能源--國之經濟血脈也。能源安全關系著國家整體安全。
近年來,隨著現代化建設的迅猛發展,隨著世界政治、經濟競爭態勢的變化,中國能源安全問題已引起國人日益深切的關注。
所謂能源安全,包括了"供應安全性"和"消費安全性"兩個層面。也就是說,一方面能源的供應量必須能確保國家運行的總需求,不能"缺血";另一方面能源消費過程應盡量無害,不要"因血致病"。
從這兩個層面的要求來考量,我國能源安全存在著明顯的"癥結"--清潔安全的能源數量少,難保供應,數量充足的煤炭能源污染又大。如何破除這個"癥結"呢?盡管眾說紛紜,策論頗多,但實事求是、深入其里考察,關鍵其實就是一點:突破"煤炭潔凈燃燒"這個技術問題!
中國是當今世界第二位的能源生產國和消費國。
現階段,我國依靠的主要能源還是"化石能源"--煤炭、石油、天然氣,其結構特點是"貧油、少氣而富煤"。從地下儲藏量來說,我國90%都是煤炭。從全國能源消費總量來看,煤炭占70%,而石油、天然氣以及其他能源(如風能、水能、太陽能、生物質能等等),加起來才占30%。這是大自然賦予我們中華民族無可改變的資源現實!解決我國能源安全問題的一切辦法,都必須從這個現實出發。
眾所周知,石油、天然氣被稱為"清潔性能源",而煤則是"污染性能源"。燃煤產生的煙塵和有害氣體會污染空間環境,影響人體健康,與人類保護環境、實現可持續發展的目標是不相符的。因而,有人甚至將它稱之為現代文明社會的"煤患"。
那么,面對我們這"富煤、貧油、少氣"的國情,應該怎么辦呢?通行的說法是:只有千方百計增加"清潔能源"的使用比例,限制使用甚至在一些地方禁止使用煤炭,才能和國際接軌,才能從根本上解決我國的能源安全和環境保護問題。于是,這樣就引出一個無法解決的悖論:一方面,我國的石油、天然氣資源少,開采難度大,另一方面我們又大力提倡使用石油、天然氣,今后將如何應對日益加劇的"油荒"和"氣荒"呢?依靠進口嗎?那漫長的海外運輸和管道輸送,那復雜的國際政治、軍事動蕩因素,那種"靠別人籃中的面包充饑"所帶來的風險,又該如何化解呢?
實事求是地說,維護我國能源安全,決不能單靠加大"清潔能源"的使用量,而應該從國情出發,從我國儲量最大的煤炭上找出路。必須從國家決策的層面采取重大措施,開發"煤炭潔凈燃燒"的突破性技術,打破千古思維定勢,使煤炭轉化為"清潔能源",才能使我國的能源安全落實在可靠的基礎上。
正如"心病還須心藥醫"一樣,"煤患"也須從煤治。這就是中國能源消費安全的戰略辯證法。這里,關鍵是要找到突破性的技術,這種技術才是改變我國能源尷尬現狀的催化劑,才是我國能源安全的現實保障。
事實上,這樣的"煤炭潔凈燃燒技術"成果(人們稱之為"海浪燃煤高效節能微排放技術"),已在我國西部浮出水面(本文后將細述),這種技術不僅基本消除了煤炭燃燒煙塵,也使危害環境的硫化物、氮氧化物排放量降至最低。只不過目前人們對這項技術,還沒有從戰略高度上給以充分認識罷了。
本文將從分析我國的能源"家底"出發,來探討這種突破性技術對于維護我國能源安全的戰略價值。
石油--難以突破的能源瓶頸
探討國家能源安全,必須從"量"和"質"兩個方面厘清它的內涵。其一,從數量上說,能源必須能滿足國家生存與發展的正常需求,實現供需之間的平衡,這就是"能源供應安全性";其二,從質量上說,能源應具有使用的安全性,不對人類的生存和發展的環境構成威脅,這就是"能源消費安全性"。從人類使用能源幾千年的歷程來看,對國家能源安全的威脅,前者是顯性的、剛性的,也往往是決定性的;后者則是隱性的、緩慢呈現的,通過科技手段可以減弱甚至消除的。
