如何提升煤制燃料產(chǎn)業(yè)的定位

文 | 朱彬彬

作者系石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院能源化工處副處長

煤制燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到各方制約、嚴(yán)重停滯；該產(chǎn)業(yè)對我國能源安全的保障具有重要現(xiàn)實(shí)意義，但外部性顯著，應(yīng)加強(qiáng)國家層面的頂層設(shè)計。

我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)特別是煤制燃料產(chǎn)業(yè)始于“十五”。十幾年來，業(yè)界對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必要性、戰(zhàn)略意義、定位等認(rèn)識始終存在諸多爭議，產(chǎn)業(yè)始終被定位于“示范”、“升級示范”，其在能源體系中的地位也始終是“技術(shù)儲備”、“產(chǎn)能儲備”。由于政策未形成合力，產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到各方制約、嚴(yán)重停滯。

在新的歷史方位下，有必要進(jìn)一步明確煤制燃料在我國能源革命中的戰(zhàn)略前突地位，提升產(chǎn)業(yè)定位，完善政策體系，促進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展。

交通能源自主化是能源革命焦點(diǎn)問題

能源革命的起因?qū)嵸|(zhì)是我國能源發(fā)展現(xiàn)狀存在兩個突出矛盾，一個是不安全，一個是不低碳。從宏觀形勢判斷，這兩大矛盾在不同歷史階段的重要性不同：在2020至2040年，不安全將是我國能源體系的主要矛盾；在2040年至2060年，不低碳將是我國能源體系的主要矛盾。

我國能源總體自給率始終維持高位，能源安全問題實(shí)際是油氣安全問題。隨著人民生活水平的提高，汽車消費(fèi)將成為剛性需求、成為“人民對美好生活的向往”的一部分，油氣消費(fèi)仍有一定增長空間并將長期維持高位。我國石油消費(fèi)總量中的70%依賴進(jìn)口，60%依靠海上通道運(yùn)輸，50%需通過馬六甲海峽，40%來源于國際政治安全熱點(diǎn)區(qū)域，這個“7654”困局已成為我國經(jīng)濟(jì)社會實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量發(fā)展、人民享受更美好生活的突出短板。

長期以來，煤炭在我國能源體系中始終承擔(dān)保障性角色，為我國能源缺口“兜底”，對我國實(shí)現(xiàn)快速工業(yè)化和城鎮(zhèn)化提供了重要支撐。隨著對氣候變化問題的關(guān)注與參與，我國也加入了全球能源的低碳化進(jìn)程，安全和低碳這兩個價值觀的沖突順理成章地聚焦到煤炭上。在不同的低碳化路線中，逐步降低能源結(jié)構(gòu)中煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)的比重是最主要、也是最有效益的一條路線。

從上述分析的能源體系的兩個矛盾看，我國能源革命的實(shí)質(zhì)是要實(shí)現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)變，一是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤基向可再生基的轉(zhuǎn)變，一個是移動交通能源實(shí)現(xiàn)對外高度依賴向?qū)ν膺m度依賴轉(zhuǎn)變。

電力系統(tǒng)逐漸由以煤電為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐钥稍偕茉措娏橹鳎@一轉(zhuǎn)變方向在政府、企業(yè)、學(xué)者、社會各方面已經(jīng)形成了廣泛共識；主要爭議之處在于這一轉(zhuǎn)變過程的限度如何，速度和節(jié)奏如何把握等。共識得以形成的根本原因在于，電力系統(tǒng)可再生化是一條同時滿足低碳和安全兩個價值觀的路線。

而移動交通能源自主化如何實(shí)現(xiàn)，就算是在方向上、甚至在移動交通能源要不要自主化這個問題本身，都存在較多爭議，各界認(rèn)識并不統(tǒng)一，因而在產(chǎn)業(yè)實(shí)踐上也較為混亂，難以形成合力。難以形成共識的根本原因在于，移動交通能源自主化目前尚不存在一條同時滿足低碳和安全兩個價值觀的可行路線。

煤制燃料是交通能源自主化正確選擇

從目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢看，移動交通能源自主化主要有以下三種備選路線：一是移動交通電氣化，二是生物質(zhì)液體燃料替代，三是移動交通的氫能化，四是煤制氣液燃料替代。

