，因此無能源安全之虞。

 

     而中國天然氣的儲量和產量按人均計算，都很匱乏，現(xiàn)在總用量的30%左右是進口的，趨勢是上升，而且有相當一部分是用液化天然氣船跨越遠洋進口的。

 

     2015年12月，由于裝載進口液化天然氣的船沒有及時到達，京津冀部分地區(qū)天然氣供應出現(xiàn)了短缺，迫使北京給非住宅建筑減少供暖，很多建筑的室內溫度下降到14℃左右，工業(yè)用氣不足導致京津冀使用天然氣的大批企業(yè)停工。

 

     為了提高天然氣供應的安全性，很多國家有天然氣儲備，德國就有大約能滿足三個月用量的天然氣儲備，而京津冀地區(qū)的儲備很有限，冬季經常鬧“氣荒”，而建設液化天然氣的儲備能力，需要巨額投資。

 

     顯然，在第2項指標——能源安全方面，天然氣的能源安全性遠低于煤炭。

 

     就第3項指標——環(huán)境保護來說，燃煤發(fā)電的主要環(huán)境問題是燃燒煙氣產生的大氣污染。

 

     不過，今天把燃煤煙氣按燃氣煙氣的排放標準處理，在技術上已不是問題，成本也不會超過0.10元/千瓦時。

 

     而因為燃氣輪機中的燃燒溫度很高，因此燃氣燃燒時，產生大量的氮氧化物，脫硝處理費用也不菲，而且脫硝工藝極易將氨釋放到大氣中。

 

     當然燃煤發(fā)電站的單位容量建設成本比燃氣高一些。把燃煤比燃氣高的環(huán)保成本和單位發(fā)電容量建設成本加上，達到和燃氣同樣的環(huán)境影響效果，燃氣發(fā)電成本仍然至少比燃煤發(fā)電成本高0.20元/千瓦時。

 

     用燃氣替代燃煤發(fā)電或熱電聯(lián)供，每發(fā)1千瓦時的電力，比起燃煤發(fā)電減少大約60%左右的二氧化碳，即會減少大約0.47公斤左右的二氧化碳排放.

 

     按上述燃氣發(fā)電成本仍然至少比燃煤發(fā)電成本高0.20元/千瓦時計算，燃氣替代燃煤發(fā)電或熱電聯(lián)供，二氧化碳減排的成本大于0.2元/千瓦時÷0.47公斤/千瓦時x1000公斤/噸=425元/噸。

 

     中國對風力發(fā)電的補貼是約0.2元/千瓦時，但風力發(fā)電幾乎不排出二氧化碳，于是風力發(fā)電的二氧化碳減排成本約為0.2元/千瓦時÷0.78公斤/千瓦時x1000公斤/噸=256元/噸。也就是說，煤改氣的二氧化碳減排成本比風電要高66%左右。

 

     現(xiàn)在中國碳交易市場上的二氧化碳交易價格僅為20至50元/噸。如果用碳交易來頂替煤改氣實現(xiàn)二氧化碳減排，則只有煤改氣二氧化碳減排成本的1/20~1/8。

 

     當然這個價格實在是太低了，不利于促進二氧化碳減排，未來應當大幅提高。

 

     據(jù)報道，國家發(fā)改委氣候司的蔣兆理副司長認為，未來中國碳交易市場上的二氧化碳合理交易價格應該為200至300元/噸比較合理。

 

     即使是這個人們普遍認為難于達到的價格，煤改氣的二氧化碳減排成本與之相比仍然要高出40%~100%。

 

     需要注意的是，由于我國的煤炭開采能力發(fā)展過快，而近年來煤炭需求量下降很大，使煤炭價格大幅下降，很多煤炭企業(yè)嚴重虧損，并造成了一定的就業(yè)人數(shù)下降。

 

     在這種情況下，大規(guī)模煤改氣會對煤炭開采業(yè)雪上加霜。

 

     煤炭是一個夕陽產業(yè)，從現(xiàn)在起，中國的煤炭產量可能將在未來幾十年里始終處于下降通道。但在一段時間里如果下降過快，會在煤炭也產生很大的經濟虧損，增大金融風險，并造成很大的就業(yè)壓力。

 

     中國增加進口天然氣增加的是天然氣生產國的就業(yè)和收入，減少的是中國煤炭行業(yè)的就業(yè)，降低的是中國煤炭行業(yè)的經濟效益。

 

     綜上所述，大規(guī)模煤改氣：經濟效益很差；能源安全很差；環(huán)保效益的改善可以用燃煤發(fā)電的煙氣改造替代；二氧化碳減排成本過高，遠不如燃煤+其它眾多的二氧化碳減排方法。

 

     所以，在熱電站或熱電聯(lián)供電站用燃氣大規(guī)模替代燃煤，顯然不適合中國國情。

 

     中國現(xiàn)在有大約2.5億千瓦左右的熱電聯(lián)供機組，大部分為燃煤熱電聯(lián)供機組。

 

     如果在其中將1億千瓦的燃煤熱電聯(lián)供機組改為燃氣熱電聯(lián)供機組，按每千瓦發(fā)電能力年發(fā)電4000千瓦時電力計，每年要發(fā)電4000億千瓦時，每千瓦時增加0.20元的發(fā)電成本，每年總計要增加發(fā)電成本800億元。

 

     綜上所述，要達到與煤改氣同樣的環(huán)境保護效果和氣候保護效果，對燃煤發(fā)電站/熱電聯(lián)供站的煙氣進行更清潔的處理排放，再加上二氧化碳排放減排成本低的減排措施，比起燃氣發(fā)電，要經濟得多，能源供應要安全得多。

 

     即便是在發(fā)達國家，現(xiàn)在燃煤發(fā)電站/熱電聯(lián)供站仍然占有很重要的地位，例如，面積不到1萬平方公里的德國魯爾工業(yè)區(qū)，有1000萬千瓦左右的燃煤電站/熱電聯(lián)供站；而德國首都柏林市最大的百萬千瓦級的燃煤熱電聯(lián)供站距柏林市中心只有10公里左右。

 

     順便說一句，2015年大氣中PM2.5的年均濃度，德國魯爾區(qū)的各個城市為12~16微克/立方米，柏林市為17微克/立方米，三亞為17微克/立方米，張家口為34微克/立方米，上海為54微克/立方米，北京為80微克/立方米。

 

     供熱鍋爐與熱電站和熱電聯(lián)供站的上述指標差異相似，此處就不贅述了。

 

     不過，在醫(yī)院、學校和賓館等需要熱量的場合，因為小型燃煤鍋爐的燃煤煙氣處理成本過高，用小型燃氣鍋爐或分布式燃氣熱電聯(lián)供實現(xiàn)煤改氣，綜合效益較好；

 

     另外，在大型柴油機動車上用燃氣替代燃油，不僅燃料成本會顯著降低，而且燃燒尾氣的污染物會大幅降低。

 

     當然，如果有一天中國發(fā)現(xiàn)了大量的天然氣資源，燃氣價格大幅下降，則一切另當別論。  來源：分布式能源