不少“煤改氣”城市,最后都被“找不到足夠的天然氣”搞得難以為繼

“其實燃煤發(fā)電對霧霾的‘貢獻’很有限。最主要還是散煤的燃燒”

實際上,美國90%的煤集中在發(fā)電領域,德國也有88%,而中國只有50%

中國最主要的能源支撐就是煤,治霾的核心問題還是應該研究好煤的清潔利用

這幾天,京津冀及其周邊地區(qū)又陷入了持續(xù)重污染霧霾天氣。

對于霧霾污染源的具體構成數(shù)據(jù),目前不同機構都有各自的意見。不過,對于造成國內(nèi)霧霾的“主犯”,無論是中科院張仁健的課題組,還是北京大學胡敏教授的課題組、清華大學姚強教授的課題組等,都一致認為是“化石燃料”——尤其是燃煤。

與此同時,2013年12月2日,由環(huán)保組織“綠色和平”與英國利茲大學研究團隊最新發(fā)布的《霧霾真相——京津冀地區(qū)PM2.5污染解析及減排策略研究》中也指出:煤炭燃燒排放出的大氣污染物是整個京津冀地區(qū)霧霾的最大根源。

確實,因霧霾四處作亂,近年來批判“煤在能源結構中比重過大”,呼吁大力發(fā)展清潔能源的聲音,無論在學界、政府還是公眾之中都時?？梢月牭健６本?、唐山、濟南、青島、荊州等城市,更相繼搞起“煤改氣”工程。北京更是提出“到2017年將設四大燃氣熱電中心,全面關停燃煤電廠”。

不過,在一些學者看來,這樣使用清潔能源,實在是有些“暴殄天物”。

更有學者指出,清潔能源還“難堪大任”,中國最主要的能源支撐就是煤,治霾的核心問題還是應該研究好煤的清潔利用。

“煤改氣”,問題不止“氣短”

提到使用清潔能源,很多人第一反應就是“大力發(fā)展天然氣”。確實,在一眾清潔能源之中,天然氣目前是被開發(fā)應用得最為廣泛的一種。電視里,中國與俄羅斯等國家簽訂大宗天然氣進口協(xié)議的新聞也讓人對天然氣在不久的將來大展拳腳充滿了期待。不過,花巨資引進天然氣的中國,是不是在“財大”之余就能變得“氣粗”了呢?

清華大學熱能工程系教授姚強算了這樣一筆賬:“我們國家目前的能源消費結構大概60%～70%是煤,17%～20%是石油,5%～6%是天然氣,核能、其他可再生能源等加起來不到10%。而國際上大概30%多一些是煤,33%是石油,25%左右是天然氣,剩下10%左右是其他能源。2020年,之前簽約的各國天然氣都進來了,加上我們自己開采的,也就4000億立方米。也僅僅能夠占到我們能源消費結構的10%,仍遠遠低于25%的國際水平。”

實際上,不少大力發(fā)展“煤改氣”的城市,最后都被“找不到足夠的天然氣”搞得難以為繼。北京搞“四大燃氣熱電中心”,在清華大學熱能工程系教授、中國工程院院士倪維斗看來,是“也只有首都才有這種便利條件能這么搞”,從全國的實際情況來講根本不現(xiàn)實。

使用天然氣,“氣短”并不是唯一的問題。倪維斗院士解釋說,中國北方的能源供應一般是“熱電聯(lián)供”,發(fā)電和供暖要同步進行,并且每種能源產(chǎn)生的電量和熱量的比率是相對固定的。跟煤相比,天然氣的電熱比更高,即在供同樣多熱量的情況下,需要燒更多的天然氣,而北京每年供熱的量是相對固定的,所以,用的氣就更多了。

倪維斗院士接著說,天然氣雖然是清潔能源,但也只是“相對清潔”,如果不是在純氧環(huán)境中高溫燃燒,同樣會和空氣中的氮氣發(fā)生反應產(chǎn)生會導致霧霾的氮氧化物,“用天然氣代替燃煤發(fā)電,天然氣再清潔也架不住用得多。這樣算下來,產(chǎn)生的氮氧化物可能比之前還多。”

清潔能源一定“清潔”嗎?