移動交通電氣化，即以電動汽車替代燃油汽車，這一轉(zhuǎn)變方案高度依賴于電池儲能技術(shù)。由于存在以下三個方面的問題，這一方向不能作為移動交通能源自主化的主導(dǎo)方向，只在局部具有戰(zhàn)術(shù)意義。

一是關(guān)鍵金屬資源總量受限。每100萬輛電動汽車約需要1.5萬噸鋰，全球鋰探明儲量約1400萬噸（金屬鋰），其中約90%是較難開發(fā)的鹽湖鋰鹽，全球鋰儲量僅約對應(yīng)于10億輛電動汽車保有量，若全球都采用電池化方式解決交通能源問題，即使對鋰資源進(jìn)行掠奪式、枯竭式開發(fā)也難以支撐。從汽車發(fā)展歷史看，電池汽車并不是新技術(shù)、而是在歷史上被淘汰的技術(shù)路線，未來也不會是交通能源的發(fā)展趨勢。未來，電網(wǎng)可再生化對儲能的需求將與電動汽車的儲能需求爭奪關(guān)鍵金屬資源。

二是移動交通電氣化無助于解決能源安全問題。鋰的生產(chǎn)主要在國外，2017年我國鋰對外依存度超過80%，從經(jīng)濟(jì)意義的鋰資源儲量分析，這一依存度改變的可能性較小。移動交通電氣化只是把一個原油對外依存度70%的問題轉(zhuǎn)化成了一個鋰資源對外依存度80%的問題，無助于解決能源安全問題。

三是鋰的大規(guī)模使用存在潛在的生態(tài)風(fēng)險。鋰的大規(guī)模使用（百萬噸級）并無先例，人類對其對生態(tài)環(huán)境的破壞性缺乏足夠認(rèn)識。醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，低濃度的鋰即可對人的神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生毒害影響。鋰在地殼中的自然豐度極低，例如鋰在土壤中的自然含量約為25ppm，低于鉻（70ppm）、鎳（50ppm）、鉛（35ppm）、鋅（90ppm）、錳（1000ppm）；鋰在陸地植物中的含量約為0.1ppm，低于鉻（0.2ppm）、鎳（3ppm）、鉛（2.7ppm）、鋅（100ppm）、錳（630ppm）；鋰在人體中的含量約為0.02ppm，低于鉻（0.4ppm）、鎳（1ppm）、鉛（1.6ppm）、鋅（240ppm）、錳（1.1ppm）。由于整個生物圈都適應(yīng)于低鋰含量的自然環(huán)境，鋰的大規(guī)模利用及隨之而來的大規(guī)模廢棄和污染存在潛在的生態(tài)風(fēng)險。

生物質(zhì)液體燃料替代路線是以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)類油液體燃料，這一路線就其實(shí)質(zhì)而言應(yīng)當(dāng)分為作物（含糧食作物和非糧作物）液體燃料和農(nóng)業(yè)廢棄物液體燃料兩類，目前的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐中有意或者無意地將這兩者混為一談，混淆了不同性質(zhì)的問題。

由于植物光合作用效率低于3%，作物液體燃料最終輸出能量的效率與太陽輻射的比值為1%左右，這與光伏發(fā)電12%的效率存在數(shù)量級差別，這從根本上決定了作物液體燃料從是一條極為低效的技術(shù)路線。

作物液體燃料將直接與糧爭地，每生產(chǎn)1000萬噸作物液體燃料，約需要作物約3000萬噸，對應(yīng)于占用耕地6000萬畝。我國人均耕地面積僅為1.5畝，與美國（7.2畝/人）、巴西（5.8畝/人）差距巨大，“耕地-糧食-人口”處于緊平衡，不能盲目借鑒這兩個國家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。陳化糧等問題僅是由于管理不善造成的階段性問題，隨著糧食儲備系統(tǒng)信息化、智能化水平提高，陳化糧將成為歷史，不足以作為中長期能源發(fā)展的依據(jù)。

