對能源多元化格局中煤炭利用空間的探討

王 征 韓在霞

1.濟(jì)南社會科學(xué)院 山東 濟(jì)南 250099

2.濟(jì)南職業(yè)學(xué)院 山東 濟(jì)南 250103

0 引言

我國是世界產(chǎn)煤大國，擁有著富饒的煤炭資源，僅就目前探明的保有儲量就在10000億噸以上，“富煤缺油少氣”的資源稟賦很大程度上決定了煤炭在中國能源發(fā)展戰(zhàn)略中的地位。長期以來，我們一直講“煤炭是我國工業(yè)的糧食”。近年，隨著“調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式”和節(jié)能減排的進(jìn)行，引發(fā)了人們對煤炭使用前景的擔(dān)憂。在能源革命的情勢下，煤炭是否馬上就要退出歷史舞臺？我們認(rèn)為，雖然從長遠(yuǎn)觀點來看，煤炭以及其他化石類的使用將逐漸減少，進(jìn)而被更為清潔環(huán)保、更便于再生利用的新能源所取代；但在相當(dāng)長的一段時間里。我國的能源需求尤其是燃料，仍然要依靠煤炭。而且通過煤炭氣化和煤炭液化等替代技術(shù)，我國煤炭工業(yè)仍然具有廣闊的前景。著眼于能源發(fā)展戰(zhàn)略，煤炭工業(yè)的發(fā)展必須要依靠技術(shù)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，同時要以包容性的心態(tài)，迎接能源多元化的時代到來。

1 煤炭在當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)中的重要地位

為了認(rèn)清未來的發(fā)展趨勢，回顧探索一下煤炭這種傳統(tǒng)能源形式的來世今生，將大大地有利于我們溫故知新，把握煤炭利用和能源發(fā)展的規(guī)律性走向。人類發(fā)現(xiàn)并學(xué)會使用煤的歷史已經(jīng)有很長時間了，但是要說真正有意識地將煤炭當(dāng)作一種主要的能源，還是蒸汽機(jī)的發(fā)明引發(fā)了工業(yè)革命之后的事。蒸汽機(jī)的大規(guī)模運(yùn)用，不僅大大地促進(jìn)了工業(yè)革命，也催發(fā)了煤炭的大規(guī)模開采和使用。在第二次工業(yè)革命中，由于內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)用，使得石油的使用得到了廣泛重視，但煤炭借助火力發(fā)電的優(yōu)勢，依然備受重視。電力的運(yùn)用使煤炭事業(yè)發(fā)展如虎添翼。至今為止電力在二次能源的運(yùn)用中仍然處于最重要的地位，其他能源形式仍難以匹敵，而煤電仍然是發(fā)電的主要形式，這是煤炭扮演者重要能源角色的主要原因。在十九世紀(jì)中葉，煤炭在全球一次能源使用中只占大約不到四分之一，到二十世紀(jì)二十年代則占比超過了“半壁江山”，之后隨著電氣化時代的到來和火電的大發(fā)展，煤炭的能源霸主地位一直持續(xù)到上世紀(jì)六十年代。從本質(zhì)上說，工業(yè)革命很大程度上取決于能源利用程度的進(jìn)步每逢能源利用產(chǎn)生飛躍，都能給生產(chǎn)技術(shù)乃至于社會生產(chǎn)方式帶來革命性變化。

在總體上看，發(fā)展中國家同發(fā)達(dá)國家在煤炭消費結(jié)構(gòu)方面有很大不同，后者對于煤炭的使用大多都用于發(fā)電，在進(jìn)入后工業(yè)化時代之后，高能耗產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)不在唱主角，新興產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)對于傳統(tǒng)能源需求相對較少，能源消費日漸飽和，歐美國家對于煤炭的利用都在程度不同地減少，煤炭需求總體上趨于下降；而對于發(fā)展中國家來說，工業(yè)化和城市化的進(jìn)程都離不開重工業(yè)，離不開大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，總之一句話，不但離不開煤炭的間接消耗，也離不開煤炭的直接消耗。歷史上的煤炭消費重點區(qū)域和重要產(chǎn)區(qū)是亞洲和歐美，隨著歐美地區(qū)用煤的衰減，下一步用煤的大戶將會是經(jīng)濟(jì)發(fā)展強(qiáng)勁的亞洲地區(qū)。新世紀(jì)以來，亞洲煤炭需求的增量明顯地高于世界平均水平，僅亞洲新興經(jīng)濟(jì)體的龍頭中國和印度煤炭需求凈增量就占世界的95%，而僅我國就占84%，快速增長的經(jīng)濟(jì)和蓬勃發(fā)展的工業(yè)化，使對能源的需求還會保持在較高的水平上，以新興國家的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平，仍然離不開對煤炭的大量需求。