天然氣雖然清潔,畢竟也屬于“化石能源”。那么,太陽能、風能這些看起來更加“綠色”的清潔能源呢?

對于評估一種能源對于環(huán)境的影響,倪維斗院士提出了“全生命周期分析”的概念,考慮的層面不光是能源的使用層面,還要從采集層面考慮能源的清潔性:“比如說太陽能,太陽能使用過程確實不產(chǎn)生污染物,但是做太陽能設備是非常耗能的。做太陽能板,用單晶硅、多晶硅,這些東西很耗能的。純度很高的硅體,煉一噸要用好幾十萬度電。”

相對而言,風能在前期采集過程中的能耗相對低一些。然而,在風能發(fā)電如何進入電網(wǎng)這個環(huán)節(jié),又出現(xiàn)了問題。“風電,包括太陽能發(fā)電也是,發(fā)多少電取決于‘老天爺’——風大風小,晴天陰天,都會影響發(fā)電多少。但本身電網(wǎng)的需求是要求‘可控’——需要電多就得多發(fā)一些,需要電少就少發(fā)一點。一般現(xiàn)在燃煤電廠都是可控的?？梢远喟l(fā)可以少發(fā)。但是風電的話,電網(wǎng)的需求跟老天爺不一定‘匹配’。發(fā)電和送電是要同步的,不能說存起來,現(xiàn)在還沒有很好的技術來存電。如果能存起來,那么可以解決很多問題。現(xiàn)在風電的規(guī)模越來越大,但是電網(wǎng)與之相匹配的即發(fā)即用的系統(tǒng)沒建立起來。”倪院士坦言,在現(xiàn)有技術條件下,風電想接入電網(wǎng),不但要有大量的設備調(diào)整,同時電網(wǎng)內(nèi)原有的很多火力發(fā)電廠也要針對風電的波動來調(diào)整自己的發(fā)電量,涉及變動的地方太多,更需要很多備用機組來待命,“有的電網(wǎng)方面的人,直接就管風電叫做‘垃圾電’‘劣質(zhì)電’,電網(wǎng)接納風電的積極性一直不高。”

煤也可以是清潔的,治霾的核心問題還是應該好好研究煤的清潔利用

至于煤炭是霧霾“禍首”的看法,倪維斗院士雖然也認可,但他覺得如果因此來限制燃煤發(fā)電,明顯是“板子沒打?qū)ζü?rdquo;:“其實燃煤發(fā)電對霧霾的‘貢獻’很有限。最主要還是散煤的燃燒。”

姚強教授也認可倪院士的觀點:“散煤是什么?比如家家戶戶燒的煤球、蜂窩煤,還有一些自己供暖的小鍋爐,那個小爐子要去控制它的二氧化硫、氮氧化物等的排放,是很難的。我計算過,沒有減排控制的400萬噸散煤造成的污染物,大概和2000萬噸進行了集中減排處理的煤造成的污染物是相當?shù)摹?rdquo;實際上,在美國,90%的煤都集中用在發(fā)電領域,德國也有88%。而中國,這個數(shù)字只占50%。

“煤不一定就是臟的。你可以很好地利用潔凈煤技術,包括脫硫脫硝、煤的汽化液化等潔凈煤技術,完全可以在相同的煤炭使用的情況下,污染物減少至少一半,甚至能達到80%～90%。”姚強教授介紹說,現(xiàn)在在國內(nèi),已經(jīng)有一些燃煤電廠的污染物排放接近甚至達到了天然氣的排放標準,上海外高橋第三發(fā)電廠的排放量之少甚至達到了世界第一。

“清潔能源的概念是什么?是不是排放污染物少?如果能通過技術減少煤炭使用時的污染物排放量,能說它就不清潔么?”倪維斗院士指出,控制霧霾,對煤不能一刀砍死。因為煤的總量太大了,占到70%多的比重。中國最主要的能源支撐就是煤,核心問題還是應該研究好煤的清潔利用。

