成本技術(shù)擋道 煤炭“低碳化利用”去向何方
一紙GE能源集團(tuán)與神華集團(tuán)的合作協(xié)議，使“清潔煤”成為奧巴馬訪華帶來的第一個實質(zhì)性的能源合作項目。
在“低碳”成為全球能源行業(yè)前進(jìn)方向的今天，以往所謂“最不清潔”的煤炭也必須放下身段，開始尋求清潔利用的途徑。作為中國能源結(jié)構(gòu)中占70%比重的種類，煤炭的清潔利用進(jìn)程將直接關(guān)系碳減排成果。
分析人士指出，高碳能源的低碳化利用，其中幾個前景較好的關(guān)鍵技術(shù)仍然面臨技術(shù)不成熟、成本高昂、存在爭議、國產(chǎn)化低等問題，目前可行性較高的項目如煤制天然氣、二甲醚等項目則成為清潔利用的有效途徑，但仍須警惕一哄而上。
昂貴的CCS
GE與神華集團(tuán)11月17日簽署協(xié)議，將開展戰(zhàn)略合作以進(jìn)一步提高氣化和整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）技術(shù)商業(yè)運(yùn)用的經(jīng)濟(jì)性與性能表現(xiàn)，合作擴(kuò)大煤氣化(23.15,-1.10,-4.54%)技術(shù)在中國工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用并共同推動和促進(jìn)帶有碳捕捉與封存（CCS）技術(shù)的IGCC商業(yè)應(yīng)用項目。
CCS和IGCC這兩項清潔煤技術(shù)，正是碳減排的“重頭戲”。
分析人士指出，化石能源的碳排放系數(shù)都很高，其中煤炭的排放系數(shù)最高，約為2.66噸二氧化碳/噸標(biāo)準(zhǔn)煤，而天然氣為1.47噸。高碳能源低碳化利用，其核心概念就是降低二氧化碳的排放量，對于含碳值最高的煤炭行業(yè)而言，碳捕獲與封存無疑直指核心。目前美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在探索的清潔煤技術(shù)主要就是CCS和IGCC發(fā)電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。
CCS是一項在燃煤、燃?xì)獍l(fā)電站以及其他碳排放密集產(chǎn)業(yè)內(nèi)捕獲和封存二氧化碳的技術(shù)。這項技術(shù)要求在產(chǎn)生大量二氧化碳排放的地方，將二氧化碳隔離、壓縮，然后抽到地下干枯的油氣井和合適的地質(zhì)層中，利用巖層封閉起來。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化委員會(IPCC)的調(diào)查，該技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)⑷蚨趸嫉呐欧帕繙p少20%至40%。
盡管前景如此美好，但目前世界上還沒有一家大型發(fā)電廠采用CCS技術(shù)，因為它的昂貴成本足以抵消煤炭發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，如果不能在燃燒之前將碳處理掉，那么再收集和封存的成本將直接使項目失去經(jīng)濟(jì)效益。另外，這項技術(shù)不但建設(shè)和運(yùn)行成本昂貴，還會降低電廠的運(yùn)行效率，而被封存的二氧化碳仍然存在泄漏的危險。
分析人士指出，CCS技術(shù)實施過程需耗費(fèi)大量能量，使用CCS技術(shù)的發(fā)電廠將要耗去其電力產(chǎn)量的1/4甚至更多，同時建造碳捕獲裝置和輸送管道還將產(chǎn)生額外的費(fèi)用，并花費(fèi)更多的能量。
CCS技術(shù)的花費(fèi)究竟有多大、帶來的碳減排究竟能產(chǎn)生多大的收益，國外仍在爭論之中。而昂貴的CCS在中國進(jìn)展緩慢，甚至還沒有一個示范項目。