2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展新形勢下的煤炭需求變動

從長遠(yuǎn)發(fā)展的大趨勢來看，決定對煤炭需求的要素主要有以下幾個方面：首先是經(jīng)濟(jì)增長速度以及增長模式，其次是其他能源的使用對煤炭的替代所造成的競爭，再者是煤炭取代其他能源形式的步伐，四是以煤炭為原料的化工行業(yè)的技術(shù)改進(jìn)情況。

經(jīng)濟(jì)增長的速度變化和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整步伐能夠影響煤炭的需求變動。發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷程顯示，伴隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點由第一產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向第二產(chǎn)業(yè)，能耗程度將加大；而當(dāng)發(fā)展重點由第二產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向第三產(chǎn)業(yè)，能耗程度又將減小。當(dāng)處在工業(yè)化的時期，對經(jīng)濟(jì)增長貢獻(xiàn)程度最大的當(dāng)屬工業(yè)，自然工業(yè)所占能耗比例也最大。然而參照國外的發(fā)展經(jīng)驗，目前我國工業(yè)產(chǎn)值在國民經(jīng)濟(jì)中所占的比重已經(jīng)接近峰值，難以繼續(xù)提高。既有態(tài)勢也許還能持續(xù)相當(dāng)長的一個時期，但隨著“調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式”的進(jìn)展，工業(yè)在經(jīng)濟(jì)總量中所占比重必將降低，也就是隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的高度化（三產(chǎn)比重增加），能耗強(qiáng)度大的工業(yè)所占比例反會減少。工業(yè)能耗需求減少首當(dāng)其沖影響到的就是煤炭需求，原因在于煤炭不僅為工業(yè)生產(chǎn)提供燃料，也是火力發(fā)電的主要原料。根據(jù)我國目前的發(fā)展勢頭，這一拐點或許會在十年左右之后出現(xiàn)，倘若經(jīng)濟(jì)增速放緩，這一拐點或許會延緩到二十年后到來。再者，工業(yè)生產(chǎn)效益的提高也在某種程度上降低能源需求，煤炭作為傳統(tǒng)能源的代表自然更是如此。

3 其他一些能源形式對于煤炭的替代

當(dāng)前國內(nèi)外能源發(fā)展正處在一個重要的轉(zhuǎn)型期，目前的基本狀況是化石類能源與非化石類能源并重。下一步國內(nèi)外能源增長中可行性最大的燃料應(yīng)該是天然氣，在化石類能源中，它舉足輕重，方興未艾，具有著廣闊的發(fā)展前景。在能源需求方面，天然氣的需求大戶除了工業(yè)本身，便是發(fā)電所用。在西方國家，天然氣除了廣泛地應(yīng)用于居民生活，也在工業(yè)生產(chǎn)尤其是火力發(fā)電方面大量地取代著石油煤炭等傳統(tǒng)的能源。天然氣發(fā)電強(qiáng)勁地沖擊著傳統(tǒng)的煤炭發(fā)電。在美國，作為對煤炭發(fā)電主流地位的競爭，2012年4月份，天然氣發(fā)電的單月發(fā)電量第一次與煤炭發(fā)電量平分秋色。在天然氣的應(yīng)用方面，還需要考慮特殊的國際背景。由于開發(fā)技術(shù)的突破性進(jìn)展，美國的頁巖氣產(chǎn)量呈現(xiàn)出了井噴式的猛增，供給增加過快，在供求規(guī)律的作用下，使美國及其周邊天然氣的價格過低。使得天然氣與煤炭相比，既是清潔能源，性價比又高，從而導(dǎo)致了2012年美國天然氣發(fā)電的超常增長?？梢詳喽ǎ庠诩夹g(shù)沖擊對價格的影響難以持久，在美國能源市場上天然氣價格回歸理性之后，煤炭發(fā)電在火力發(fā)電方面的地位在相當(dāng)一段時間內(nèi)不會動搖。而在美國之外的其他地區(qū)，天然氣目前只主要地作為燃料，若要全面開發(fā)尚為時過早，而從技術(shù)條件等方面來看，美國的頁巖氣大規(guī)模使用先例一時也難以被其他國家所效仿。

