本文以《京都议定书》时代为背景,力图以全球化的视野和思维,全面深入地研究中国煤炭基地洁净煤技术(CCT)进步及产业化发展。在提出CCT进步方向的同时,重点提出了中国煤炭基地CCT产业化发展的主要路径和总体方案;并且对中国煤炭基地CCT进步及产业化发展的国际环境进行了必要分析,提出了初步的应对之策。
伴随全球可持续发展进入《京都议定书》时代,伴随以科学发展观为统领的中国和谐社会建设进程的不断深入,以生态环境保护与优化为目标的中国清洁能源生产体系的建设发展,正在引起广泛重视和关注。我国是《京都议定书》早期签约国,中国的清洁能源生产体系建设具有了越来越浓重的全球性意义。而伴随中国成为全球第三大经济体,且综合国力和全球影响力不断扩大和深化,伴随中国全球第一大煤炭生产、消费国的形成,这一全球性意义也正在被赋予越来越广泛的国际期待。
中国政府发布的《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》(1995年)(以下简称为《CCT纲要》),标志着中国洁净煤技术(CCT)及其产业化发展新阶段的启动和到来,标志着中国以CCT为先导和主体的清洁能源生产体系建设发展已经正式地纳入国家总体发展的战略层面,标志着中国国家战略思维和国家战略实践已经站到了《京都议定书》时代的前沿。
《CCT纲要》提出的方向性政策引导和务实性的具体规划,针对性地指导和推进了中国CCT进步及其产业化发展的实践,同时也成为中国煤炭基地CCT进步及其产业化发展,以及煤炭基地清洁生产的纲领性文件。《CCT纲要》发布10多年来,中国十三大国家级煤炭基地的CCT取得了一系列与全球发展俱进、甚至达到和超过全球CCT先进水平、适合中国国情的突进式进步,中国CCT产业化进程也取得了足以引起全球重视的赶超式发展。中国煤炭基地的CCT及其产业化已经成为中国CCT及其产业化进程中的主体和核心,进而成为中国清洁能源生产体系中最重要的组成部分,为中国的生态环境保护和优化、为中国和谐社会建设、为减缓全球气候变化做出了积极贡献。
必须高度重视和深入研究的是经济全球化进程进入21世纪以来,一种基于经验的全球共识,正在孕育和演变成为一个初步的全新经济学理论观点,即清洁能源技术必将发展成为新世纪最具爆发力和持续力的新型技术,而清洁能源产业则必将成为新世纪最具活力的全球经济新增长点,成为全球经济的主导产业和领军产业。历史或许会是这样。如果这样,我们就应当站在一个全新的高度、以一种全新的视角来认识煤炭基地CCT,进而至于中国CCT的发展,并引申出相应的结论。
有基于此,本文拟以《京都议定书》时代为背景,在全面深入总结研究《CCT纲要》发布以来中国CCT及其产业化发展实践的基础上,试图就中国煤炭基地清洁能源生产中CCT技术进步及CCT产业化发展路径的组合式选择,提出有针对性的、可操作性的建议和方案,并试图就上述建议和方案的效果作出评估和预测。
1 煤炭基地CCT进步及其产业化发展意义重大
加速推动CCT进步,加快发展CCT产业,构建自身优化的CCT产业组合和复合产业群,是中国各大煤炭基地推进中国和谐社会建设,实现经济、社会、生态环境协调发展的宏观战略要求,是煤炭基地实现自身可持续发展的唯一选择。
1.1煤炭基地CCT及其产业化是中国经济、社会、生态环境协调发展的宏观战略要求
建设经济、社会、生态环境协调发展的和谐社会,到21世纪中叶达到中等发达水平,是中国中长期发展的战略目标,在实现这一战略目标的中长期进程中,中国面临着与世界各国相同的、乃至于全球进程相同的双重任务,即经济社会发展与生态环境保护、增加财富与减少有害气体(特别是温室气体)排放的双重任务。和各国乃至于全球仍然同样的是,这一双重任务正在越来越多的情况下成为一对相互矛盾的选择,成为一个不易协调的两难选择。
而在中国,能源的生产与消费是生态环境损耗与破坏的最重要的成因。据权威测算,中国的温室气体(二氧化碳CO2、甲烷CH4、氧化亚氮N20、氢氟碳化物HFCS、全氟碳化物PFCS、六氟化硫SF,等)排放中,有不低于85%来自于化石能源消费(中国能源报告2006年)。与此同时,在中国的能源生产与消费构成中,以煤炭、石油、天然气为主体的化石能源占到了中国能源生产与消费的近90%左右,其中,煤炭的生产与消费又占到全国一次能源生产与消费的65%-70%,即占到中国化石能源消费的至少80%。由于煤炭的固有属性,中国有害气体(主要是温室气体)排放中的70%源于煤炭生产和消费。
