煤制天然氣：悄悄改變能源格局

目前中國(guó)天然氣較為短缺，天然氣對(duì)外依存度將上升至35%左右。能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃要求到2015年，天然氣占一次能源消費(fèi)比重提高到7.5%。而要改變能源消耗格局，利用煤炭資源相對(duì)豐富的特點(diǎn)發(fā)展煤制天然氣產(chǎn)業(yè)，是緩解我國(guó)天然氣供求矛盾的一條有效途徑。

不僅如此，煤制天然氣還能減少石油和煤炭制品的消耗，有望成為治理目前霧霾鎖城的途徑之一。而要讓煤制天然氣成為燃油和燃煤的替代燃料，還需要在技術(shù)、天然氣戰(zhàn)略上進(jìn)行綜合提升，以滿足實(shí)體經(jīng)濟(jì)對(duì)清潔型能源的大量需求。

助力霧霾治理保衛(wèi)戰(zhàn)

從2013年初到年末，連續(xù)的霧霾天氣成為京津冀及周邊地區(qū)老百姓心中的一塊陰影，并引起人們對(duì)環(huán)境狀況的擔(dān)憂。

9月18日舉行的京津冀及周邊地區(qū)大氣污染防治工作會(huì)議，對(duì)北京、天津、河北、山西、內(nèi)蒙古、山東等六個(gè)省區(qū)市加快推進(jìn)大氣污染綜合治理工作進(jìn)行了動(dòng)員和部署，環(huán)保部與六省區(qū)市人民政府簽訂了大氣污染防治目標(biāo)責(zé)任書，呼吸保衛(wèi)戰(zhàn)在京津冀大地正式打響。

而根據(jù)這份責(zé)任書，我國(guó)東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，即霧霾重災(zāi)區(qū)將首先被限制煤炭消費(fèi)。國(guó)務(wù)院要求京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域煤炭消費(fèi)要實(shí)現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，燃煤替代通過跨區(qū)域輸電、增加天然氣供應(yīng)、加大非化石能源利用等實(shí)現(xiàn)。此外，在本輪大氣治理革命中，天然氣因低碳環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，其戰(zhàn)略地位也再上一個(gè)層級(jí)，常規(guī)氣、煤制氣、煤層氣、頁(yè)巖氣將得到更多重視。其中，一直處于示范階段、且頗有爭(zhēng)議的煤制天然氣有望被“正名”?！皣?guó)十條”透露的信息是，國(guó)務(wù)院將專門制定煤制天然氣發(fā)展規(guī)劃，加快煤制天然氣產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化步伐，但前提是滿足最嚴(yán)格的環(huán)保要求和保障水資源供應(yīng)。

而在天然氣具體的應(yīng)用領(lǐng)域中，交通領(lǐng)域和熱力發(fā)電無(wú)疑是相關(guān)城市謀劃的重點(diǎn)。

根據(jù)北京市的“清潔空氣”計(jì)劃，今年年底前，北京市將研究出臺(tái)鼓勵(lì)更換混合動(dòng)力汽車和1.6升以下小排量客車的相關(guān)補(bǔ)貼政策和措施，并于2014年實(shí)施。此外，政府公務(wù)車將率先推廣使用新能源汽車，鼓勵(lì)個(gè)人購(gòu)買使用新能源汽車政策明年實(shí)施。在公交、出租、郊區(qū)客運(yùn)、旅游客運(yùn)、環(huán)衛(wèi)、郵政、駕校等行業(yè)大力發(fā)展新能源和清潔能源車輛。

從具體的發(fā)展目標(biāo)上看，天然氣汽車的發(fā)展力度將超越電動(dòng)車。比如，在公交車領(lǐng)域，2013年要更新3000輛天然氣車，2014年更新700輛電動(dòng)車和1950輛天然氣車，2015年更新450輛電動(dòng)車和1000輛天然氣車；實(shí)現(xiàn)新能源與清潔能源車總量占公交車輛比例達(dá)到65%左右；五環(huán)路內(nèi)電驅(qū)動(dòng)車輛比例達(dá)到20%、天然氣車達(dá)到50%。又如在出租車行業(yè)，文件明確，2013年要新增850輛電動(dòng)車和更新2000輛天然氣車，2014年更新2000輛天然氣車，2015年更新1000輛天然氣車等。