在廣大的發(fā)展中國家，“以氣代煤”的替代效應(yīng)恐怕一時難以顯現(xiàn)。這是由于能源問題一直是發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的短板，各種形式的能源都供不應(yīng)求。一般情況下，當(dāng)天然氣成為一種稀缺的便利能源時，其排序往往都是先民用，再商用，然后才是工業(yè)用。目前在國內(nèi)天然氣的供求缺口相當(dāng)大，還需大量進(jìn)口，進(jìn)口價格又頗高，渠道也單一，這就決定了天然氣還屬于一種稀缺資源。因此，除了一些實驗性的樣板之外，天然氣發(fā)電恐一時難以推廣。非化石類能源中的大部可再生能源在未來能源消費的增量中有望占據(jù)半壁江山，其價值實現(xiàn)的路徑主要是通過發(fā)電來實現(xiàn)，這一趨勢在未來還有望實現(xiàn)持續(xù)的增長，最初可再生能源的熱心倡導(dǎo)者乃是歐盟國家，后知后覺的其他發(fā)達(dá)國家自然不甘居后，其后發(fā)展中國家也開始大力推行可再生能源發(fā)電。

再來看一下水力發(fā)電。水電事業(yè)一直受到各國的青睞。但就目前態(tài)勢看來，水電開發(fā)潛力正日益趨于窮盡，歐美發(fā)達(dá)國家的開發(fā)利用程度已經(jīng)達(dá)到七成，未來發(fā)展的空間已經(jīng)不大了。中國水力發(fā)電能力一直比較雄厚，十年之內(nèi)開發(fā)利用程度有望超過發(fā)達(dá)國家，但超過這一臨界點，水力發(fā)電的邊際成本將開始增高，不再具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，屆時我國的水力發(fā)電潛力將趨近極限。這意味著我國作為首屈一指的水電資源大國，這方面的優(yōu)勢將風(fēng)光不再。

然后考察一下核能發(fā)電，日本福島核電站的事故曾一度使核能發(fā)電受阻，隨即又再度啟程。中俄印等國都有進(jìn)一步發(fā)展核能發(fā)電的打算，預(yù)計今后二十年內(nèi)核能發(fā)電量將會有一個大的增長，至少在近十年內(nèi)可望回升至福島事件之前的程度，之后將逐步放慢。因為歸根結(jié)底核能發(fā)電還受制于原料的稀缺以及放射性廢物的處置方法等問題。在“蹺蹺板”效應(yīng)的作用下，核能發(fā)電、水力發(fā)電開發(fā)潛力臨近極限，相關(guān)可替代之的非化石類能源在下一個十年間的作用將會有顯著的增加，預(yù)計在這期間里，將會有越來越多的發(fā)電原料由非化石類能源充當(dāng)，而煤炭消費增加的比例會所占較小。

非化石類能源的開發(fā)還有賴于政府的政策支持，這將是推動可再生能源使用的必備路徑，然而可再生能源的推廣更有賴于相關(guān)技術(shù)的突破性發(fā)展?？梢灶A(yù)料，今后十年里，在世界范圍內(nèi)，煤炭能源都將受天然氣的競爭，然而在亞洲太平洋地區(qū)，鑒于相比較于發(fā)達(dá)國家在能源開發(fā)和利用方面的后發(fā)性，以及經(jīng)濟(jì)快速增長對于能源的強(qiáng)勁需求和該地區(qū)的能源構(gòu)成性質(zhì)，煤炭仍然舉足輕重。十年之后，當(dāng)我國“調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式”的任務(wù)基本完成到位時，煤炭需求曲線將會下拐，天然氣等能源的使用將減少煤炭的使用，但減少的程度一時將不會像當(dāng)今的其他發(fā)達(dá)國家那樣顯著。

在核能發(fā)電與水力發(fā)電未來前景有限的情況下，風(fēng)能、太陽能等可再生能源將成為能源新寵，然而較高的使用技術(shù)條件抬高了它們的使用門檻。所以說，煤炭在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)仍然將是主流能源。

