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煤炭清洁发电：是破解我国能源困局的有用途径

  • 时间：2015-03-05
  • 泉源：中电新闻网

我国一次能源资源的禀赋特点是“富煤、贫油、少气”。现在，煤炭在我国化石能源资源储量中占比约94％，石油、自然气合计缺乏6％。但我国能源消耗结构中，煤炭占比缺乏65％，石油、自然气则高达24.7％。资源储量和消耗结构上的不平衡使得我国能源工业生长面临清静包管、经济性和情形�；さ戎疃嗵粽�。我们的研究批注，驻足我国国情，鼎力大举生长煤炭清洁发电、实验能源终端消耗革命才是破解我国能源生长困局的有用途径。

　　我国能源工业面临的主要挑战
　　
　　1.清静包管挑战
　　
　　现在，我国石油年产量仅能维持在2亿吨左右，增产潜力很小。但2013年我国原油表观消耗量抵达4.87亿吨，石油对外依存度已抵达58.1％，远凌驾50％的警戒线。与此同时，经济生长和情形�；だ夜匀黄招孕枨罂焖僭鎏�。特殊是受治理雾霾天气影响，天下多个省份加速煤改气历程，导致自然气需求量过快过猛增添。2013年我国自然气表观消耗量已抵达1676亿立方米，自然气入口量同比大增25％，抵达530亿立方米，自然气对外依存度首次突破30％，抵达31.6％。自然气供应缺乏导致“气荒”时有爆发, 严重影响区域能源清静和社会稳固。2013年冬季西安市泛起自然气供应主要，影响了10万余户住民的家庭生涯和取暖和用气。
　　
　　别的，我国油气入口大部分泉源于中东、非洲和南美等地区，由于入口通道受制于人及我国远洋自主运输能力缺乏,石油自然气稳固供应面临挑战。近年来我国虽然加大了外洋油气合作项目的开发力度,但易受到地缘政治形势、地区冲突以及出口国调解政策和西方对石油出口国相关制裁等因素影响，难以形成稳固可靠的油气供应泉源,直接影响到我国的经济清静。
　　
　　2.经济性挑战
　　
　　近年来，随着我国政府对风电等可再生能源的帮助力度一直加大，可再生能源工业生长迅猛，非化石能源占一次能源消耗结构比重已凌驾10％。但可再生能源工业保存本钱较高的问题，现在风电发电本钱约0.45元/千瓦时，太阳能光伏发电约0.6元/千瓦时，划分是煤电（约0.3元/千瓦时）的1.5倍和2倍。受日本福岛核事故后强化清静步伐等影响，核电发电本钱已上升至0.85元/千瓦时，其经济性正在削弱。
　　
　　自然气作为清洁替换能源，被许多地方政府寄予厚望，纷纷提出将大宗的工业燃煤锅炉、燃煤电厂刷新成以自然气为燃料。
　　北京市妄想到2016年基本完玉成市规模以上工业企业燃煤设施清洁能源刷新。河北石家庄妄想在2017年底前，基本完成燃煤锅炉、窑炉、自备电站的自然气替换刷新使命。除气源缺乏的问题外，自然气也同样保存经济性较差的问题，燃气发电本钱（约0.8元/千瓦时）是煤电的近3倍，燃气供热本钱则是高效燃煤锅炉的约2倍。
　　
　　清洁能源替换一方面导致政府财务肩负加重。2012年我国可再生能源电价附加津贴缺口已增至200亿元左右。北京市“煤改气”工程不算初始投资，每年仅运行用度支出至少164亿元。兰州市供热企业政策性亏损逐年增添，财务连年津贴肩负极重。另一方面导致住民生涯支出和企业运营本钱的增添。十年来,天下电价累计上涨凌驾0.17元/千瓦时,涨幅30％—40％。兰州市2014年已将自然气集中供热价钱由每月每平米4.2元上调为5元。电力、热力等基础性商品价钱的上涨，一定会加重住民生涯肩负、提升险些所有行业商品与服务的本钱。
　　
　　3.情形�；ぬ粽�
　　
　　古板能源生产和消耗方法引起的污染物排放已使我国生态情形不堪重负。二氧化硫、氮氧化物、可吸入颗粒物等排放对空气、水体、土壤造成了十分严重的情形污染。2012年，我国酸雨区面积占到领土面积的12.2％。如按欧盟标准，我国95％左右的都会空气质量不达标。2013年以来，严重雾霾天气的笼罩规模越来越广、爆发频度越来越高、一连时间越来越长。除了大气污染以外，水污染、土壤污染、地面塌陷、水土流失等问题也日趋突出，蓬勃国家200多年工业化历程中分阶段泛起的情形问题正在我国集中泛起。生态情形问题已经成为整个社会最主要，最迫切需要解决的问题之一。