北京燃?xì)饧瘓F(tuán)總經(jīng)理李雅蘭透露，今年底北京市四環(huán)路以內(nèi)將實(shí)現(xiàn)無(wú)煤化，到2015年?duì)幦×h(huán)路以內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)無(wú)煤化。李雅蘭介紹，燃?xì)忮仩t污染物排放量遠(yuǎn)低于燃煤鍋爐。改用天然氣后，供熱鍋爐氮氧化物排放量可減少60%，PM10排放量可減少92.5%，二氧化硫排放量可減少99.5%?！耙话阏f(shuō)來(lái)，40億立方米天然氣可以供2000萬(wàn)居民一年使用?！?/p>

內(nèi)蒙古發(fā)改委主任梁鐵成說(shuō)，“從現(xiàn)階段來(lái)看，市場(chǎng)對(duì)煤制天然氣的需求量很大。由于近些年華北地區(qū)霧霾天氣增加，除北京外，黑龍江、遼寧、吉林、湖北、湖南等省更是向我區(qū)提出了供應(yīng)300億立方米天然氣的要求，天然氣需求量的快速增加需要我們少運(yùn)煤、多送氣?！?/p>

“內(nèi)蒙古東部地區(qū)煤制天然氣的主要市場(chǎng)是黑龍江、遼寧、吉林，而新疆的煤制天然氣則主要利用國(guó)家‘西氣東輸’管道運(yùn)往中東部地區(qū)?！眹?guó)電集團(tuán)煤炭與化工部副處長(zhǎng)賀振富說(shuō)。

為保證“氣順”，北京市的“清潔空氣”計(jì)劃中也明確強(qiáng)調(diào)：2013年，要建成大唐煤制氣一期工程和唐山液化天然氣一期工程，開工建設(shè)陜京四線；2015年，建成陜京四線，大唐煤制氣、唐山液化天然氣工程全面竣工投產(chǎn)，10個(gè)遠(yuǎn)郊新城全部接通管道天然氣；2016年，開工建設(shè)陜京五線，形成多氣源、多通道、多方向的供應(yīng)格局。積極爭(zhēng)取國(guó)家天然氣用氣指標(biāo)，到2015年和2017年分別滿足本市200億立方米和240億立方米的用氣需求。

煤制天然氣順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)

不僅僅是環(huán)境的綜合治理需要，煤制天然氣在保證國(guó)家能源安全中也被寄予厚望。國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)的缺口正逐年加大，對(duì)外依存度更是呈快速上升之勢(shì)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，目前，天然氣占我國(guó)一次能源消費(fèi)比重約為4.6%，與國(guó)際平均水準(zhǔn)（23.8%）存在較大差距。2011年，中國(guó)天然氣對(duì)外依存度達(dá)24%，與2010年12.8%相比，呈成倍增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。我國(guó)目前天然氣較為短缺，2012年我國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量為1471億立方米，總產(chǎn)量為1077億立方米，對(duì)外依存度上升至27%；到2020年，國(guó)內(nèi)天然氣缺口將達(dá)1000億立方米。根據(jù)“天然氣發(fā)展十二五規(guī)劃”，預(yù)計(jì)我國(guó)2015年天然氣消費(fèi)量將達(dá)到2300億立方米左右，增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，預(yù)計(jì)天然氣對(duì)外依存度將上升至35%左右。

從國(guó)家能源安全戰(zhàn)略出發(fā)，缺口完全依賴進(jìn)口將導(dǎo)致中國(guó)能源安全面臨巨大的不確定性，發(fā)展煤制天然氣是最為現(xiàn)實(shí)的途徑之一。正是在這樣的背景下，煤制天然氣進(jìn)入到國(guó)家戰(zhàn)略規(guī)劃中。目前，國(guó)家加大了對(duì)非常規(guī)天然氣及替代天然氣的需求力度，除頁(yè)巖氣開發(fā)力度加大外，煤制天然氣在國(guó)家“十二五”戰(zhàn)略中也被寄予厚望。