農(nóng)業(yè)廢棄物制液體燃料的主要問題是兩個，這兩個問題都是難以克服的。一是農(nóng)業(yè)廢棄物的原料更加分散，其收集、運(yùn)輸過程的能源消耗大大增加，全過程凈輸出能量更低，經(jīng)濟(jì)效率也更低。二是纖維素、木質(zhì)素的生產(chǎn)技術(shù)并未成熟，工藝過程也決定了其具有高消耗、高污染的特性。

氫能是交通能源的另一可選方案，該方案早在20世紀(jì)70年代即已提出。氫能的局限主要由以下兩點(diǎn)構(gòu)成：一是氫能的儲存和分配問題難以經(jīng)濟(jì)地解決。儲存和分配的難度是由氫氣的物理化學(xué)性質(zhì)決定的，氫氣極難液化，壓縮到可接受的能量密度需要耗費(fèi)大量電力及罐體金屬材料，其他化學(xué)或吸附方式的儲氫都會大幅度降低其能量密度。

二是氫氣的安全隱患使得其社會轉(zhuǎn)軌難度大。氫氣的可燃濃度范圍很寬（4%-75%），使其點(diǎn)燃的最小能量約是石油和天然氣的二十分之一。氫腐蝕使其對儲存和輸送的金屬管道造成損傷的概率增加。這些特性均使得氫氣配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和成本均成倍提高，社會可接受性也存在疑問。

由于上述的兩方面原因，氫能得以經(jīng)濟(jì)利用至少是20年之外的事情。想依靠這一技術(shù)路線來解決我國交通能源自主化問題是遠(yuǎn)水難救近火。

綜上所述，煤制氣液燃料是唯一現(xiàn)實(shí)途徑。

煤制氣液燃料項目示范和產(chǎn)業(yè)示范從技術(shù)角度而言已經(jīng)成功，工藝技術(shù)基本成熟。目前累計建成各類煤制油產(chǎn)能近1000萬噸/年，煤制天然氣產(chǎn)能約50億方/年，其各類消耗、排放指標(biāo)已經(jīng)取得巨大進(jìn)步并趨于穩(wěn)定。在煤直接液化、煤氣化、費(fèi)托合成、合成氣甲烷化等的工藝設(shè)計、工程建設(shè)、工廠運(yùn)行方面積累了大量的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)人才。廢氣、廢水、廢渣治理水平逐步提升，產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境影響穩(wěn)步下降。煤制油、煤制天然氣完全成本已經(jīng)分別降至5000元/噸、2元/方，處于社會可以接受的邊際成本范圍。

在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行適度規(guī)模煤制燃料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，將進(jìn)一步降低設(shè)備制造成本、優(yōu)化運(yùn)行水平，大幅降低油氣對外依存度，提升交通能源自主化程度，降低特殊情形下能源應(yīng)急保障的難度。對應(yīng)于2億噸油氣當(dāng)量的煤制燃料，其固定資產(chǎn)投資規(guī)模約為2萬億元，這一能源轉(zhuǎn)型成本遠(yuǎn)低于電動汽車、氫燃料汽車等所需要的技術(shù)研發(fā)和配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

進(jìn)一步深化對煤制燃料產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識

煤代油氣是我國能源化工產(chǎn)業(yè)實(shí)踐中已經(jīng)長期存在并且依然長期存在，這是我國能源發(fā)展歷程的歷史邏輯。我國先后發(fā)展了主要基于煤炭原料或者由煤炭原料路線大規(guī)模補(bǔ)充的電力系統(tǒng)、合成氨工業(yè)、甲醇工業(yè)、烯烴工業(yè)、纖維單體工業(yè)，這些在世界其他國家的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐中都從未有過。同樣的道理，我們也可以發(fā)展中國特色的煤制油氣工業(yè)，而不能因?yàn)閲H比較的“前所未見”就放棄這一產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

煤制燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展將從如下三個方面降低煤炭利用環(huán)境影響，提升煤炭利用水平。