　　为解决古板能源生产使用方法带来的情形�；の侍�，有两种途径可供选择：一是加速去煤化历程，转而生长自然气、核能、风能、太阳能，大幅提高清洁能源、可再生能源比重；二是驻足国情，坚持煤炭主体能源职位不摇动，着力推进煤炭清洁高效使用。从清静包管和经济性思量，接纳第一种路径——盲目的“去煤化”保存诸多问题。而随着煤炭绿色开采手艺、超低排放燃煤发电等手艺攻关和树模工程建设取得重大希望，接纳第二种路径——“煤炭清洁高效使用”能够大幅镌汰对生态情形的影响，超低排放燃煤电厂可以抵达自然气电厂污染物排放限值。别的，通过生长煤制油、煤制自然气等现代煤化工项目还可实现大规模油气替换，提高我国能源供应清静水平。
　　
　　三种煤炭清洁高效使用方法的比照剖析
　　
　　现在较为成熟的煤炭清洁高效使用方法有三种，即“煤炭发电”“煤制油品”“煤制自然气”。三种方法的能效、本钱、耗水及环保排放、清静性等保存一定差别。下面以差别煤炭清洁高效使用方法在交通领域的应用为例，即“煤炭—电力—电动车”“煤炭—油品—燃油车”“煤炭—自然气—燃气车”举行逐一较量剖析。
　　
　　1.能效较量
　　
　　我们将煤炭运输、转化、输配环节、发念头效率等各个环节的能效汇总，获得差别转化蹊径的煤基能源产品全生命周期能效，从研究效果来看，“煤炭—电力—电动车”计划的总能效（28.6％）高于“煤炭—油品—燃油车”（19.2％）和“煤炭—自然气—燃气车”（13.3％）计划，划分是后两者的1.49倍、2.15倍。也即，1吨标准煤通过“煤炭—电力—电动车”可使车辆行驶3627公里，通过“煤炭—油品—燃油车”仅可行驶2434公里，通过“煤炭—自然气—燃气车”仅可行驶1693公里。因此，“煤炭—电力—电动车”的能源转化效率最高。
　　
　　2.差别车辆运营本钱比照
　　
　　油品售价按7.72元/升、自然气按3.1元/标方、电价按0.68元/度划分测算，燃油大巴运营本钱最高52.41万元/年，压缩自然气（CNG）大巴运营本钱次之35.56万元/年,电动大巴运营本钱最低仅35.2万元/年。别的，随着我国自然气市场化程序加速，价钱逐年上涨将成为一定趋势。国家发改委宣布自2014年9月1日起将非住民用存量气价每米提高0.4元。此次调解是为了告竣2015年存量气价与增量气价并轨、分步理顺存量气价钱目的而迈出的第二步。而另一方面，我国正在推进新一轮电力体制刷新，未来发电厂将可能直接面向用户售电，电网仅收取过网费。现在大都发电企业的度电本钱在0.4元/度以下，过网费按0.1元/度测算，售电价仅0.5元/度，较我们测算电价0.68元/度下降0.18元/度，年运营本钱可再节约1.8万元。因此，“煤炭—电力—电动车”运营本钱最具竞争力。
　　
　　3.耗水及环保排放较量
　　
　　煤炭转化历程对情形的影响指标主要包括耗水量和污染物排放量；汽车运行对情形的影响指的是尾气排放和噪音对情形的影响。耗水方面，转化1吨标准煤通例煤炭发电耗水1.96立方米，接纳空冷节水手艺后可降至0.7立方米，而煤制油需要耗水1.8立方米、煤制自然气耗水4.38立方米。进一步较量从煤炭到车轮的耗水量，即思量差别转化方法的能效，折算到汽车行驶相同距离的耗水量，“煤炭—电力—电动车”方法每千公里耗水量0.19立方米，小于“煤炭—油品—燃油车”的0.86立方米和“煤炭—自然气—燃气车”的2.59立方米。
　　
　　从污染物排放角度剖析，随着种种最新环保手艺的应用，煤发电、煤制油和煤制自然气等煤炭转化历程中，均可实现污染物的近零排放。电力运送和车用电池的充放电历程以及电动车运行可以实现包括二氧化碳在内的污染物零排放。电车汽车行驶中爆发的噪声也远远小于燃油、燃气汽车。因此，“煤炭—电力—电动车”方法对情形造成的负面影响最小。
　　
　　4.清静性较量
　　
　　油品、自然气在存储、运输、使用等环节保存较大的清静隐患。据统计，我国油气管道每千公里走漏事故率为年均3次，远高于美国的0.5次、欧洲的0.25次。一旦爆发事故，生命工业损失很是重大。中石化青岛输油管爆炸事故，致62人亡136人伤，直接经济损失7.5亿元。燃气由于高压、易燃易爆等因素，清静事故频发,伤亡损失惨重。据不完全统计，2013年因燃气泄露引发的爆炸事务已达220余起，死伤1000余人，经济损失达8.5亿元。与之相比，电力的生产、输配和使用都相对清静。因此，“煤炭—电力—电动车”方法清静性最高。
