分布能源技术在中国市场的展望

21分布能源技术在中国市场的展望——第二代能源系统与中国的可持续发展中国能源网韩晓平一、环境压力与能源结构调整：中国是世界上最大的产煤国，也是世界上最大的燃煤国，煤炭一直是支持中国经济发展的主要能源动力。但是，中国同样为此付出的代价也越来越沉重，逐步增加的环境和资源代价正在抵消着我们的大部分动力，阻碍着中国经济、文化和社会的进步。中国能源生产总量及构成能源生产总量占能源生产总量的比重(%)年份(万吨标准煤)原煤原油天然气水电1990103,92274.219.02.04.81991104,84474.119.22.04.71992107,25674.318.92.04.81993111,05974.018.72.05.31994118,72974.617.61.95.91995129,03475.316.61.96.21996132,61675.217.02.05.81997132,41074.117.32.16.51998124,25071.918.52.57.11999110,00068.220.93.17.8资料来源：《2000年中国统计年鉴》以煤为主的能源结构造成了一系列严重的污染，导致生态环境的不断恶化，除了酸雨、烟尘等传统污染以外，二氧化碳过度排放带来的土地沙化、气候无常、水资源枯竭、沙尘暴等温室气体效应，中国是温室气体危害的最大受害国之一。由于能源利用效率太低，尽管经济规模居世界第七，但中国的温室气体排放却排名第二。而且由于植被密度低，自然吸附能力很差，净贡献率高。中国已向国际社会承诺要在2008年举办一个“绿色奥运”,但中国有包括北京在内的八个城市，在全世界污染最严重城市之列，而造成污染的主要原因就是22燃煤问题。因此调整能源结构已成了中国的当务之急，而无论从目前国家的资源配置、可持续发展对环境保护的要求以及国家地缘政治的现实状况来看，天然气、煤层气、煤地下气化气、沼气等适合新能源系统建立的气体燃料资源，无疑是目前最理想、最切实际、最具前途的新兴能源。二、中国进入了燃气大发展时期：最近中国石油天然气勘探专家、中国工程院院士邱中建提出：中国已经进入天然气大发展的时期。新近不断落实的天然气陆上资源和近海资源，以及周边国家的天然气资源将能够支持中国主要城市的能源结构调整。天然气资源：中国的天然气总储量达38万亿立方米，近期连续探明开发或准备开发的大型天然气田有：鄂尔多斯气田、塔里木油气田、吐哈油气田、准噶尔等多个大型和超大型天然气资源。加之已经探明的南海、东海和渤海天然气资源，四川、中原、辽河、大港等油气资源为各地提供了充足的天然气储备。为了开发利用这些资源，国家已经建设了陕甘宁——北京天然气管道、任丘——北京天然气管线、青海——甘肃天然气管线，正在规划建设的有西气东输工程、陕京复线工程和引进俄罗斯天然气工程，以及广东LNG项目等。今后10年中国将有大量城市面临能源结构调整，许多以煤炭为主要燃料的城市将进行“以气代煤”的全面改造。中国及周边天然气探明与预计储量项目鄂尔多斯塔里木柴达木四川俄罗斯探明量（亿M3）766936151472702680005年预计量（亿M3）1000010000300010000100002005年中国天然气供应情况项目陕京西气东输广东LNG出川渤海东海俄罗斯燃气量（亿M3）6012040804840200煤层气：中国的煤层气资源为38万亿立方米，与天然气资源储量相当，至今未能全面开发利用。由于自然地质原因，中国的煤矿资源绝大部分是高瓦斯伴生资源，每年矿井瓦斯爆炸夺去数以万计矿工的生命。由于技术的限制和经济利益的制约，企业对于利用这一资源没有积极性。随着环境标准的提高，煤炭资源利用总量的不断减少，以及煤矿安全问题的突显，煤炭企业开发煤层气资源的工作正在积极展开。由于煤层气资源不够集中，不适合大规划开采，但中西部的许多中小城市临近煤层气资源，今后将可利用这些更廉价的分散资源来解决西部大开23发中的能源和环境问题。