煤制燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展將促進(jìn)煤炭集中利用。煤炭利用環(huán)境影響的管控的難度與煤炭利用主體的數(shù)量大大相關(guān)。煤制燃料單體項目的用煤量高達(dá)幾百萬至上千萬噸級，遠(yuǎn)高于燃煤電廠，更遠(yuǎn)高于工業(yè)鍋爐、散燒燃煤等。煤制燃料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將大大減少煤炭利用主體，降低煤炭的終端用量，有利于煤炭利用環(huán)境影響的集中管控。

煤制燃料產(chǎn)業(yè)將降低大氣污染物排放。煤制燃料產(chǎn)業(yè)大部分用煤進(jìn)入氣化系統(tǒng)深度脫除硫等污染物，工藝系統(tǒng)的二氧化硫、氮氧化物等的排放幾乎為零，配套熱動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)超低排放，大大降低了煤炭利用的大氣污染物排放。

煤制燃料產(chǎn)業(yè)將降低煤炭運(yùn)輸過程污染。煤制燃料將煤炭集中于生產(chǎn)側(cè)完成清潔化，將煤炭運(yùn)輸轉(zhuǎn)化為了油氣管道運(yùn)輸，大大降低了運(yùn)輸能耗，同時大大降低了運(yùn)輸過程造成的粉塵等污染。

我國煤炭產(chǎn)業(yè)資產(chǎn)總計約5萬億，其中國有控股4萬億。如果十年之內(nèi)煤炭利用規(guī)模過快下降，將導(dǎo)致煤炭產(chǎn)業(yè)快速萎縮。同時，煤炭市場的劇烈變化將導(dǎo)致煤炭價格變化，從而導(dǎo)致相關(guān)能源企業(yè)所擁有的資產(chǎn)和礦產(chǎn)資源價值重估，造成國有資產(chǎn)快速貶值，并可能由此引發(fā)系統(tǒng)性金融風(fēng)險。

此外，煤炭產(chǎn)業(yè)直接從業(yè)人員約40萬人，加上間接就業(yè)、家庭聯(lián)系等，行業(yè)的快速萎縮將直接影響上百萬人，造成大量摩擦性失業(yè)。對于一些資源依賴型地方，也可能由于煤炭產(chǎn)業(yè)的快速萎縮而重回貧困。

適度進(jìn)行煤制燃料的產(chǎn)業(yè)化，有利于我國煤炭產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過渡，對產(chǎn)業(yè)相關(guān)企業(yè)、地方、人員造成的沖擊相對較小。

人口老齡化是未來幾十年我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要變量。當(dāng)前，我國消費(fèi)的進(jìn)口油氣是由大量勞動力輸出交換而來，這一交換模式依賴于較高的現(xiàn)時勞動流量。未來，我國勞動力人口將呈斷崖式下降，這一交換模式將不可持續(xù)。煤制燃料的實(shí)質(zhì)是以當(dāng)前的重資產(chǎn)投資獲得未來低現(xiàn)時勞動流量消耗的清潔能源，是一種勞動流量的儲存方式，有利于積極應(yīng)對人口老齡化的趨勢。

正確認(rèn)識煤制燃料產(chǎn)業(yè)的碳排放問題

煤制燃料的碳排放并不是凈增量，要從促進(jìn)能源體系調(diào)整、推動經(jīng)濟(jì)貿(mào)易實(shí)現(xiàn)再平衡的高度全面認(rèn)識煤制燃料的碳排放問題。

目前我國能源大平衡的現(xiàn)狀是，通過燃燒煤炭發(fā)電獲得基礎(chǔ)能源價格優(yōu)勢，與廉價勞動力優(yōu)勢合并形成貿(mào)易成本優(yōu)勢，從而大量出口能量密集、勞動密集的產(chǎn)品，換取外匯用來購入大量石油、天然氣，形成了大進(jìn)大出的貿(mào)易格局。從能源角度看這個貿(mào)易格局的實(shí)質(zhì)，是以外貿(mào)出口中隱含的燃煤交換了進(jìn)口的石油天然氣。這一交換過程對我國碳排放極為不利，因?yàn)槿济哼^程、石油天然氣利用過程的碳排放都發(fā)生在本土，是二次迭加的碳排放過程。當(dāng)前我國外貿(mào)隱含碳排放占我國整體碳排放的五分之一至四分之一。煤制燃料將推動實(shí)現(xiàn)我國貿(mào)易再平衡，有效減少碳排放的二次迭加。