　　
　　推动能源终端消耗革命和煤炭清洁发电
　　
　　通过以上剖析看出，煤转化为电能是最清静、经济、环保的使用方法。推动能源消耗革命，增进能源生长方法转变，应坚持以煤炭为基础、以电力为中心，鼎力大举推动煤炭清洁高效转化使用战略和电能替换战略。
　　
　　1.逐步扩大电力终端消耗比重
　　
　　在所有的终端消耗能源中，电能是最为清静、高效、经济、环保的能源。从海内外能源生长趋势来看，电力消耗比重扩大是大趋势，电能是近20年消耗增添最快的能源品种。现在，我国人均用电量刚抵达天下平均水平，电能消耗比重较日本等蓬勃国家低近5个百分点，我国的电力消耗仍有较大提升空间。研究批注，我国电能占终端能源消耗的比重每提升一个百分点，单位GDP能耗可下降4％左右。
　　
　　使用电力能源替换煤、油、气等通例终端能源，可以通过大规模集中转化和污染物集中处置惩罚来提高燃料的使用效率、镌汰污染物排放。据专家测算，通过周全实验电能替换，2015年、2017年、2020年我国东中部地区PM2.5排放可比2010年划分降低12％、20％、28％左右。
　　
　　2.坚持以煤电为基础的电力结构
　　
　　阻止2013年底，我国火电装机8.7亿千瓦，占天下发电总装机的69.18％，火电发电量4.2万亿度，占天下总发电量的78.58％。煤电在我国电力供应中占有主导职位。同自然气发电、核电、风电等可再生能源发电相比，煤电越发清静和经济�；繁Ｅ欧欧矫�，通过近年来的一连手艺立异，燃煤发电已能实现污染物近零排放。神华舟山电厂4号机、三河电厂一期等一批燃煤机组的氮氧化物、二氧化硫及烟尘的排放值均优于燃气机组污染物排放限值，实现超低排放。而对燃煤电厂超低排放刷新的环保本钱每度电仅增添2分钱左右。
　　
　　从中国资源禀赋和大气情形治理的要求看，我国应大规模推广应用高效、超低排放煤电机组。一方面加速推进煤电大基地大通道建设，重点建设亿吨级大型煤炭基地和万万千瓦级大型煤电基地，生长远距离大容量输电手艺，扩大西电东送规模，实验北电南送工程。另一方面允许企业凭证超低排放的环保要求，继续在京津冀、长三角、珠三角等负荷中心建设一定规模的大型清洁燃煤发电机组。
　　
　　3.提高煤炭集中燃烧比例，生长热电（冷）联供
　　
　　现在，我国煤炭集中燃烧比例仅占所有耗煤量的48％，未配套建设污染物治理装置的散煤燃烧设施数目极其重大，是造成大气污染的要害因素。而美国99％的煤炭用于发电，可实现对燃煤排放的污染物集中治理。未来我国需接纳多项步伐大幅提高煤炭集中燃烧比例，镌汰燃煤造成的污染物排放。一方面，非电力行业应镌汰疏散的煤炭燃烧，增添电力消耗比重。严酷控制钢铁、化工、建材等工业锅炉的煤炭消耗量，所需二次能源由电厂集中供应。另一方面，在城镇集中供热区、工业园区等热（冷）负荷区鼎力大举生长热电（冷）联供机组。热电（冷）联供机组既可以实现能源的高效梯级使用，大幅提高煤炭使用效率和热电机组经济性，又可大宗替换纯粹用于供热的小型燃煤锅炉，关于降低污染排放具有起劲意义。神华集团正和武汉工具湖区合作，投资55亿元建设70万千瓦热电冷联供机组，建成后可为该地区的工商业、住民等供热供冷，替换掉区内的燃煤小锅炉，削减2/3以上的污染物排放。
　　
　　4.加速生长智能电网
　　
　　智能电网以物理电网为基础，将现代传感手艺、通讯手艺、信息手艺、盘算机手艺和控制手艺与物理电网高度集成而形成新型电网，使电网具备了信息化、自动化和互动化的特点，关于包管电力清静高效运行、知足用户多元化用能需求、增进清洁能源生长具有主要意义。现在，海内外的智能电网生长尚处于起步阶段。建议我国捉住战略机缘期，凭证“统一妄想、分步实验、自主立异、标准引领、统筹协调、协力推进”的原则，加速生长智能电网。目今重点是统筹推进电网电源接入、输电、变电、配电、用电、调理等各环节的智能化，推进通讯信息平台建设，增进智能公共服务平台建设等。
　　
　　5.加速充电终端建设和住民生涯电气化
　　