地下气化气：中国至今已经开采利用了100亿吨煤炭，但是由于技术和经济原因，残留在地下的煤炭资源也超过100亿吨。此外中国还拥有大量无法开采的薄煤层资源，可控地下气化，及将地下的固体资源转化为气体资源加以利用的工作正在中国积极展开，目前有几十个煤矿正在进行实验和气体利用研究。这些资源往往属于最早开发的矿区，靠近传统工业区，具有一定的利用价值。沼气资源：中国在垃圾和城市污水处理，以及农业和养殖业的发展，带来了较多的甲烷气体为主的沼气资源，这些项目的单位资源量不大，但资源总量并不小，非常适合小规模分散化的利用。可燃冰：可燃冰是甲烷水化合物，是组成天然气主要成分的甲烷，在高压和低温下以固态存在的一种形式，主要存在于深海之中。目前在各个大洋的深海之中大量发现储量巨大，被称之为“21世纪的能源”。在我国的南海、东海均有大量发现，最近在青藏高原也发现了可燃冰资源。石油伴生气资源：在石油开采中，大量的石油伴生资源不是被烧掉，就是直接排空，主要成分为甲烷的伴生气体，温室效应是二氧化碳的25倍，不仅浪费资源，也严重污染环境。对于伴生气体的就地利用，是减少环境污染，降低采油成本的重要技术手段。液化石油气：主要由丙烷和丁烷组成，经压缩后变为液态，是炼油和石油天然气开采中的副产品，也可人工合成。该燃料可由于小型、微型燃气设施，特别是在没有管道的地方可以使用。三、合理用气是能源结构调整的关键：北京为解决环境问题，1997年底将陕甘宁天然气正式引入北京，900公里长输管线工程迄今己相继投入约57亿元（含中间加压及地下储气库）。同时，北京市相应为陕甘宁天然气进京配套投资约50亿元（管线总长度约520公里及其它设施）。但是由于对天然气的合理使用问题认识不足，将大量宝贵的天然气资源用于烧锅炉采暖，导致季节用气不平衡，冬夏季负荷差达到4-5倍，冬天不够用，夏天没人用，8个月的管输能力中相当部分被浪费。为解决问题，市政府不得不大力兴建地下储气库，一个地下库投资19亿元，年运行成本达到3亿元，致使天然气价格大幅度攀升。民用天然气从1.4元/立方米上升到1.7元，工业用气1.8元，商业用气2.2元/立方米。高气价导致下游企业的亏损。热力公司供暖5,000万平方米，在采暖费从18元/平方米/采暖期步步窜升到30元，每年还亏损2.5亿元，每平米政府补贴5元。其他一些需要热能的企业，因为燃料成本的上升，不得不迁出北京或干脆关闭，又进一步增加了失业压力，也削弱了城市的竞争力。目前，24从陕甘宁气田、陕京集输气公司、北京燃气集团到热力公司，没有一个不亏损的。北京是首都，中央财政可以贴可以补，其他城市如果照着北京的办法使用天然气，必将重蹈覆辙，陷入窘境。北京的问题从根本上说是因为没有能够“合理使用天然气”。以采暖为例，建筑平米采暖120天需要11.43立方米天然气，每立方米创造价值1.355元，如果气价1.8元，直接亏损0.445元。若采用分布热电联产技术，发电效率30%，供热效率50%，以居民0.44元/kWh计算，1立方米天然气发2.93kWh电，供4.88kWh热，电效约益1.29元/立方米，热效益1.31元，每立方米天然气的直接经济效益2.6元，相差近1倍。如果再进一步采用热电冷联产，冬天采暖，夏季制冷，将用气时间延长1倍，管道和气井设施的利用效率就可以提高1倍，地下储气库的建设和运行费用也可以大幅度减少，气价就可以从1.8元/立方米，降到1-1.2元。根据各国燃料结构调整的经验，燃料成本按热值计算法，使用清洁燃料如果比价系数不超过3，就不会对经济产生负面影响。按此推算，北京地区过去使用的普通原煤为220元/吨，相应的天然气价格为1.11元/立方米。一旦达到这一气价，再结合热电联产技术，燃料价格的调整不但不会削弱城市的竞争力，反而会减低老百姓和企业的能源成本和用能代价。