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我国能源安全的症结其实是技术问题
来源:中国经济时报 2010-12-01 06:18:00 作者:张勤福 卢愚  发布日期:2012-12-27  浏览次数:1569

        海浪燃煤锅炉微排放工程研究中心•张勤福 卢愚     
    关键词:能源安全、国情与对策、煤炭洁净燃烧、突破性技术      

   
    能源--国之经济血脉也。能源安全关系着国家整体安全。   
    近年来,随着现代化建设的迅猛发展,随着世界政治、经济竞争态势的变化,中国能源安全问题已引起国人日益深切的关注。   
    所谓能源安全,包括了"供应安全性"和"消费安全性"两个层面。也就是说,一方面能源的供应量必须能确保国家运行的总需求,不能"缺血";另一方面能源消费过程应尽量无害,不要"因血致病"。   
    从这两个层面的要求来考量,我国能源安全存在着明显的"症结"--清洁安全的能源数量少,难保供应,数量充足的煤炭能源污染又大。如何破除这个"症结"呢?尽管众说纷纭,策论颇多,但实事求是、深入其里考察,关键其实就是一点:突破"煤炭洁净燃烧"这个技术问题!
    中国是当今世界第二位的能源生产国和消费国。   
    现阶段,我国依靠的主要能源还是"化石能源"--煤炭、石油、天然气,其结构特点是"贫油、少气而富煤"。从地下储藏量来说,我国90%都是煤炭。从全国能源消费总量来看,煤炭占70%,而石油、天然气以及其他能源(如风能、水能、太阳能、生物质能等等),加起来才占30%。这是大自然赋予我们中华民族无可改变的资源现实!解决我国能源安全问题的一切办法,都必须从这个现实出发。
    众所周知,石油、天然气被称为"清洁性能源",而煤则是"污染性能源"。燃煤产生的烟尘和有害气体会污染空间环境,影响人体健康,与人类保护环境、实现可持续发展的目标是不相符的。因而,有人甚至将它称之为现代文明社会的"煤患"。
    那么,面对我们这"富煤、贫油、少气"的国情,应该怎么办呢?通行的说法是:只有千方百计增加"清洁能源"的使用比例,限制使用甚至在一些地方禁止使用煤炭,才能和国际接轨,才能从根本上解决我国的能源安全和环境保护问题。于是,这样就引出一个无法解决的悖论:一方面,我国的石油、天然气资源少,开采难度大,另一方面我们又大力提倡使用石油、天然气,今后将如何应对日益加剧的"油荒"和"气荒"呢?依靠进口吗?那漫长的海外运输和管道输送,那复杂的国际政治、军事动荡因素,那种"靠别人篮中的面包充饥"所带来的风险,又该如何化解呢?
    实事求是地说,维护我国能源安全,决不能单靠加大"清洁能源"的使用量,而应该从国情出发,从我国储量最大的煤炭上找出路。必须从国家决策的层面采取重大措施,开发"煤炭洁净燃烧"的突破性技术,打破千古思维定势,使煤炭转化为"清洁能源",才能使我国的能源安全落实在可靠的基础上。
    正如"心病还须心药医"一样,"煤患"也须从煤治。这就是中国能源消费安全的战略辩证法。这里,关键是要找到突破性的技术,这种技术才是改变我国能源尴尬现状的催化剂,才是我国能源安全的现实保障。   
    事实上,这样的"煤炭洁净燃烧技术"成果(人们称之为"海浪燃煤高效节能微排放技术"),已在我国西部浮出水面(本文后将细述),这种技术不仅基本消除了煤炭燃烧烟尘,也使危害环境的硫化物、氮氧化物排放量降至最低。只不过目前人们对这项技术,还没有从战略高度上给以充分认识罢了。
    本文将从分析我国的能源"家底"出发,来探讨这种突破性技术对于维护我国能源安全的战略价值。
    石油--难以突破的能源瓶颈