清潔能源要“巧用”

煤炭要清潔利用,同時倪維斗院士認為,目前還“難堪大任”的清潔能源,從長遠角度來看也需要發(fā)展,問題是要“巧用”,要發(fā)揮其最大價值。

“像天然氣、風電、太陽能電這樣的清潔能源,更適宜用分布式能源系統(tǒng)來解決——發(fā)電系統(tǒng)不一定是大電網(wǎng),比如清華大學搞一些機器設備,能發(fā)電、冬天能供熱,夏天能供冷。以天然氣為主,可以加上風電、太陽能、地熱能等,自己形成一個小網(wǎng)。基本上自給自足,實在不行再用電網(wǎng)電。”

倪維斗院士介紹的這種擺脫電網(wǎng),“自立門戶”的分布式能源系統(tǒng),基本構成是一個發(fā)動機(按照發(fā)電規(guī)模可以采用內(nèi)燃機或燃氣輪機)用天然氣為一個區(qū)域發(fā)電,同時該區(qū)域的風電、太陽能、地熱等都可以耦合進來,完成不同種來源供電的小平衡。而如果分布式能源系統(tǒng)形成規(guī)模,一個個小系統(tǒng)之間還可以就近連接起來,形成區(qū)域間的能源互補利用。“所以說,天然氣的價值在于它不僅僅本身是清潔能源,它其實還具有帶動其它清潔的可再生能源應用的潛力——就是通過分布式能源系統(tǒng)把各種可再生能源帶起來。這才是天然氣最能發(fā)揮作用的地方。”

治霾者說:不要把治霾和發(fā)展對立起來

近期,一部中篇小說《霾來了》,讓河北省廊坊市環(huán)保局副局長李春元受到了環(huán)保界和文學界不少關注。小說一開篇,就寫了一名環(huán)保局長因為治污預算被挪用與上級領導爭執(zhí),最終被撤職的故事。

如今治霾成為共識,在山東省環(huán)保廳廳長張波看來“現(xiàn)在開展工作比原來要順利多了。”張波說,“治霾不單純是環(huán)保部門一家的工作了,任何一項工作一旦上升到黨委政府的重中之重的時候,總歸是要順利得多。”

李春元同樣感受到了這樣的變化。近期他幾乎天天都有跟治霾減排有關的工作和會議——學校、老社區(qū)的小鍋爐要拆,供熱煤改電、煤改氣的工作要安排……加班的時間比前段時間幾乎多了一倍。身體上很疲勞,但是他現(xiàn)在做事情覺得“痛快”:“現(xiàn)在環(huán)保部門該有的職權都有了:說讓你整改你就得整改,說一票否決我們就能一票否決。哪怕上百億的大項目,我們拿環(huán)評說話,不合格就是能給你叫停!以前還有‘未批先建’這樣的事情,現(xiàn)在他們也不敢了。”

至于小說?李春元笑了笑:“工作都忙不完,小說以后再寫吧。”

治理霧霾的“大環(huán)境”在變好,但是有些矛盾并沒有解決。

“這個矛盾就是發(fā)展中國家和地區(qū)的經(jīng)濟結構與治霾減排之間的一些矛盾。”張波認為,以目前中國的現(xiàn)狀,還無法簡單照搬當年發(fā)達國家的治霾經(jīng)驗。

“像我們這種發(fā)展中國家和地區(qū)要想治理污染,一定是伴隨著產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整來進行的。”張波覺得當下的環(huán)保問題,往往還是一種“關系”問題——發(fā)展與環(huán)境、局部與整體、眼前與長遠的關系,任何一種關系都要處理好,“有人覺得我們的工作妨礙經(jīng)濟發(fā)展,希望我們停手;也有人嫌我們工作做得‘太慢’,恨不得一下把所有那些污染企業(yè)都關停了才好。但這兩個極端我們都不能做,我們要找好其中的平衡點。”