北京主要燃料比价系数序号燃料单位价格热值(大卡）（低热值）百万大卡热值价格（元）GJ热值价格（元）热值价比系数1普通原煤kg0.2250004410.5112低硫洗煤kg0.3600050.0011.941.143重油kg29800204.0848.744.644柴油kg2.810302271.7964.926.185液化石油气kg2.411650206.0149.204.686煤气m30.84500177.7842.464.047发电天然气m31.48400166.6739.813.798民用天然气m31.78400202.3848.344.609工业天然气m31.88400214.2951.184.8710商业天然气m32.28400261.9062.555.9511合理用气价格m31.118400132.1431.563.00四、电力需求：改革开放20多年来，中国经济取得了飞速发展,电力工业也保持了快速发展的势头,发电装机容量年均增长8%以上,到2000年底,全国发电装机容量已超过3.19亿千瓦,发电量达1.37万亿千瓦时,装机容量和发电量均居世界第二位。但与世界各国尤其是发达国家相比,中国的人均装机容量和发、用电量仍然处25于极低的水平,均不及美国的十分之一，随着中国经济的持续发展,中国的电力和能源工业仍然有着极大的发展潜力。各国家人均装机容量、发电量和用电量对照表人均装机容量(千瓦)人均发电量(度)人均用电量(度)美国3.113,19812,434俄罗斯1.465,6714,963英国1.225,8525,380西班牙1.234,8004,104中国0.24984958由于我国的一些行政主管部门忽视了金融运作规律，对于电力项目既不允许承诺收购电量，也不允许给予确定电价，加之前一阶段电力部门过于渲染电力过剩问题，并在尚未制订统一“游戏规则”的情况态下尝试“竞价上网”，以及电力改革的不确定性，使银行系统根本无法对电力项目提供融资。资金不能及时到位，造成大量电力建设项目被搁置，专家预计到2004年下旬起将会出现全国性缺电问题，新一轮拉闸限电的窘境将可能再现。实际上，缺电问题已经开始困扰长江三角洲和珠江三角洲两大区域，以及华北部分地区。由于电力建设周期规律，大型火电厂前期工作最快也要两年，建设期至少需要三年，即使现在将上述问题全部解决，新建项目也只能在2006年以后投产，也是远水不解近渴。正如国家经贸委一位主管领导所言，无论电力企业从自身利益出发如何设置障碍，2005年将是分布能源技术在中国大力发展的大好时机。2001年北京电网的用电负荷增加到705万千瓦，峰谷负荷差超过250万千瓦，主要是电空调造成的，对电网的安全运行、电网和电厂的利用效率和经济效益造成了严重问题，国家计委、国家电力公司、华北电力集团均已提出要适当发展热电冷联产，销减电力的空调负荷。五、国家的政策支持：国家支持发展高效节能的热电政策是明确的，已经陆续制定了《中华人民共和国节约能源法》等法律法规，鼓励推动社会力量发展小型、微型热电冷联产，其中第三十九条规定：“国家鼓励发展下列通用节能技术：（一）推广热电联产、集中供热，提高热电机组的利用率，发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率。”国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会、建设部、国家环境保护总局（计基础）2000年1268号“关于发展热电联产的规定”第十四条规定：“积极支持26发展燃气—蒸汽联合循环热电联产”，并要求“以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统，适用于厂矿企业、写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线损和应急突发事件等综合功能，在有条件的地区应逐步推广。”六、人类的持续发展需要分布能源支撑：人类至今经历了三次技术革命浪潮，农业革命、工业革命和信息革命，而所有革命的基础都来自能源技术的发展。没有碳和煤的应用，就不可能大量生产铁器来推动农业耕种技术的进步；没有动力机的发展，就没有工业文明的建立；而一种和谐的能源与环境的关系，一种可以支撑人类文明可持续发展的能源系统，