檢點我國的石油、天然氣,從質量上看無疑比較安全、清潔,應該大力采用,但是從數量上看卻存在著重大的隱憂。
請先看看我國石油的"家底"吧--
1、人均資源相對匱乏。我國人口占世界總人口的20%,而人均石油儲量只占世界的2.4%。
2、對外依存度高。據國家統計局公布的最新數據,2009年全國石油需求量3.93億噸,其中國內自產僅1.89億噸,國外進口2.038億噸,國外進口石油量首次超過國內自產,石油對外依存度達到52%,突破了50%的國際警戒線!目前,世界上開發條件好的油氣資源大都被西方發達國家開發并控制,國際自由貿易量很低,石油進口不可能無限制得到滿足。我國進口石油的大運量、遠距離、沿線地區的政治軍事動蕩,都帶來了難以預知的風險。
3、缺乏戰略庫存。國際能源機構要求,國家至少應保有維持90天的戰略儲備量。美國、日本和德國分別擁有158天、161天和127天的石油儲備量,較小的韓國也有74天的儲備。而作為世界第二大石油消費國的中國,卻長期基本沒有建起戰略性儲備。目前4個國家級儲備基地也才剛剛投入運營,全靠石油系統內部的企業庫存,只能應付5-7天的石油需求。如此薄弱的儲備量,必然會威脅到國家的能源安全。
4、價格安全缺乏保障。我國石油大多屬于陸相成油結構,開采難度大。國外鉆采石油幾十、幾百米就會出油,我們則常常需鉆采幾千米甚至上萬米,導致成本居高難下。國際上石油價格常常受政治紛爭、地緣沖突甚至氣候變化的影響,不測因素甚多。我國作為新興能源消費大國,又一直游離于世界能源價格定價體系之外,至今沒有定價權,受制于人。近年來,國際油價高位振蕩,無論是石油生產國還是消費國,在解釋油價上漲原因時,總要歸因于中國石油進口量增加過快。特別是美國更以此要脅中國,迫使人民幣升值。實際上,我國的石油價格安全面臨著日益嚴峻的困難。
顯然,我國石油資源的"家底"不容樂觀,那么未來的前景如何呢?有兩個權威的數據值得引起人們高度重視。
一個數據來自中國石油天然氣集團總經理陳耕在國資委座談會上的發言。他指出,由于我國正處于工業化、城鎮化進程加快的時期,對石油需求會不斷增強,預計到2020年中國石油缺口將達到2.5億噸,也就是平均每個中國人缺少石油0.2噸!
另外一個數據來自美國國家石油委員會發表的題為《面臨能源短缺的嚴峻現實》的報告,它指出,在未來的25年里,全球對石油和天然氣的需求將增長50%-60%,全球不斷增產的原油仍無法滿足這種強勁的需求。
無論是全球的大環境還是我國現有的能源結構,都明白無誤地告訴人們:依靠不斷增加石油的使用量來保障我國的能源安全、提高環境質量,是既不現實也不可能的。
天然氣及新能源--難以立即飽腹的"仙果"
天然氣是公認的高效、清潔、方便的能源,燃燒充分,污染極小,在現階段中國天然氣是相對低廉的化石能源產品,因而需求勢頭十分強勁。從生活到生產領域,形形色色的天然氣燃具被廣泛開發應用,不少地方也采取多種政策措施,大力鼓勵使用天然氣,以求得良好空氣環境質量的政績。在一些地方環保部門人士的眼里,似乎只有大力推廣使用這種新興的"清潔能源",才能確保我們的能源安全和環境質量的改善。其實這是一種不諳我國能源實情的天真想法,因為,我國的天然氣和石油一樣,有著大致相同的"病相"--1、人均氣源儲量相對匱乏。2005年我國天然氣探明儲量僅為世界總量的1.3%,人均占有量僅為世界平均水平的5%。在我們這個13億人口、5億多戶家庭的泱泱大國里,這么點儲量怎能保證能源消費的安全呢?