美國斯坦福大學(xué)能源與可持續(xù)發(fā)展研究中心助理研究員何鋼指出，中國的地質(zhì)條件復(fù)雜，目前探討的存儲方式中，通過CCS增加石油采收率和提高煤層氣采收率能夠帶來經(jīng)濟(jì)效益，具備較大潛力。
目前神華集團(tuán)正在研究利用CCS技術(shù)減少煤制油項目的二氧化碳排放，中國神華(35.69,-1.48,-3.98%)煤制油化工有限公司有關(guān)人士曾向中國證券報記者表示，作為國內(nèi)開展的第一個碳捕獲和封存項目，現(xiàn)在碳封存的各種方式都在考慮，包括進(jìn)行地質(zhì)封存，但他們還沒有對示范項目投入和產(chǎn)出進(jìn)行評估，只考慮示范性。
IGCC期待突破
如果說CCS技術(shù)在理論上仍存在爭議，那么IGCC發(fā)電則已經(jīng)成為公認(rèn)的具有革命性的煤炭清潔利用發(fā)展方向。
超超臨界燃煤技術(shù)主要追求的是消耗更少的煤炭，相比之下，IGCC發(fā)電則是將煤氣化，在合成氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前就將碳脫除，因此在燃燒發(fā)電過程中幾乎零排放。
申銀萬國分析師表示，相比其他清潔煤發(fā)電技術(shù)，IGCC的優(yōu)點(diǎn)很多：發(fā)電效率高達(dá)45%，能實現(xiàn)98%以上的污染物脫除效率，耗水量小，燃燒前進(jìn)行碳捕捉的成本低，能與其他先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)如燃料電池等結(jié)合等。
因此，IGCC被認(rèn)為更具有革命性，也成為發(fā)達(dá)國家重點(diǎn)發(fā)展的低碳技術(shù)。目前全球共有近30座IGCC示范電廠在建或運(yùn)行，總裝機(jī)容量超過8000兆瓦，其中運(yùn)行超過10年的IGCC電廠有4個。
申銀萬國分析師指出，國內(nèi)天然氣價格的高企，使IGCC相對于燃?xì)獍l(fā)電也將具有優(yōu)勢。
然而，這種普遍看好的技術(shù)在國內(nèi)卻是“雷聲大、雨點(diǎn)小”，至今只有4個示范項目。究其原因，主要還是成本問題。IGCC項目通常會進(jìn)行碳捕獲和封存。
接受中國證券報記者采訪的多位煤炭行業(yè)人士均表示：“我們很看好IGCC的前景，但是目前它的成本太高了，這個問題不解決，難以推廣開來。”
何鋼指出，相對超臨界燃煤電廠，增加CCS將使燃煤發(fā)電的成本提高40%-80%，也就是說，IGCC+CCS雖然能減少CCS的成本，卻會使發(fā)電的總成本增加40%-60%。這無疑大大降低了IGCC的經(jīng)濟(jì)性。
“我國的煤炭資源與水資源呈現(xiàn)逆向分布，IGCC的水耗雖然只有常規(guī)火電機(jī)組的1/3，但在氣化之后的廢棄產(chǎn)品處理方面成本非常高，這直接導(dǎo)致IGCC的成本難以降下來，推廣不下去。”中國煤炭科學(xué)院研究員陳家仁對中國證券報記者說。
IGCC示范項目中的核心設(shè)備主要包括氣化爐、燃?xì)廨啓C(jī)、空分裝置、余熱鍋爐等，而核心技術(shù)和設(shè)備都主要依賴進(jìn)口，例如殼牌的煤氣化技術(shù)在國內(nèi)引進(jìn)較多。申銀萬國分析師指出，目前國內(nèi)還沒有單獨(dú)應(yīng)用在發(fā)電領(lǐng)域的煤氣化應(yīng)用技術(shù)，而這是IGCC的關(guān)鍵技術(shù)，未來政府將大力推進(jìn)IGCC關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化以及發(fā)展具有碳捕捉設(shè)備的IGCC電站。