    探讨国家能源安全,必须从"量"和"质"两个方面厘清它的内涵。其一,从数量上说,能源必须能满足国家生存与发展的正常需求,实现供需之间的平衡,这就是"能源供应安全性";其二,从质量上说,能源应具有使用的安全性,不对人类的生存和发展的环境构成威胁,这就是"能源消费安全性"。从人类使用能源几千年的历程来看,对国家能源安全的威胁,前者是显性的、刚性的,也往往是决定性的;后者则是隐性的、缓慢呈现的,通过科技手段可以减弱甚至消除的。
    检点我国的石油、天然气,从质量上看无疑比较安全、清洁,应该大力采用,但是从数量上看却存在着重大的隐忧。   
    请先看看我国石油的"家底"吧--   
    1、人均资源相对匮乏。我国人口占世界总人口的20%,而人均石油储量只占世界的2.4%。   
    2、对外依存度高。据国家统计局公布的最新数据,2009年全国石油需求量3.93亿吨,其中国内自产仅1.89亿吨,国外进口2.038亿吨,国外进口石油量首次超过国内自产,石油对外依存度达到52%,突破了50%的国际警戒线!目前,世界上开发条件好的油气资源大都被西方发达国家开发并控制,国际自由贸易量很低,石油进口不可能无限制得到满足。我国进口石油的大运量、远距离、沿线地区的政治军事动荡,都带来了难以预知的风险。
    3、缺乏战略库存。国际能源机构要求,国家至少应保有维持90天的战略储备量。美国、日本和德国分别拥有158天、161天和127天的石油储备量,较小的韩国也有74天的储备。而作为世界第二大石油消费国的中国,却长期基本没有建起战略性储备。目前4个国家级储备基地也才刚刚投入运营,全靠石油系统内部的企业库存,只能应付5-7天的石油需求。如此薄弱的储备量,必然会威胁到国家的能源安全。
    4、价格安全缺乏保障。我国石油大多属于陆相成油结构,开采难度大。国外钻采石油几十、几百米就会出油,我们则常常需钻采几千米甚至上万米,导致成本居高难下。国际上石油价格常常受政治纷争、地缘冲突甚至气候变化的影响,不测因素甚多。我国作为新兴能源消费大国,又一直游离于世界能源价格定价体系之外,至今没有定价权,受制于人。近年来,国际油价高位振荡,无论是石油生产国还是消费国,在解释油价上涨原因时,总要归因于中国石油进口量增加过快。特别是美国更以此要胁中国,迫使人民币升值。实际上,我国的石油价格安全面临着日益严峻的困难。
    显然,我国石油资源的"家底"不容乐观,那么未来的前景如何呢?有两个权威的数据值得引起人们高度重视。   
    一个数据来自中国石油天然气集团总经理陈耕在国资委座谈会上的发言。他指出,由于我国正处于工业化、城镇化进程加快的时期,对石油需求会不断增强,预计到2020年中国石油缺口将达到2.5亿吨,也就是平均每个中国人缺少石油0.2吨!
    另外一个数据来自美国国家石油委员会发表的题为《面临能源短缺的严峻现实》的报告,它指出,在未来的25年里,全球对石油和天然气的需求将增长50%-60%,全球不断增产的原油仍无法满足这种强劲的需求。   
    无论是全球的大环境还是我国现有的能源结构,都明白无误地告诉人们:依靠不断增加石油的使用量来保障我国的能源安全、提高环境质量,是既不现实也不可能的。
    天然气及新能源--难以立即饱腹的"仙果"
    天然气是公认的高效、清洁、方便的能源,燃烧充分,污染极小,在现阶段中国天然气是相对低廉的化石能源产品,因而需求势头十分强劲。从生活到生产领域,形形色色的天然气燃具被广泛开发应用,不少地方也采取多种政策措施,大力鼓励使用天然气,以求得良好空气环境质量的政绩。在一些地方环保部门人士的眼里,似乎只有大力推广使用这种新兴的"清洁能源",才能确保我们的能源安全和环境质量的改善。其实这是一种不谙我国能源实情的天真想法,因为,我国的天然气和石油一样,有着大致相同的"病相"--

1、人均气源储量相对匮乏。2005年我国天然气探明储量仅为世界总量的1.3%,人均占有量仅为世界平均水平的5%。在我们这个13亿人口、5亿多户家庭的泱泱大国里,这么点储量怎能保证能源消费的安全呢?   