2、采、輸規模較小。按照國際通用標準,中國天然氣規模普遍偏小,氣源不夠豐富。從氣源勘探開發到配套輸送設施形成規模,整個過程建設周期長、投資大。截止目前全國只建成3座液化天然氣(LNG)工廠,輸送管網也偏少。
3、國外進口氣價不穩、風險大。隨著需求猛增,我國目前已成為天然氣凈進口國,主要依靠俄羅斯、中亞等周邊國家管道輸氣,以及從澳大利亞、非洲等地船運液化天然氣,運程遠,風險大,氣源份額受制于人,且價格高低不穩,同時增大了國內天然氣隨之漲價的預期壓力。
4、供需矛盾突出,缺口甚大。早在2008年底,我國天然氣消費市場已經擴展到全國30個省市區,其中年消費量超過10億立方米的省份就達20個。城市居民、公共福利及工業用戶用氣量越來越大,每年以16%的幅度遞增,2008年全國天然氣產量為774.74億立方米,而全國當年消費量卻達到807億立方米,生產已大大低于需求,有關部門預測今年全國短缺的天然氣將達300億立方米!
于是,中國能源消費史上最令人觸目驚心的一幕至今仍在國人心頭浮動:
2009年冬一場突如其來的寒潮暴雪,使全國大部分城市出現"氣荒"。--武漢告急,南京"斷氣"、杭州限供、山東大面積停氣……以至于中石化、中石油不得不下達了"限量供應"的緊急通知!
面對如此脆弱的供應鏈,許多地方的環保部門還在雷厲風行地大力倡導使用"清潔能源"天然氣,禁止使用燃煤鍋爐,又不在"煤炭潔凈燃燒技術"推廣上下功夫,這豈不是為國家的能源安全火上澆油嗎?
從科學發展的角度來說,真正能提高人類生存質量、保護地球環境,又能永續利用的"清潔能源"是"可再生能源"(如風能、水能、太陽能、生物質能、海洋能、地熱能等)。著力開發"可再生能源",并使其在保障能源供應、維護國家能源安全方面扮演重要角色,是我國可持續發展的必然戰略選擇。
問題是,這種可再生能源目前在世界范圍內所占的份額甚少,據專家估計,未來的四十年內,人類的能源消費仍將以化石能源為主。在我國,可再生能源則屬于剛剛起步階段,即使包括水能發電這一大塊,可再生能源也只能占能源消費總量的8%。比如,我國風能資源儲量占世界第一位,但目前開發的風力發電裝機容量僅僅占風力資源的0.1%!且風能開發投資大,成本太高,短期內難以在全局發揮重要作用。又如"生物質能源"這一塊,盡管世界上十分推崇,但在我國也只是鳳毛麟角!
這正如一則寓言所說,遙遠的山頂雖然有仙果,但摘取它卻有一個漫長的奮斗過程,我們現階段急需的是支撐體力的飽腹之物。所以,靠目前比例甚小的可再生能源,來支撐我國如此龐大經濟體的能源安全,顯然也是不現實的。
潔凈煤技術--保障我國能源安全的不二選擇
一個國家經濟、社會持續和穩定的發展,是建立在能源可靠性基礎上的,而能源的可靠性首先決定于資源供應數量上的可靠性。前邊,我們淺析了目前中國自有的石油、天然氣、可再生能源,在供應數量上的不可靠性。那么,在現階段,要維護我國能源供應的安全性,毫無疑問地只有依靠大自然賦予中華民族最多的煤炭了。
當然,煤炭消費是一個雙刃劍。豐富的煤炭既保障了我國能源供應的安全性,又帶來了消費中污染環境的不安全性。很顯然,維護國家能源安全的主攻點就是煤污染問題,抓住了這一點,才算是抓住了中國能源安全的"牛鼻子"。單純靠減少煤炭使用量來保障能源安全,是違反我國國情的,也扭轉不了環保的大局面。唯一可靠的選擇是尋求突破性的技術,真正攻克煤污染,才能把中國的能源安全安放在一個可靠的基礎之上。這一點,我們過去雖有所認識但并沒有將它推至全局的戰略高度上去狠抓,許多地方"談煤色變",一味以限煤來求取環保政績就是其中一種表現。
現在,再來看看我國的煤炭"家底"吧。
我國是世界頭號用煤大國,現有煤炭資源礦區6019座,查明的煤炭資源儲量10201億噸。進入廿一世紀時,我國當年人均可采煤炭為90噸,而人均石油可采儲量僅2.6噸,人均天然氣可采儲量僅0.1074萬立方米。在可以預見的將來,我們只能主要靠煤炭過日子。
全國燃煤工業鍋爐保有量約48萬臺,每年新生產又達1萬多臺。燃煤造成了嚴重的大氣污染,我國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"面積不斷擴大,早在上世紀九十年代年均降水PH值低于5.6的降雨面積,已達全國面積的30%左右,對公眾健康產生了不容忽視的損害。降低乃至消除燃煤污染排放量,不僅是我們莊嚴承諾的國際環保義務,更是發展低碳經濟、倡導低碳生活,確保整個民族健康生存的當務之急。
