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旧作重温丨追根刨底大气污染 燃气发电也并不“清白”

文章来源:能见派 作者:陶光远 点击:次 时间:2016/12/23 9:11:56

“能见派”曰:

这是陶光远先生的一篇旧作,在漫天雾霾里拿出来重温,最大的意义是,进一步认识到大气污染问题的复杂性,任何选择也都不可能是非黑即白。

将烧煤炭改为烧天然气,简称为煤改气。在中国,煤改气的初衷是为了减少燃煤产生的大气污染,其次亦可减少二氧化碳的排放,有利于全球气候保护,其本意很好。

对大型热电站、热电联供站或供热中心进行煤改气的改造在中国是一个已经争议了好几年的话题。最近煤改气有了大规模扩大的趋势。

衡量一项政策是否合理,是不是好,应该有定量的指标来衡量。在能源领域,全球公认的主要定量指标有4个:

1) 经济效益;

2) 能源安全;

3) 环境保护;

4) 气候保护。

下面以比较有代表性的华北市场为例进行分析。

从第1项指标——经济效益上看,市场天然气价格为3元/立方米左右(家庭用天然气价格有政府补助),1立方米天然气的热值为10千瓦时左右,按单位热值计,天然气的市场价格为0.30元/立方米左右。

而5500大卡的煤炭价格在480元/吨左右,按单位热值计算,为480元/吨÷(5500大卡/公斤*1.162千瓦时/1000大卡)÷1000公斤/吨=0.075元/千瓦时。即:按一次能源的单位热值计算,天然气的价格是煤炭的4倍左右。

燃气-蒸汽联合循环发电+输变电的最高效率为50%左右,燃气发电的一次能源成本为0.30元/千瓦时÷50%≈0.6元/千瓦时;燃煤发电+输变电的最高效率为40%左右,比燃气低20%左右,燃煤电力的一次能源成本为0.075元/千瓦时÷40%≈0.19元/千瓦时。燃气发电的一次能源成本比燃煤发电要高0.40元/千瓦时左右。

如果是热电联供用于供暖,则由于燃气热电联供的总热效率高,虽然燃气热电联供发电比例高,其单位热值的供热量仍与燃煤电站基本相当。

因此,是发电还是热电联供,对燃气发电与燃煤发电成本差异的影响不大。

按照第1个指标——经济效益,天然气发电比煤炭发电成本差得多,单位发电量的一次能源成本差距居然达到了3倍左右。

现在我们看第2个指标——能源安全。

中国的煤炭资源储藏丰富,主要是自产,进口量占总用量的5%左右,国内煤炭生产能力过剩,因此无能源安全之虞。

而中国天然气的储量和产量按人均计算,都很匮乏,现在总用量的30%左右是进口的,趋势是上升,而且有相当一部分是用液化天然气船跨越远洋进口的。

2015年12月,由于装载进口液化天然气的船没有及时到达,京津冀部分地区天然气供应出现了短缺,迫使北京给非住宅建筑减少供暖,很多建筑的室内温度下降到14℃左右,工业用气不足导致京津冀使用天然气的大批企业停工。

为了提高天然气供应的安全性,很多国家有天然气储备,德国就有大约能满足三个月用量的天然气储备,而京津冀地区的储备很有限,冬季经常闹“气荒”,而建设液化天然气的储备能力,需要巨额投资。

显然,在第2项指标——能源安全方面,天然气的能源安全性远低于煤炭。

就第3项指标——环境保护来说,燃煤发电的主要环境问题是燃烧烟气产生的大气污染。

不过,今天把燃煤烟气按燃气烟气的排放标准处理,在技术上已不是问题,成本也不会超过0.10元/千瓦时。

而因为燃气轮机中的燃烧温度很高,因此燃气燃烧时,产生大量的氮氧化物,脱硝处理费用也不菲,而且脱硝工艺极易将氨释放到大气中。

当然燃煤发电站的单位容量建设成本比燃气高一些。把燃煤比燃气高的环保成本和单位发电容量建设成本加上,达到和燃气同样的环境影响效果,燃气发电成本仍然至少比燃煤发电成本高0.20元/千瓦时。

用燃气替代燃煤发电或热电联供,每发1千瓦时的电力,比起燃煤发电减少大约60%左右的二氧化碳,即会减少大约0.47公斤左右的二氧化碳排放.

按上述燃气发电成本仍然至少比燃煤发电成本高0.20元/千瓦时计算,燃气替代燃煤发电或热电联供,二氧化碳减排的成本大于0.2元/千瓦时÷0.47公斤/千瓦时x1000公斤/吨=425元/吨。

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