分析人士指出，要降低成本，必須加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)和裝備制造的國產(chǎn)化率。目前IGCC電站的關(guān)鍵設(shè)備都要從國外購買，成本高，建設(shè)周期長，見效益慢。中國石油(13.39,-0.41,-2.97%)和化學(xué)工業(yè)協(xié)會今年向政府建議限制盲目引進(jìn)煤氣化技術(shù)設(shè)備，加強(qiáng)國產(chǎn)化。在此壓力下，殼牌開始試圖提高國產(chǎn)化率，并與神華等公司合作研發(fā)煤氣化技術(shù)。
中國工程院院士倪維斗曾公開表示，他不贊成搞單純發(fā)電的IGCC項目，因其成本太高。他建議把發(fā)電和化工結(jié)合起來，實行多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)上比較合算，例如生產(chǎn)甲醇體系的一系列化工產(chǎn)品。
新型煤化工可行性較高
除了發(fā)電之外，煤炭的清潔利用還包括將煤炭轉(zhuǎn)化為其他能源形式。與IGCC和CCS這樣“華麗而昂貴”的低碳技術(shù)相比，一些技術(shù)比較成熟的新型煤化工項目則明顯具有成本“親和力”和可操作性。
西北化工(8.12,-0.32,-3.79%)院總工程師周曉奇指出，煤轉(zhuǎn)化為其他能源產(chǎn)品的方式有煤制油、煤制甲醇/二甲醚、煤發(fā)電、煤制氣/合成代用天然氣等。不同的利用方式中，煤的熱能有效利用率不同，其中效率最低的是煤制油，最高的是煤制天然氣。
根據(jù)今年出臺的石化產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃，國家將“重點(diǎn)抓好現(xiàn)有煤制油、煤制烯烴、煤制二甲醚、煤制甲烷氣、煤制乙二醇等五類示范工程”。
在國家發(fā)改委叫停大部分“煤制油”項目，并提出“高風(fēng)險行業(yè)”預(yù)警的情況下，神華108萬噸直接液化項目和伊泰16萬噸間接液化項目成為中國現(xiàn)在僅存的兩個煤制油項目。煤制油因其高耗水、碳排放高、技術(shù)門檻高、資金投入大等問題，成為“溫室里的花朵”，短期內(nèi)難以獲得突破和實現(xiàn)商業(yè)化。
相比之下，煤制天然氣的發(fā)展高歌猛進(jìn)。雖然發(fā)改委目前只批準(zhǔn)了一個大唐國際克什克騰煤制天然氣項目，但已經(jīng)制定了規(guī)劃的項目多達(dá)近10個，合計產(chǎn)能超過100億立方米，總投資超過2000億元。
雖然煤炭的清潔利用都要走煤氣化這一步，但煤制天然氣項目產(chǎn)出的甲烷氣將直接進(jìn)入天然氣管網(wǎng)，成為國內(nèi)天然氣的補(bǔ)充，下游用戶與天然氣類似。
業(yè)內(nèi)人士指出，對于煤制天然氣、煤制二甲醚、煤制烯烴等項目，由于技術(shù)上比較成熟，在國家鼓勵政策出臺后立即“掀起高潮”，對于此類項目有關(guān)部門應(yīng)該有合理規(guī)劃，避免再出現(xiàn)大批產(chǎn)能集中投產(chǎn)、產(chǎn)能過剩的狀況。“這種一哄而上的情況令人擔(dān)憂，煤制甲醇項目如今嚴(yán)重過剩的局面不能再出現(xiàn)。”該人士說。
一位中海油煤制氣項目的負(fù)責(zé)人告訴記者，他們的煤制氣項目不但要實現(xiàn)大規(guī)模管道輸送，還將利用余熱發(fā)電，項目會具備商業(yè)可行性。“但是，仍然會產(chǎn)生大量的二氧化碳，怎么處理這個問題，我們很頭疼。”他說。
而另一位業(yè)內(nèi)人士則表示，無論如何，將一種原本可以直接燃燒利用的能源經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，變成另一種能源形式燃燒利用，價格昂貴不說，這其中一定還要再消耗大量的能源，是否合理實在不好下定論。
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