    2、采、输规模较小。按照国际通用标准,中国天然气规模普遍偏小,气源不够丰富。从气源勘探开发到配套输送设施形成规模,整个过程建设周期长、投资大。截止目前全国只建成3座液化天然气(LNG)工厂,输送管网也偏少。   
    3、国外进口气价不稳、风险大。随着需求猛增,我国目前已成为天然气净进口国,主要依靠俄罗斯、中亚等周边国家管道输气,以及从澳大利亚、非洲等地船运液化天然气,运程远,风险大,气源份额受制于人,且价格高低不稳,同时增大了国内天然气随之涨价的预期压力。
    4、供需矛盾突出,缺口甚大。早在2008年底,我国天然气消费市场已经扩展到全国30个省市区,其中年消费量超过10亿立方米的省份就达20个。城市居民、公共福利及工业用户用气量越来越大,每年以16%的幅度递增,2008年全国天然气产量为774.74亿立方米,而全国当年消费量却达到807亿立方米,生产已大大低于需求,有关部门预测今年全国短缺的天然气将达300亿立方米!
    于是,中国能源消费史上最令人触目惊心的一幕至今仍在国人心头浮动:
    2009年冬一场突如其来的寒潮暴雪,使全国大部分城市出现"气荒"。--武汉告急,南京"断气"、杭州限供、山东大面积停气……以至于中石化、中石油不得不下达了"限量供应"的紧急通知!   
    面对如此脆弱的供应链,许多地方的环保部门还在雷厉风行地大力倡导使用"清洁能源"天然气,禁止使用燃煤锅炉,又不在"煤炭洁净燃烧技术"推广上下功夫,这岂不是为国家的能源安全火上浇油吗?   
    从科学发展的角度来说,真正能提高人类生存质量、保护地球环境,又能永续利用的"清洁能源"是"可再生能源"(如风能、水能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等)。着力开发"可再生能源",并使其在保障能源供应、维护国家能源安全方面扮演重要角色,是我国可持续发展的必然战略选择。
    问题是,这种可再生能源目前在世界范围内所占的份额甚少,据专家估计,未来的四十年内,人类的能源消费仍将以化石能源为主。在我国,可再生能源则属于刚刚起步阶段,即使包括水能发电这一大块,可再生能源也只能占能源消费总量的8%。比如,我国风能资源储量占世界第一位,但目前开发的风力发电装机容量仅仅占风力资源的0.1%!且风能开发投资大,成本太高,短期内难以在全局发挥重要作用。又如"生物质能源"这一块,尽管世界上十分推崇,但在我国也只是凤毛麟角!
    这正如一则寓言所说,遥远的山顶虽然有仙果,但摘取它却有一个漫长的奋斗过程,我们现阶段急需的是支撑体力的饱腹之物。所以,靠目前比例甚小的可再生能源,来支撑我国如此庞大经济体的能源安全,显然也是不现实的。
洁净煤技术--保障我国能源安全的不二选择
    一个国家经济、社会持续和稳定的发展,是建立在能源可靠性基础上的,而能源的可靠性首先决定于资源供应数量上的可靠性。前边,我们浅析了目前中国自有的石油、天然气、可再生能源,在供应数量上的不可靠性。那么,在现阶段,要维护我国能源供应的安全性,毫无疑问地只有依靠大自然赋予中华民族最多的煤炭了。
    当然,煤炭消费是一个双刃剑。丰富的煤炭既保障了我国能源供应的安全性,又带来了消费中污染环境的不安全性。很显然,维护国家能源安全的主攻点就是煤污染问题,抓住了这一点,才算是抓住了中国能源安全的"牛鼻子"。单纯靠减少煤炭使用量来保障能源安全,是违反我国国情的,也扭转不了环保的大局面。唯一可靠的选择是寻求突破性的技术,真正攻克煤污染,才能把中国的能源安全安放在一个可靠的基础之上。这一点,我们过去虽有所认识但并没有将它推至全局的战略高度上去狠抓,许多地方"谈煤色变",一味以限煤来求取环保政绩就是其中一种表现。
    现在,再来看看我国的煤炭"家底"吧。   
    我国是世界头号用煤大国,现有煤炭资源矿区6019座,查明的煤炭资源储量10201亿吨。进入廿一世纪时,我国当年人均可采煤炭为90吨,而人均石油可采储量仅2.6吨,人均天然气可采储量仅0.1074万立方米。在可以预见的将来,我们只能主要靠煤炭过日子。
