發展煤制氣 不宜作為國家戰略

文/李俊峰 楊秀

發展煤制氣 不宜作為國家戰略

文/李俊峰 楊秀

近年來，從中央到地方均將優化能源結構的目光轉向了煤制天然氣項目，將煤制天然氣作為煤炭清潔利用和終端能源消費的替代措施，以緩解天然氣供應不足的矛盾。國家對煤制天然氣發展的政策雖然仍表現出對環境問題的擔憂，但已逐步轉向謹慎支持煤制天然氣發展。

從2011年起，國內煤炭產能過剩導致的國內外煤炭價格持續下跌和天然氣價格迅速上漲，為中西部產煤地區發展煤制天然氣提供了較大利潤空間，成為煤化工行業新的投資熱點。

根據國家有關文件，到2015年我國煤制氣供應能力將達到90億方，到2017年達到320億方。據統計，到目前為止，獲得有關部門核準的煤制天然氣項目有4個、獲得開展前期工作“路條”的煤制天然氣項目有17個，這些項目合計產能為1215億方/年（一期產能650億方/年），其中85%的產能分布在嚴重缺水的新疆、內蒙古地區。

我們選擇了主要幾種煤制天然氣替代常規能源技術，選取包括原料開采、燃料生產（發電）、終端消費的全生命周期作為不同研究階段，對使用煤制天然氣替代和使用原常規能源進行分別研究，對在相同產出下的一次能耗、耗水量、污染物排放、二氧化碳排放和經濟合理性進行比較分析，得出主要結論如下：

一次能耗的比較。以煤制天然氣替代一些傳統能源的技術，無論是發電、供熱鍋爐、炊事還是機動車，煤制天然氣的全生命周期一次能耗都比被替代技術高。其中，煤制天然氣替代燃煤發電會增加能耗50%；替代車用燃料（包括汽油和柴油）增加能耗80%；替代燃煤大型鍋爐供熱和天然氣發電為最劣替代選項，都將增加110%的能耗。

但值得注意的是，煤制天然氣的全生命周期能耗中有50%以上是在生產過程中消耗的，與被替代能源技術相比，其全生命周期能耗中的終端利用能耗要低得多。

水資源消耗的比較。煤制天然氣生產過程中水資源消耗量較大，約需要7噸水/千立方米。因此，從水資源消耗的角度看，發展煤制天然氣是不合理的。而且與幾種被替代技術相比，從全生命周期的水資源消耗來看，煤制天然氣只有在替代燃煤發電和替代電磁爐炊事時的水資源消耗基本持平，而如果替代散燒煤爐炊事、燃煤鍋爐供熱和天然氣發電的話，水資源消耗將會變為原先的4～6倍。

我們通過對煤制天然氣發電和燃煤發電的水耗進行比較可以看出，雖然天然氣發電過程中的水耗僅為燃煤發電的56%，但煤制天然氣生產過程中的高水耗使得煤制天然氣發電的全生命周期水耗與燃煤發電相比并沒有明顯優勢。若直接采用天然氣發電，水耗將僅為煤制天然氣發電的58%、為煤電的35%。就節水而言，天然氣發電優于煤制天然氣發電，煤制天然氣發電優于煤電。

污染物排放的比較。除替代燃煤超超臨界發電外，其他技術，包括煤制天然氣替代供熱鍋爐、電磁爐、機動車的傳統燃料等，在全生命周期過程中確實可以在一定程度上減少二氧化硫和氮氧化物的全生命周期排放。而且，由于煤制天然氣的排放主要出現在燃料生產過程，對于終端利用側來說，使用煤制天然氣替代燃煤和燃油，可以大大緩解當地的大氣污染物排放問題。但對于煤制天然氣的生產側來說，卻排放了全生命周期中的絕大部分。

從降低包括二氧化硫和氮氧化物在內的傳統污染物角度看，除了替代燃煤發電之外，煤制天然氣的環境效益是可以接受的，其中以替代車用燃料為最優，分別可降低70%的二氧化硫和氮氧化物排放。