一方面我們的生產、生活離不開煤,一方面污染又如此之大,針對這個嚴峻的癥結問題,我國的科技工作者展開了艱苦卓絕的攻關,一系列潔凈煤技術和產業應運而生。如煤氣化循環發電、煤炭液化、煙道氣脫硫、煤制油等等,但多數技術復雜投資大、成本高、見效慢,對攻克我國能源安全的"癥結"--煤污染,猶如杯水車薪。
2007年,一項突破性的燃煤技術發明出現了,它就是由陜西海浪公司聯合國內有關專家和科技人員研發的"海浪高效節能微排放燃煤技術"。這項技術成果被稱為"燃煤鍋爐的一次革命",經國家科技部門組織專家鑒定認為已達到國際先進水平。該項目集成了"新型潔凈燃燒技術"、"高效傳熱技術"、"余熱回收技術"、"獨創三連塔除塵脫硫技術"、"煙氣再循環燃燒"等五大技術于一體,具有顯著的降低污染、節能減排效果,投資和運行費用又相對低廉。經嚴格的科技檢索查新,證實在當今世界尚無先例。
從實用效果看,這項發明有四項驚人的創新:
(一)污染排放極少,各項污染排放物均大大低于國家限制標準,有的甚至低于公認的潔凈能源--石油、天然氣鍋爐的排放標準。尤其是國內外普遍關注的有害物二氧化硫,其排放已降至"N·D(低于最低檢出限)"的潔凈程度?。ㄎ覈壳霸试S天然氣鍋爐排放二氧化硫的國家標準為100毫克/m?,而該技術已使二氧化硫排放接近于0)
氮氧化物也是國際公認的有害排放物。國家規定燃油鍋爐排放的氮氧化物不得超過400毫克/m?,北京市更嚴格規定天然氣鍋爐排放不得超過200毫克/m?,而"海浪高效節能微排放燃煤技術",已使氮氧化物排放降至39毫克/m?,僅為天然氣的1/5,確實令許多迷信石油、天然氣的人士大跌眼鏡!
據中國鍋爐協會的統計,2002年全國持有許可證的各級鍋爐制造企業1121家,生產工業及民用的各型鍋爐12.8萬臺。我國目前煙塵和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%,都來自于燃煤。如果全部采用陜西的這項燃煤技術,每年就可以少排放二氧化硫500多萬噸,這相當于全國排放量減少了1/4。國務院發展研究中心協同國家六部委專家,在陜西寶雞采用這項技術的燃煤鍋爐現場看到,千百年來,燃煤飄向空中的煙和塵,大都在這種鍋爐系統中燃燒殆盡。即使在這種鍋爐的出汽口掛上白襯衣,幾個小時后仍然無焦無灰??梢哉f,采用這種突破性技術,公認污染大的煤炭,也會變成"潔凈能源"!試想,如果我國能夠仿效發達國家的做法,運用國家力量強力推廣這種技術,使九百六十萬平方公里的大地上,全部改用這種鍋爐系統,使占我國能源70%的煤炭都實現了無害化燃燒,我國的能源"供應安全"和"消費安全"必將會得到雙重保證,我們這個煤炭大國的節能減排局面和國際形象,將會得到多么大的改觀?。ǘ┻@項技術使燃煤鍋爐的熱效率高達88.4%,遠遠超出目前所有的燃煤鍋爐,可節約煤炭30%左右。據國家統計局最新披露的數據,我國每年煤炭消費加上進口總量為30億噸,其中工業鍋爐最少消耗煤炭6億多噸。如果這項技術能在全國推廣落實,哪怕僅僅在工業鍋爐這一塊推廣落實,就可以每年節約煤炭1.8億噸!按每噸燃煤排放2.45噸二氧化碳的標準計算,就可少排放二氧化碳4.4億噸。普通鍋爐的出煙口溫度高達180℃,采用這種技術的鍋爐一無煙囪二無煙尾,出汽口溫度僅在60℃以下,排出熱量降低了二倍。既節約煤炭又超低排熱,無疑都大大有利于地球溫室效應的降低。
(三)能源利用面廣。"海浪高效節能微排放燃煤技術"適應面寬,通過內控參數的調整,可以使大煙煤、高硫煤、低硫煤等都做到充分燃燒,提高能源使用效率。
(四)運行成本低。在同樣供暖效果前提下,采用這種技術的燃煤鍋爐,運行費僅是天燃氣鍋爐的1/3,是電鍋爐的1/6!目前,經我國西部40多個示范點實際使用,性能穩定,效果十分喜人。如在全國推廣開來,僅取暖費一項,每年就可為全國人民節省110多億元。尤其是將這項技術全面運用到全國成千上萬的供熱中心,對現有鍋爐進行徹底改造之后,其所產生的節能減排效果更是不可估量的!