此外，這些年來(lái)我國(guó)進(jìn)行的天然氣輸運(yùn)管道的建設(shè)也表明了這種趨勢(shì)。其中，“十一五”年均建成3700公里，截止2012年底，我國(guó)天然氣管道超過5.5萬(wàn)公里。目前，我國(guó)已建成6座液化天然氣接收站，到2015年接收能力預(yù)計(jì)超過6000萬(wàn)噸。據(jù)業(yè)內(nèi)專家預(yù)測(cè)，即使按2009-2020年期間GDP年均增長(zhǎng)率8%、萬(wàn)元GDP能耗年均下降2.5%且要達(dá)到減排二氧化碳的既定目標(biāo)推算，2020年也需要消費(fèi)天然氣4664×108立方米。按此預(yù)測(cè)，“十三五”期間我國(guó)有可能成為天然氣進(jìn)口第一大國(guó)。所以，“十二五”期間我國(guó)還要為保障“十三五”供氣而進(jìn)行大量相關(guān)基礎(chǔ)建設(shè)工作。

而煤制天然氣顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)也成為其引起高層注意的原因。

據(jù)了解，低熱值的褐煤利用一直是世界發(fā)電行業(yè)的技術(shù)難題。煤制天然氣主要利用褐煤等劣質(zhì)煤炭，通過煤炭氣化、一氧化碳變化、酸性氣體脫除、高溫甲烷化工藝來(lái)生產(chǎn)代用天然氣。我國(guó)褐煤資源占全國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量的13%，煤制天然氣對(duì)褐煤的高效、潔凈利用，成為煤制天然氣被看好的重要因素之一。

此外，煤制天然氣還可以利用生物質(zhì)資源來(lái)生產(chǎn)我國(guó)短缺的天然氣。其他優(yōu)點(diǎn)包括煤制天然氣的耗水量在煤化工行業(yè)中相對(duì)較少，轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較高，因此與耗水量較大的煤制油相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。從這一點(diǎn)上考量，煤制天然氣也順應(yīng)了我國(guó)節(jié)能環(huán)保、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的要求，其長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義相當(dāng)明顯，有望成為未來(lái)劣質(zhì)煤炭資源和生物質(zhì)資源綜合利用的發(fā)展方向。

2013煤制天然氣戰(zhàn)略發(fā)展高層論壇公布的數(shù)據(jù)顯示，2013～2015年，中國(guó)煤制天然氣投資規(guī)模將超過2400億元。今年，已有20多個(gè)煤制氣項(xiàng)目獲得了前期工作的批文。新獲前期工作批文的項(xiàng)目主要位于新疆、內(nèi)蒙古等地，業(yè)主單位仍然以大型央企為主。后續(xù)預(yù)計(jì)還有10多個(gè)擬建項(xiàng)目將陸續(xù)拿到前期工作的批文。

技術(shù)需要突破

煤制天然氣項(xiàng)目雖然有著諸多的好處，但我國(guó)煤制天然氣技術(shù)還未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段。煤炭科學(xué)研究院主導(dǎo)編制的《煤化工“十二五”科技規(guī)劃》也顯示出“十二五”期間，國(guó)家將重點(diǎn)扶持煤制天然氣技術(shù)應(yīng)用，并擴(kuò)大此方面的試點(diǎn)范圍。據(jù)了解，目前市場(chǎng)對(duì)于煤制天然氣項(xiàng)目的擔(dān)憂：一是技術(shù)上的問題，擔(dān)憂煤制天然氣技術(shù)不成熟，大規(guī)模工業(yè)化會(huì)有問題；二是市場(chǎng)的綜合政策保障。