　　充电终端是清洁电力抵达用户的“最后一公里”，是决议终端用户能否自由利便地使用电力清洁能源的要害因素。据统计，2014年上半年我国新能源汽车累计销量在6万辆左右，但作为基础配套设施，上半年仅建成充电桩2.5万个左右。充电终端生长严重滞后严重制约了电能在我国的推广使用。据统计，我国人均终端生涯用能中，电能仅占到21％，远低于美国的50％和日本的46％。建议国家出台相关政策充分调动电网、企业等各方力量，加速充电终端的建设，并接纳起劲步伐增进住民改变用能习惯，提高住民生涯电气化水平。
　　
　　相关政策建议
　　
　　1.从羁系能源使用转变为羁系排放，实现管理端口前移

　　我国空气污染问题的泉源不在使用了太多的煤炭，而在于煤炭的使用方法粗放、不对理。因此，政府在治理大气污染行动中，不应简朴的“去煤化”、一刀切的“控制煤炭消耗”，而应转变政府职能和定位，由羁系能源使用方法转变为羁系环保排放。只要有利于外地区的污染物总量减排，应遵照市场化设置资源的原则，由企业自行决议是通过煤炭清洁高效使用，照旧实验清洁能源替换。这样既切合我国能源工业现状、减轻政府财务压力，又有利于施展企业的主观能动性，更好更快地推动大气污染治理事情。
　　
　　2.科学妄想都会基础设施与能源使用
　　
　　实验电能替换、转变能源消耗方法是一场革命，势必对经济社会的各个方面包括都会妄想爆发重大影响。电源侧，生长大型超低排放燃煤电厂，建设区域性热电冷联供中心；通道侧，建设生长智能电网；用电侧，建设电动汽车充换电服务网络，都涉及到都会妄想和基础设施建设。因此应深入研究都会能源生长妄想，将其作为都会基础设施的主要内容，纳入城乡生长妄想和土地使用妄想。建议各级政府对现有都会妄想实时举行调解，优化城镇空间结构，推动信息化、低碳化与城镇化的深度融合，建设低碳智能城镇。
　　
　　3.加速电力体制刷新
　　
　　经由十多年的刷新，我国电力市场化取得了很大的效果，但仍保存一些突出问题和制约因素，需要进一步推动电力市场化刷新，释放电力能源生长潜力。要捉住价钱刷新这个牛鼻子，推动供求双方直接生意，构建竞争性电力生意市场。建议由政府制订自力的输配电价，改变现行电网企业依赖买电、卖电获取购销差价收入的盈利模式，改为对电网企业实验总收入羁系。在自力输配电价系统建设后，起劲推进发电侧和销售侧电价市场化，实现上网电价和销售电价真正由市场形成。发电侧实现竞价上网，授予发电企业在国家统一妄想指导下的项目建设自主决议权和自主定价权。售电侧，铺开售电市场，实现竞价购电，先推行“大用户直供”，最终扩大到所有用户。现在，国家已在深圳开展输配电价刷新试点，标记着我国对电网企业羁系方法的转变，是电价刷新最先提速的主要信号，将为推进更大规模的输配电价刷新积累履历，为下一步推进电力市场化刷新创立有利条件。
　　
　　4.推动电能终端应用手艺研发
　　
　　推动能源革命和能源转型升级，手艺立异是要害。通过手艺立异，可以破除现在电气化应用中的制约因素，推动能源消耗终端升级。在工业领域，通过推行新装备、新工艺，提高电力能源效率。在交通领域，鼎力大举生长电动汽车等新能源汽车手艺，生长电动轨道交通手艺，重点研究电池手艺、电机驱下手艺和电动汽车整车集成控制手艺。在商业和民用领域，鼎力大举生长电采暖，作为集中供暖系统的有益增补，使用低谷电能替换燃煤锅炉；推广和应用热泵手艺，将低位热能转化为高位热能；推进家居电气化，将电气化与智能化相团结，鼎力大举生长智能家居，既可改善住民用能结构，又可大大提升生涯质量。
　　
　　5.推动能源体制机制刷新
　　
　　体制机制对能源生长具有主要的激励或约束作用。建议我国政府加速体制机制刷新，推动能源工业转型。一是突破头脑熟悉误区，还原能源商品属性；二是确立市场化刷新偏向，重点破除行业行政性垄断和价钱政府羁系；三是改变政府能源管理方法，从通过投资项目审批、制定价钱和生产规�？刂频确椒ǜ稍の⒐劬弥魈宓男形�，改变为松开规制，增强制度情形羁系；四是运用法治头脑和法治方法，用政府“权力清单”、“责任清单”和企业的“负面清单”界定政府与市场界线，推动政府职能转变。五是健全执法系统和财税体制，完善能源市场制度情形。




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