節約一份煤炭,就等于為國家的能源供應增添了一份安全;減少了一份污染排放,就等于為國家能源消費增添了一份安全。"海浪高效節能微排放燃煤技術",的確從"能源供應安全性"和"能源消費安全性"這兩個層面,對整個國家做出了貢獻,以"質"、"量"兼備的優勢撬動了國家能源安全的大局。
這一重大科技創新成果問世后,國務院發展研究中心會同國家發改委、財政部、科技部、環??偩值?部委專家,于2007年底組成課題組,赴陜西寶雞進行了長達一年的專題調研,形成了專題報告發送有關領導和部門;陜西省、寶雞市有關領導和部門也給予高度關注和支持,協助制定了產業發展規劃。然而,三年過去了,這項重大發明的產業化、規?;€有很大的距離,存在著許多實際的困難。尤其是這項技術對國家能源安全的戰略意義人們還認識不足,宣傳推廣滯后。
在人類發展史上特別是工業化的進程中,一項突破性技術撬動某一方面全局的事例比比皆是。重要的是國家應該洞察先機,及時給以強力扶持。我國的能源研發創新能力本來就弱,對創新成果特別是關乎全局的突破性技術成果的發現力和扶持力仍需提高,在探討破解我國能源安全癥結的時候,更有必要強調這一點。
回溯歷史,放眼世界,凡是對國家發展產生過重要作用的科技成果,無一不是得到國家機器的超常規支持的。給予重要的技術發明者強力扶持和優惠的措施,始于15世紀末的歐洲。而到上個世紀中葉,絕大多數發達國家都采用了財稅支持、國家推廣、政府定購等多種形式來扶持突破性創新成果;就連一些研發投資較弱的國家(如印度、巴西、墨西哥、波蘭等),也對重要的技術發明采取了國家激勵手段。特別是在激烈的市場競爭中,運用政府采購的強大手段來支持重大技術創新成果,已成為世界各國較為通行的做法。面對我國日益嚴峻的能源安全局面,對于能夠撬動全局的創新技術成果,像"海浪高效節能微排放燃煤技術",如果任由它在激烈復雜的市場競爭中浮沉碰撞,自生自長,那就只能延緩我國能源事業的發展,貽誤節能減排的大局!
綜上所述,我們可以得到如下幾點共識:
一、現階段,我國能源供應的安全,不能單靠增加石油、天然氣等數量較少的清潔能源來保證,仍應"以煤炭為主體"。
二、我國能源的無害化,也就是確保能源消費的安全性,必須以開發"煤炭潔凈燃燒技術"為主要突破口。
三、實現我國主能源煤炭的節能減排,必須依靠有突破性的"煤炭潔凈燃燒技術",并從戰略的高度給以扶持,以國家機器的力量強力進行推廣,才能收到節約能源、降低污染的雙贏效果。
總之一句話:解決中國能源安全 "癥結"問題的關鍵,在于國家對"煤炭潔凈燃燒技術"的高度重視和全面推廣。這,才是符合中國國情的歷史結論。
海浪燃煤鍋爐微排放工程研究中心:張勤福 盧愚