4 非煤能源的發(fā)展

將來煤炭的作用恐怕還是用在火力發(fā)電，因而電力的革命有可能對煤炭的出路產(chǎn)生一種“煮豆燃箕”的效應(yīng)。電力行業(yè)將會引起能源變革的領(lǐng)域最可能是智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)將會改變現(xiàn)有電力產(chǎn)生和儲存的方式，更易于接納新型的發(fā)電形式，更能包容非化石類能源，因而就會對火力發(fā)電特別是以煤炭為原料的火力發(fā)電產(chǎn)生顯著的“擠出效應(yīng)”。智能電網(wǎng)的運(yùn)用將會大大改變現(xiàn)有的能源利用方式，提高能源使用的效率，可再生能源的廣泛應(yīng)用將會驅(qū)動智能電網(wǎng)的發(fā)展。利用風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、生物能等可再生能源發(fā)電同傳統(tǒng)的一次性能源發(fā)電的方式不同，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電等發(fā)電形式比較起來，動態(tài)波動較大，缺少穩(wěn)定性。而智能電網(wǎng)恰好能夠?qū)⑦@些空間分散、時間波動大的欠穩(wěn)定電力加以智能化的集成與合理調(diào)配。利用網(wǎng)絡(luò)的共享性，人們可以互動式地通過智能電網(wǎng)分享能源或者提供能源消費需求。智能電網(wǎng)的發(fā)展也會反過來促進(jìn)可再生能源的開發(fā)與利用。目前歐洲電廠新裝機(jī)容量半數(shù)以上產(chǎn)能來自可再生能源，電力運(yùn)營商也正在把新能源投資比例提高到四分之三以上。

智能電網(wǎng)正處于試驗階段，目前許多國家和都在小規(guī)模地試行這類項目，北歐的丹麥已經(jīng)完整地試運(yùn)行了一個完整的智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)可以自動地調(diào)節(jié)人們的生活用電，使電能的利用得到最合理的安排，還可以自行調(diào)劑電能余缺，并且能集發(fā)、輸、用電為一體?？梢韵胂螅悄茈娋W(wǎng)的成功運(yùn)用，將有利于新能源的大發(fā)展，因為它有利于解決新能源發(fā)電不穩(wěn)定的問題和電能的儲存問題。這樣，煤電等傳統(tǒng)形式將會受到極大的挑戰(zhàn)，對此應(yīng)當(dāng)有所前瞻。

我們還應(yīng)當(dāng)關(guān)注一些能源開發(fā)前沿的動態(tài)，比如可燃冰就可能是一種很有前景的能源形式。一旦它能夠被開采利用，不僅能夠取代現(xiàn)有的化石能源，儲量可用千年，而且比傳統(tǒng)能源更加符合環(huán)保的要求。下一個可行的選項就是太陽能，從理論上推算，只須合理利用全球接受的萬分之一的太陽能，便能夠使全世界的能源需求得以滿足。再就是風(fēng)能，能其實就是轉(zhuǎn)換的太陽能，地表接受的陽光照射約有五分之一強(qiáng)變成了風(fēng)能。照目前態(tài)勢看，倘若地球上的風(fēng)能有百分之一拿來發(fā)電，則舉世能源來源無憂。還有個不可忽視的候選對象，那就是地?zé)帷Ｄ壳疤矫鞯娜蛱N(yùn)含的地?zé)崮芗s是煤炭所含熱能或石油所含熱能的幾億倍到幾十億倍，幾近用之不竭。而且用地?zé)岚l(fā)電比其他新能源的獲得成本都要低，開發(fā)潛力巨大。接下來就是海洋能，包括太陽、月亮引力作用所產(chǎn)生的潮汐能和波浪能以及溫差能甚至鹽度差能。還有一種最理想的燃料就是氫，其燃燒后產(chǎn)生的熱能為油、氣的三倍，并且它燃燒后的遺留物是水，不但不會污染壞境、還能為人所用，繼續(xù)造福于人類。安全性以及可移動性也很好，液態(tài)氫已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于航天事業(yè)。此外，像垃圾發(fā)電、污水發(fā)電以及生物發(fā)等一些具備節(jié)能和環(huán)保雙重效應(yīng)的能源利用形式也大有可為。但是，可再生能源和新能源等能源形式由于受發(fā)展條件的限制，一時還難以占據(jù)我國能源發(fā)展的主流地位，傳統(tǒng)能源尤其是煤炭還具有很大的發(fā)展空間。我們應(yīng)當(dāng)抓住時機(jī)，有所作為，在積極創(chuàng)造條件發(fā)展可再生能源與新能源的同時，主動開拓空間，采用先進(jìn)技術(shù)，搞好煤炭工業(yè)的轉(zhuǎn)型。