2016年電力行業(yè)消耗煤炭約18億噸，燃煤發(fā)電4萬億度、占全行業(yè)發(fā)電量的65%。根據(jù)《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略（2016-2030）》，我國2030年至2050年能源消費(fèi)總量穩(wěn)定在60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、可再生能源比例分別達(dá)到20%和50%，意味著可再生電力分別達(dá)到4萬億度和10萬億度，這將對燃煤發(fā)電形成巨大的擠出效應(yīng)，即：至2030年燃煤發(fā)電減少約2萬億度、減少煤炭消耗9億噸，至2050年燃煤發(fā)電基本歸零、再減少煤炭消耗9億噸。只需將擠出電煤的50%用于煤制燃料，即可在2030年提供1億噸油氣當(dāng)量清潔交通能源。煤發(fā)電和煤制燃料是煤炭清潔高效利用的一體兩面，煤炭利用方式的轉(zhuǎn)變并不影響整體煤炭減量及碳減排的大局。

加強(qiáng)煤制燃料產(chǎn)業(yè)頂層政策設(shè)計

煤制燃料產(chǎn)業(yè)其外部性極其顯著，必須加強(qiáng)國家層面的頂層設(shè)計。目前《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》僅是國家發(fā)展改革委和國家能源局的部門規(guī)劃，“頂層設(shè)計不夠頂”，難以實(shí)現(xiàn)國土、環(huán)保等部門的政策協(xié)調(diào)，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)發(fā)展困難重重，嚴(yán)重停滯。應(yīng)參照車用乙醇汽油推廣實(shí)施方案，由相關(guān)部委協(xié)調(diào)設(shè)計、統(tǒng)籌推進(jìn)。產(chǎn)業(yè)涉及的用水指標(biāo)、用煤指標(biāo)、能耗指標(biāo)、污染物排放總量指標(biāo)、用地指標(biāo)、碳排放指標(biāo)等，由頂層設(shè)計根據(jù)優(yōu)化的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)籌配置，破除條塊分割體制造成的發(fā)展障礙。

產(chǎn)業(yè)定位是一切產(chǎn)業(yè)政策體系的出發(fā)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)從國家層面明確煤制燃料產(chǎn)業(yè)在能源革命中的如下兩個定位：一是將煤制燃料定位為我國交通能源自主化的主導(dǎo)路徑，其產(chǎn)業(yè)定位高于電動汽車、氫燃料汽車、生物液體燃料等。二是將煤制燃料定位為兩大能源轉(zhuǎn)型路徑之一，其產(chǎn)業(yè)定位與電力系統(tǒng)可再生化同等重要。

根據(jù)上述第一個定位，應(yīng)當(dāng)參照電動汽車發(fā)展、氫燃料汽車發(fā)展、生物質(zhì)液體燃料發(fā)展等目前采取的政策措施，賦予煤制燃料同等的政策地位，包括消費(fèi)稅減免、價格補(bǔ)貼等。

根據(jù)上述第二個定位，應(yīng)當(dāng)參照風(fēng)電、光伏、水電等可再生電力在電力發(fā)展中的差別化政策，在油氣發(fā)展中賦予煤制燃料同等的政策地位，包括全面統(tǒng)籌全國產(chǎn)能建設(shè)計劃，制定差異化入網(wǎng)油氣價格，制定煤制油氣全額入網(wǎng)消納計劃。

以遠(yuǎn)離人口聚集區(qū)域，環(huán)境容量充足，煤炭資源儲量大、品質(zhì)好，水資源足以支撐等為基本依據(jù)，在全國范圍內(nèi)遴選基礎(chǔ)條件好的適宜地區(qū)，集中建設(shè)4至5個大型煤制燃料基地，單體基地聚集規(guī)模達(dá)到2000至3000萬噸油氣當(dāng)量。為兼顧分散環(huán)境壓力和發(fā)揮規(guī)模效益，基地布局應(yīng)采用煤氣化龍頭適度分散、下游合成輸配中心集中的方式。