    全国燃煤工业锅炉保有量约48万台,每年新生产又达1万多台。燃煤造成了严重的大气污染,我国的有害物二氧化硫排放量居世界第一,二氧化碳排放量居世界第二。由此造成的"酸雨"面积不断扩大,早在上世纪九十年代年均降水PH值低于5.6的降雨面积,已达全国面积的30%左右,对公众健康产生了不容忽视的损害。降低乃至消除燃煤污染排放量,不仅是我们庄严承诺的国际环保义务,更是发展低碳经济、倡导低碳生活,确保整个民族健康生存的当务之急。
    一方面我们的生产、生活离不开煤,一方面污染又如此之大,针对这个严峻的症结问题,我国的科技工作者展开了艰苦卓绝的攻关,一系列洁净煤技术和产业应运而生。如煤气化循环发电、煤炭液化、烟道气脱硫、煤制油等等,但多数技术复杂投资大、成本高、见效慢,对攻克我国能源安全的"症结"--煤污染,犹如杯水车薪。
    2007年,一项突破性的燃煤技术发明出现了,它就是由陕西海浪公司联合国内有关专家和科技人员研发的"海浪高效节能微排放燃煤技术"。这项技术成果被称为"燃煤锅炉的一次革命",经国家科技部门组织专家鉴定认为已达到国际先进水平。该项目集成了"新型洁净燃烧技术"、"高效传热技术"、"余热回收技术"、"独创三连塔除尘脱硫技术"、"烟气再循环燃烧"等五大技术于一体,具有显著的降低污染、节能减排效果,投资和运行费用又相对低廉。经严格的科技检索查新,证实在当今世界尚无先例。
从实用效果看,这项发明有四项惊人的创新:   
    (一)污染排放极少,各项污染排放物均大大低于国家限制标准,有的甚至低于公认的洁净能源--石油、天然气锅炉的排放标准。尤其是国内外普遍关注的有害物二氧化硫,其排放已降至"N•D(低于最低检出限)"的洁净程度!(我国目前允许天然气锅炉排放二氧化硫的国家标准为100毫克/m?,而该技术已使二氧化硫排放接近于0)
    氮氧化物也是国际公认的有害排放物。国家规定燃油锅炉排放的氮氧化物不得超过400毫克/m?,北京市更严格规定天然气锅炉排放不得超过200毫克/m?,而"海浪高效节能微排放燃煤技术",已使氮氧化物排放降至39毫克/m?,仅为天然气的1/5,确实令许多迷信石油、天然气的人士大跌眼镜!
    据中国锅炉协会的统计,2002年全国持有许可证的各级锅炉制造企业1121家,生产工业及民用的各型锅炉12.8万台。我国目前烟尘和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%,都来自于燃煤。如果全部采用陕西的这项燃煤技术,每年就可以少排放二氧化硫500多万吨,这相当于全国排放量减少了1/4。国务院发展研究中心协同国家六部委专家,在陕西宝鸡采用这项技术的燃煤锅炉现场看到,千百年来,燃煤飘向空中的烟和尘,大都在这种锅炉系统中燃烧殆尽。即使在这种锅炉的出汽口挂上白衬衣,几个小时后仍然无焦无灰。可以说,采用这种突破性技术,公认污染大的煤炭,也会变成"洁净能源"!试想,如果我国能够仿效发达国家的做法,运用国家力量强力推广这种技术,使九百六十万平方公里的大地上,全部改用这种锅炉系统,使占我国能源70%的煤炭都实现了无害化燃烧,我国的能源"供应安全"和"消费安全"必将会得到双重保证,我们这个煤炭大国的节能减排局面和国际形象,将会得到多么大的改观!(二)这项技术使燃煤锅炉的热效率高达88.4%,远远超出目前所有的燃煤锅炉,可节约煤炭30%左右。据国家统计局最新披露的数据,我国每年煤炭消费加上进口总量为30亿吨,其中工业锅炉最少消耗煤炭6亿多吨。如果这项技术能在全国推广落实,哪怕仅仅在工业锅炉这一块推广落实,就可以每年节约煤炭1.8亿吨!按每吨燃煤排放2.45吨二氧化碳的标准计算,就可少排放二氧化碳4.4亿吨。普通锅炉的出烟口温度高达180℃,采用这种技术的锅炉一无烟囱二无烟尾,出汽口温度仅在60℃以下,排出热量降低了二倍。既节约煤炭又超低排热,无疑都大大有利于地球温室效应的降低。
    (三)能源利用面广。"海浪高效节能微排放燃煤技术"适应面宽,通过内控参数的调整,可以使大烟煤、高硫煤、低硫煤等都做到充分燃烧,提高能源使用效率。   
    (四)运行成本低。在同样供暖效果前提下,采用这种技术的燃煤锅炉,运行费仅是天燃气锅炉的1/3,是电锅炉的1/6!目前,经我国西部40多个示范点实际使用,性能稳定,效果十分喜人。如在全国推广开来,仅取暖费一项,每年就可为全国人民节省110多亿元。尤其是将这项技术全面运用到全国成千上万的供热中心,对现有锅炉进行彻底改造之后,其所产生的节能减排效果更是不可估量的!