5 煤炭代替其他能源在我國前程遠(yuǎn)大

從總體上看，中國能源構(gòu)成的總格局是油氣短缺而煤炭富裕，所以以煤代油或者以煤代氣將是一條可行的能源發(fā)展路徑。另外，我國油氣能源的對外依存度居高不下，按照目前勢頭，煤炭資源的可用時間仍將長于油氣。無論從目前還是從長遠(yuǎn)的需求來看，中國發(fā)展以煤代油或者是以煤代氣都是可行的。目前，石油和天然氣淺層開發(fā)潛力漸小、深層開發(fā)難度增大、成本上升，而同時煤轉(zhuǎn)油、煤轉(zhuǎn)氣的技術(shù)條件日漸提高，煤炭儲量雄厚、市場廣闊，轉(zhuǎn)化前景還是非?？捎^的。

從國際經(jīng)驗看，石油這種能源之所以能夠成為各國的首選，是由于內(nèi)燃機(jī)被當(dāng)成了工業(yè)時代最重要的動力機(jī)械。當(dāng)前中國正處于工業(yè)化的重要時期，尤其是交通運(yùn)輸業(yè)仍是生產(chǎn)發(fā)展的重要條件，對石油仍有很大的需求，根據(jù)目前的供求關(guān)系，估計相當(dāng)一段時間里國內(nèi)石油價格還會在高位運(yùn)行。按照相同的道理，天然氣在國內(nèi)也有很大需求并且存在供求缺口，并且從價格上看也會氣隨油漲。僅是煤炭的價格基于儲量及經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的因素，估計今后不會大幅度上漲。因此從成本角度比較，把煤炭資源向油氣資源轉(zhuǎn)化從理論上講也將是今后一個可行的選項。

西方國家在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的階段石化工業(yè)都是一個重要的增長點。目前從生產(chǎn)到生活，發(fā)達(dá)國家化學(xué)工業(yè)占該行業(yè)世界總量的六成以上，而發(fā)展中國家尚不足四成，中國占比也較小，隨著“調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式”的進(jìn)程，中國高附加值的化工業(yè)前程遠(yuǎn)大。鑒于國內(nèi)外石油價格居高不下，今后新發(fā)展的煤基化工產(chǎn)業(yè)可能會產(chǎn)生出更多的石油替代品；又由于煤富氧，也便于制造含氧化合物，能夠填補(bǔ)含氧石化產(chǎn)品的短缺。此外，煤化工產(chǎn)品較之于油、氣，還有一種難以比擬的優(yōu)勢，就是煤具有獨有的特殊芳香結(jié)構(gòu)。譬如對煤炭進(jìn)行深度加工之后，便可以獲得碳纖維，作為一種高強(qiáng)度的新型材料，在包括許多新興尖端領(lǐng)域在內(nèi)的行業(yè)具有廣泛的適用性。煤還可以提煉出諸多化工產(chǎn)品，隨著煤基化工業(yè)的發(fā)展嗎，化工行業(yè)也將成為煤炭的消費大戶，煤炭將會由一種主要的燃料向工業(yè)原料轉(zhuǎn)型。

曾幾何時，我們對“節(jié)流”抓得很緊，對“開源”做得卻很不夠。在改革開放以前，有關(guān)部門總是從節(jié)約的角度告訴群眾，地球上的這種能源面臨枯竭，那種能源還只能開采幾十年，卻極少聽到開發(fā)新能源和可再生能源，盡管那時的科教片電影（大多數(shù)主題與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，很少見到有關(guān)基礎(chǔ)科學(xué)的）片頭總是帶有伴隨著激昂朗誦的片頭字幕“人類總得不斷地總結(jié)經(jīng)驗，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)?！睂嶋H上我們前面談到的任何一項技術(shù)突破，都足以改變整個世界現(xiàn)有的能源格局。從長遠(yuǎn)的觀點看，煤炭等化石類能源遲早要退出歷史舞臺，我們應(yīng)當(dāng)及早未雨綢繆，積極開發(fā)新能源，而使煤炭等石化類產(chǎn)品及早向化工原料方向轉(zhuǎn)化，積極推進(jìn)煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。這樣也符合環(huán)境保護(hù)和儲備生產(chǎn)原料的要求。技術(shù)創(chuàng)新永遠(yuǎn)是生產(chǎn)發(fā)展的推動力，它被生產(chǎn)需求所推動，反過來又會大大地作用于提高生產(chǎn)水平和效率。因此我們眼下一方面要抓好煤炭等傳統(tǒng)能源的有效利用，一方面要積極開發(fā)新能源和可再生能源，從而實現(xiàn)環(huán)境不斷改善和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的“雙贏”。

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