據(jù)悉，煤制天然氣從單個(gè)工藝單元來(lái)看，空分、變換及甲醇洗是在煤制合成氨、煤制甲醇及煤制油等煤化工中已得到廣泛應(yīng)用的成熟技術(shù)，對(duì)煤制天然氣來(lái)講，需要選擇的主要是煤氣化及甲烷化技術(shù)。其中甲烷化技術(shù)作為煤制天然氣工藝路線的核心技術(shù)，目前在國(guó)外發(fā)展已經(jīng)成熟，但我國(guó)至今還沒有掌握大型合成氣高溫甲烷化工藝，主要技術(shù)要向國(guó)外公司購(gòu)買。目前世界上先進(jìn)的煤氣化技術(shù)包括德士古、SHELL、GSP等。

比如位于伊犁察布查爾縣的中電投和新汶礦業(yè)合作的煤制氣項(xiàng)目——中電投伊南60億立方米/年煤制天然氣，其中一期20億立方米/年工程投資150億元，即采用8臺(tái)日投煤量為2000噸的西門子GSP氣化爐。而山西蘭花煤化工有限責(zé)任公司的“晉城3052項(xiàng)目”則采用了西門子（GSP）氣化技術(shù)，此項(xiàng)目使用2臺(tái)500MWth（日投煤量約2000噸）西門子（GSP）氣化爐。

在近期，我國(guó)有幾家公司也先后在相關(guān)技術(shù)上取得了進(jìn)展。比如，中國(guó)化學(xué)賽鼎工程有限公司開發(fā)內(nèi)徑5米的碎煤加壓試驗(yàn)爐，已經(jīng)全部完成設(shè)計(jì)，并已通過前期試驗(yàn)測(cè)試，為后續(xù)內(nèi)徑5米碎煤加壓氣化爐的大型工業(yè)化示范提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該公司教授級(jí)高級(jí)工程師施福富介紹說(shuō)，公司開發(fā)的新型碎煤加壓干排灰氣化爐，其內(nèi)徑由3.8米增大到5米，氣化壓力由4.0MPa提高到5.0MPa、6.0MPa，單爐產(chǎn)氣量可達(dá)13萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)，日處理煤量由800噸提高到1600噸，接近于氣流床氣化爐的單臺(tái)氣化能力。同時(shí)這種氣化爐技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)便，單臺(tái)爐造價(jià)只有其他氣化爐造價(jià)的1/4-1/3。

此外，大連瑞克公司與中煤集團(tuán)合作，建立起國(guó)內(nèi)唯一的國(guó)家新能源催化劑工程實(shí)驗(yàn)室。目前已經(jīng)攻克10多項(xiàng)替代進(jìn)口的煤化工催化技術(shù)，新工藝可節(jié)省設(shè)備投資數(shù)億元，日節(jié)電可達(dá)5萬(wàn)度，節(jié)能降耗效果突出。大連瑞克正在研制的煤制天然氣技術(shù)，有望打破國(guó)外對(duì)這一領(lǐng)域的長(zhǎng)期壟斷，對(duì)未來(lái)我國(guó)煤能源的清潔使用和解決天然氣能源不足問題都有重要意義，目前該技術(shù)已進(jìn)入中試階段。

盡管煤制天然氣有利于中國(guó)的能源安全，保障中國(guó)能源自給率，但給環(huán)境帶來(lái)的隱患也不能不引起重視。。10月16日，美國(guó)杜克大學(xué)在Nature Climate Change上發(fā)表研究報(bào)告指出，中國(guó)正在推行的利用煤基合成天然氣（煤制氣）的計(jì)劃，將產(chǎn)生比常規(guī)天然氣7倍還多的溫室氣體排放，用水量也將為生產(chǎn)頁(yè)巖氣的100倍。