    节约一份煤炭,就等于为国家的能源供应增添了一份安全;减少了一份污染排放,就等于为国家能源消费增添了一份安全。"海浪高效节能微排放燃煤技术",的确从"能源供应安全性"和"能源消费安全性"这两个层面,对整个国家做出了贡献,以"质"、"量"兼备的优势撬动了国家能源安全的大局。
    这一重大科技创新成果问世后,国务院发展研究中心会同国家发改委、财政部、科技部、环保总局等6部委专家,于2007年底组成课题组,赴陕西宝鸡进行了长达一年的专题调研,形成了专题报告发送有关领导和部门;陕西省、宝鸡市有关领导和部门也给予高度关注和支持,协助制定了产业发展规划。然而,三年过去了,这项重大发明的产业化、规模化还有很大的距离,存在着许多实际的困难。尤其是这项技术对国家能源安全的战略意义人们还认识不足,宣传推广滞后。
    在人类发展史上特别是工业化的进程中,一项突破性技术撬动某一方面全局的事例比比皆是。重要的是国家应该洞察先机,及时给以强力扶持。我国的能源研发创新能力本来就弱,对创新成果特别是关乎全局的突破性技术成果的发现力和扶持力仍需提高,在探讨破解我国能源安全症结的时候,更有必要强调这一点。
    回溯历史,放眼世界,凡是对国家发展产生过重要作用的科技成果,无一不是得到国家机器的超常规支持的。给予重要的技术发明者强力扶持和优惠的措施,始于15世纪末的欧洲。而到上个世纪中叶,绝大多数发达国家都采用了财税支持、国家推广、政府定购等多种形式来扶持突破性创新成果;就连一些研发投资较弱的国家(如印度、巴西、墨西哥、波兰等),也对重要的技术发明采取了国家激励手段。特别是在激烈的市场竞争中,运用政府采购的强大手段来支持重大技术创新成果,已成为世界各国较为通行的做法。面对我国日益严峻的能源安全局面,对于能够撬动全局的创新技术成果,像"海浪高效节能微排放燃煤技术",如果任由它在激烈复杂的市场竞争中浮沉碰撞,自生自长,那就只能延缓我国能源事业的发展,贻误节能减排的大局!
    综上所述,我们可以得到如下几点共识:
    一、现阶段,我国能源供应的安全,不能单靠增加石油、天然气等数量较少的清洁能源来保证,仍应"以煤炭为主体"。    
    二、我国能源的无害化,也就是确保能源消费的安全性,必须以开发"煤炭洁净燃烧技术"为主要突破口。   
    三、实现我国主能源煤炭的节能减排,必须依靠有突破性的"煤炭洁净燃烧技术",并从战略的高度给以扶持,以国家机器的力量强力进行推广,才能收到节约能源、降低污染的双赢效果。   
    总之一句话:解决中国能源安全 "症结"问题的关键,在于国家对"煤炭洁净燃烧技术"的高度重视和全面推广。这,才是符合中国国情的历史结论。
    

 

    参阅文献:
    1、中国的能源现状与政策    二00七年十二月 中华人民共和国国务院新闻办公室
    2、能源立法--实现能源安全的有力保障    中华环保世纪行网
    3、国际油价暴涨与中国的能源安全问题(二)
    4、中国工业锅炉行业现状分析及前景展望    作者:王善武
    5、我国面临五大能源问题    (bc360慧聪网化工行业)
    6、我国能源资源开发利用面临六大问题    新华网泉港在线 中国石化新闻网
    7、煤炭全年消费量近30亿吨    中国证券报 2009.11.24
    8、我国能源安全面临的问题及应对策略    张磊 郑丕谔

 

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