煤制天然氣70%二氧化碳排放來自燃料生產過程。從全生命周期來看，煤制天然氣的二氧化碳排放高于全部被替代能源和技術。因此，從控制溫室氣體排放角度看，發展煤制天然氣是極為不合理的，其全生命周期的二氧化碳排放量比其他替代技術分別高出10%至270%，尤其替代常規天然氣發電、車用燃料以及集中供熱最不合理，二氧化碳排放將分別增加270%、170%和60%。

經濟合理性分析。僅從相對價格水平來分析煤制天然氣技術替代的經濟性，假設天然氣價格為3元/方、煤炭500元/噸、居民用電0.56元/度、柴汽油價格為8元/升，對此條件下用戶端經濟性進行粗略比較，得出結論如下：使用煤制天然氣發電，其上網電價水平與常規天然氣發電持平，是燃煤發電平均價格的2.5倍；用煤制天然氣供熱，其成本分別是中型和大型燃煤鍋爐的4倍和5倍；用煤制天然氣替代家庭炊事，價格與常規天然氣和電炊持平、是蜂窩煤的2倍；用煤制天然氣替代車用燃料，其價格是普通汽油和柴油的一半。

因此，從經濟性分析來看，煤制天然氣僅與車用燃料比較時才有競爭力。但是，當前中國的天然氣價格分別是歐洲的2倍、北美的4倍，如果常規天然氣價降至歐盟水平，或者油價大幅下跌，再考慮可能的碳稅等因素，煤制天然氣相對于車用燃料的比較優勢也將不復存在。

綜上，筆者認為，煤制天然氣具有一定示范性，但不宜作為國家戰略。可以說，煤制天然氣對終端消費地區的能源結構優化和溫室氣體減排，其實是以全局一次能源消費增加為代價的，而且從全局來看，其與能源體系的低碳化發展方向是相悖的。

煤制天然氣必須量水而行。考慮到我國發展煤制天然氣產業的項目大部分集中在內蒙古、新疆等西部水資源貧乏地區，發展煤制天然氣實際上會對當地本來就很脆弱的生態環境帶來較大的負面影響，同時擠占了這些地區發展其他產業和人民生活水平提高的水資源空間。因此，嚴重缺水的地區必須在水約束的剛性前提下謀劃煤制氣及煤化工的發展。

從控制我國溫室氣體排放峰值和控制能源消費總量的角度考慮，我國也不應大規模發展煤制天然氣。綜合評估各項能源技術的一次能耗、環境效益和溫室氣體排放，煤制天然氣產業的發展，從某種程度上來說，是以整體一次能源消費和溫室氣體排放來換取部分地區的能源結構優化，并不適宜作為清潔化、低碳化措施在全國大規模推廣。

從能源安全和能源國際化的角度考慮，也不宜大規模發展煤制天然氣。目前除中國外，世界上還沒有任何一個國家大規模發展煤制天然氣。其實，目前國際石油和天然氣市場供應相對寬松，除考慮可暫時解決個別地區天然氣短缺，發展少量煤制天然氣以解燃眉之急外，長遠看我國應考慮與國際能源體系接軌，充分利用兩種資源、兩個市場，重點提升天然氣產量。

相關部門應統籌考慮我國優化能源結構、控制環境污染和應對氣候變化三方面的壓力和要求，制定我國清潔和低碳能源的發展目標，并將煤制天然氣等相關問題作為“十三五”的重大課題，予以重視。應全面考慮能源發展、環境保護和應對氣候變化大局，從全生命周期的角度，綜合評估各項能源技術的能源、環境和經濟指標，一方面利用價格杠桿，將環境、資源等外部成本內部化，對能源的發展進行合理引導；另一方面，大力推動國內的清潔能源和可再生能源供應，并積極加強國際能源合作，通過能源國際化道路，推動我國能源的清潔化和低碳化發展進程。

總之，在當前的技術水平下，我國應謹慎發展煤制天然氣，或限制和有條件地發展煤制天然氣，切不可不計后果、一擁而上地盲目發展，否則這種產業體系一旦形成，將長期固化下去，并對我國能源供應體系建設、應對氣候變化和環境保護帶來不可估量的負面影響。