張波用山東省從2013年開始實施的一個8年累計減排50%污染物的計劃做例子:“8年,要分4個臺階。明確公布每個臺階的標準,污染企業(yè)直接就能看到自己8年之后會是怎么樣。企業(yè)自己就得盤算盤算,究竟能不能爬上這個臺階?如果能爬上去,就要考慮現(xiàn)在是不是就對設備進行升級換代,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構;如果爬不上去,算算自己能爬到哪一階?實在不行我就不干啦,我換個活法。政府這種做法,實際上給社會、給企業(yè)一個預期,讓他們明確知道每年會怎么樣,給他們未來的選擇起了一個很好的引導作用。同時也淘汰了落后產(chǎn)能,引導和倒逼產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整。”

“平衡”是一個“技術活”,但也有人認為,改變發(fā)展與環(huán)保對立的觀念,則是一個更好的出路。清華大學熱能工程系的姚強教授就持有這樣的觀點:“假如要求電廠對燃煤過程脫硫脫硝,進行非常嚴格的控制,最終排放達到天然氣的標準,我們計算過,即便完全從零開始,電價成本的上升每度電也就增加幾分錢。如果是在現(xiàn)有水平在達到剛才說的標準的話,可能只有零點幾分錢。這個大家承受不了么?總比買口罩買凈化器便宜吧?這些事情從技術上已經(jīng)完全成熟了,我覺得最重要的還是觀念。”

不如每天點名霧霾污染大戶

今年8月,霧霾重災區(qū)“京津冀”曾分別公布了本地的霧霾污染源構成比例。其中,北京公布的本地污染源中,機動車、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)和揚塵分別占31.1%、22.4%、18.1%和14.3%。不過,2013年12月30日,中科院大氣物理研究所研究員張仁健及其課題組公布了他們研究得來的北京PM2.5的6個重要來源,分別是土壤塵15%、燃煤18%、生物質(zhì)燃燒12%、汽車尾氣與垃圾焚燒4%、工業(yè)污染25%和二次無機氣溶膠的26%。報告一出,其中“汽車尾氣與垃圾焚燒4%”這一項數(shù)據(jù)立刻引起了輿論的爭議和質(zhì)疑。

雖然關于霧霾污染源的一些分析調(diào)查引發(fā)了輿論爭議,統(tǒng)計數(shù)據(jù)相互“掐架”,但清華大學熱能工程系專攻細顆粒研究的姚強教授認為,關于霧霾、關于PM2.5的相關調(diào)查報告,還是應該多公布一些。

“我大概1999年回到清華就開始接觸PM2.5的研究,我們申請的第一個基金就是去做細顆粒的研究。”姚強教授表示,在學術層面,中國關于PM2.5的研究進度其實并不比歐美落后。但是在公眾層面對于PM2.5的了解就相對比較晚了,而這也讓我們錯過了很多控制霧霾的好時機。

“我們現(xiàn)在要做的,不光是公布霧霾的調(diào)查結果,更應該公布一些其他的內(nèi)容。比如有個事情我一直希望各地方有關部門可以做的,那就是每天公布當?shù)刈畲蟮?、或者前十大污染?你看他們坐得住坐不住。老板天天被點名。就像2013年年初,很多人都說汽車尾氣的事兒,你看汽車工業(yè)協(xié)會就趕緊出來說了‘我們汽車不是最主要的問題’,兩大石油公司也出來說‘我們愿意改進我們的油品’,這就是好事啊。這個東西具體到各個環(huán)保局就是排放清單,排放清單他們一直都是有的,都很清楚大的排放戶都是什么情況的。老說河北鋼鐵排放多,到底多少?一公布,他們會認真去做。老百姓都在盯著嘛,輿論的壓力也是很大的。這些大戶一減下來,可能總體污染的20%～30%就減掉了。”

除了環(huán)保部門,姚強教授認為衛(wèi)生部門也應該參與到霧霾相關數(shù)據(jù)的公布上來:“衛(wèi)生部門可以公布的,就是每天各大疾病的發(fā)病率,特別是跟呼吸道、心血管、肺有關的發(fā)病率。公布了以后,特別是跟天氣一結合,老百姓也會更加重視問題。