杜克大學(xué)的報(bào)告指出，作為史上投資規(guī)模最大的煤制氣的一部分，中國(guó)政府最近已批準(zhǔn)建設(shè)9座大型工廠，每年將生產(chǎn)超過370億立方米的合成天然氣。假如40個(gè)煤制氣工廠都順利建成，其二氧化碳排放量將達(dá)到驚人的1100億噸。如果這些工廠生產(chǎn)的天然氣用于發(fā)電，生命周期溫室氣體排放量將比粉煤電廠高出36%～82%。如果合成天然氣作為汽車燃料，其生命周期溫室氣體排放量是汽油燃料的兩倍。煤制氣工廠對(duì)水的過度消耗也是一個(gè)大問題，因?yàn)樯a(chǎn)合成天然氣的用水量是生產(chǎn)頁(yè)巖氣的50到100倍。由政府批準(zhǔn)的9家工廠大部分位于新疆和內(nèi)蒙古的沙漠或半沙漠地帶，每年將消耗超過2億噸的水，并將進(jìn)一步加重這些地區(qū)的用水壓力。

杜克大學(xué)的報(bào)告基于數(shù)據(jù)和事實(shí)提出預(yù)警，比起只看重GDP的部分專家和官員，顯然更具有借鑒意義。而針對(duì)煤制氣項(xiàng)目排放的大量溫室氣體，耗費(fèi)大量水資源，中國(guó)的政策制定者都應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待。而在未來(lái)，中國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者也要對(duì)有害物質(zhì)的凈化和處理以及能源的循環(huán)利用做更深入的研究。

警惕頁(yè)巖氣的“回馬槍”

隨著國(guó)內(nèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和加強(qiáng)環(huán)保等政策的實(shí)施，國(guó)內(nèi)天然氣消費(fèi)市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)張。多渠道、多方式地?cái)U(kuò)大天然氣資源供給，完善氣源結(jié)構(gòu)成為優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要戰(zhàn)略。煤制天然氣作為液化石油氣和天然氣的替代和補(bǔ)充，既實(shí)現(xiàn)了清潔能源生產(chǎn)的新途徑，優(yōu)化了煤炭深加工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，又具有能源利用率高的特點(diǎn)，符合國(guó)內(nèi)外煤炭加工利用的發(fā)展方向，對(duì)于緩解國(guó)內(nèi)天然氣短缺，保障我國(guó)能源安全具有重要意義。

而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我國(guó)天然氣價(jià)格逐步上漲的趨勢(shì)是確定的，但如果未來(lái)天然氣供應(yīng)快速增長(zhǎng)，煤制氣的市場(chǎng)就可能受到擠壓。我國(guó)非常規(guī)天然氣資源儲(chǔ)量十分豐富，如果資源勘探、開發(fā)提速，煤制氣未來(lái)的市場(chǎng)空間必將面臨很大的不確定性。以美國(guó)為例，隨著美國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模開發(fā)，不僅導(dǎo)致石油和煤炭的需求量雙雙下滑，還帶動(dòng)天然氣價(jià)格大幅回落。

2012年，美國(guó)天然氣的平均價(jià)格為每百萬(wàn)英熱單位2.76美元，較2008年下降近70%。目前國(guó)內(nèi)上馬煤制天然氣項(xiàng)目，多數(shù)是基于未來(lái)天然氣價(jià)格逐步上漲。但煤制天然氣項(xiàng)目從前期籌備、到建設(shè)、再到投產(chǎn)入管網(wǎng)，一般也需要3-5年。誰(shuí)能料到5年后或者10年后的情況呢？會(huì)不會(huì)出現(xiàn)未來(lái)大批煤制天然氣項(xiàng)目剛一投產(chǎn)，就面臨天然氣價(jià)格回落的窘境呢？

在9月30日這天，國(guó)家能源局發(fā)布《頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策》，將頁(yè)巖氣開發(fā)納入國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。此次《頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策》中提到，將對(duì)頁(yè)巖氣開采企業(yè)進(jìn)行稅費(fèi)減免，并研究出臺(tái)資源稅、增值稅、所得稅等稅收激勵(lì)政策。頁(yè)巖氣會(huì)不會(huì)到時(shí)候殺個(gè)“回馬槍”，也是我國(guó)煤制天然氣需要考慮的問題。