必须特别强调的是,中国煤炭生产与供给的至少85%、中国煤炭初次消费的至少50%来自于已经定位的十三大国家级煤炭基地。而且按照国家能源发展战略与规划,这些比例将会进一步提高。在国家级煤炭基地加快建设,煤炭生产集中度不断提高的进程中,中国能源体系所特有的“西煤东运、北煤南运”及“西电东输、北电南输”的空间布局特征必将进一步强化和深化。煤炭基地能否真正实现清洁生产,能否提供清洁高效的能源,成为中国控制和逐步减少温室气体排放,实施生态环境保护的关键环节。
《国民经济和社会发展笫十一个五年规划纲要》首次明确提出了节能20%的量化指标,并获全国人大通过。这意味着4.4%的年均节能和减排已经作为强制性的约束指标,成为中国经济发展的生态环境保护的底线,而且是中长期底线。达成这一实实在在的量化指标,也是煤炭基地战略定位义不容辞的具体任务。而积极推进CCT进步及其产业化发展则是完成这一任务的根本途径。
由此可见,毫不犹豫地抓紧并积极加快煤炭基地CCT进步及其产业化发展,努力实现煤炭基地的清洁生产和洁净能源供给,已成为中国控制和减少温室气体排放,保护生态环境,促进经济、社会、生态环境协调发展,实现国家节能减排指标的重要战略支点。
1.2推进CCT进步及其产业化发展是煤炭基地实现可持续发展的唯一选择
中国的十三大煤炭基地是中国能源体系乃至国家宏观经济的战略性能源供给支点,同时又是各自相对独立的区域经济体。尽管煤炭基地区域经济的发展历程各不相同,但却有着一个极为重要的共同点,即煤炭工业是其区域经济的基础产业和支柱产业,以及由此发展起来的围绕区域煤炭资源和产业优势而形成的纵向煤炭加工转化产业链条和横向高耗能的关联产业链条。因此,各煤炭基地的区域经济从结构上看,是以煤炭为基础或支柱,以电力、化工、冶金、建材等基础产业为主体的偏重型、重型或超重型的经济结构。这样的经济结构的最基本的特征之一,就是高度的能源密集型和高度的碳密集型。国家环保总局的报告指出,各大煤炭基地的平均能源消耗水平是全国平均水平的1-3倍,各大煤炭基地的二氧化碳排放强度是全国平均水平的1-2倍,有的甚至高达3-4倍。从国家有关规划所预示的前景推测,这一状况有可能进一步强化。富集的能源生产、高水平的能源消耗、高强度的温室气体排放,成为煤炭基地区域经济的战略性制约因素。
由于目前尚无关于煤炭基地产业结构的独立统计数据,因此本报告以山西数据为依据,实证性地说明各煤炭基地产业结构的基本属性。见图1。
图1表明能源基地的相关数据大大高于全国平均数据,大体上高出10-15个百分点。
目前,国家正在推进全国节能减排量化指标在全国各地区、各主要耗能产业之间的分解,以确定地区与产业各自的节能减排监控监管和考核指标。从若干有份量的分解方案来看,各煤炭基地及其主要产业的量化指标均程度不等地高于平均的4.4%指标。这样的指标分解主要是基于对煤炭基地节能减排潜力的共识,同时也表明能源基地在节能减排领域的基本责任,表明煤炭基地在节能减排事业中的重任。量化指标的完成与否将成为基地实现可持续发展的重要标尺。积极推进CCT进步及其产业化发展是完成节能减排量化指标的根本途径。
煤炭基地的可持续发展,必须在发展能源产业以及能源密集型产业群的同时,有效地扼制和缓解基地内有害气体的排放强度,实施煤炭基地的清洁生产和洁净能源输出,实现区域内经济、社会、生态环境的协调发展。而推进CCT进步和产业化发展,是煤炭基地实现可持续发展的唯一道路、唯一选择,对煤炭基地的可持续发展具有无可替代的重大而深远的意义。
1.3推进煤炭基地CCT进步及产业化发展是履行中国气候变化国际责任的重大举措
全球气候变化问题是21世纪人类面临的重大而又长期的挑战之一。应对这一挑战而形成并生效的《京都议定书》国际公约,强制性地规定的全球CO2减排目标已经具有了全球性效力。作为《京都议定书》的早期签约国,中国经济的全球化进程已经进入必须予以高度重视和审视《京都议定书》的时代。
供给着全国煤炭消费量近80%,自身煤炭消费占全国煤炭消费近40%,且高耗能高排放产业为产业结构主体的十三大煤炭基地,已经从煤炭产品输出和产业属性的双重意义上成为中国有害气体排放的基本源头或重点源头,成为实施减排行动可以收到多重效果的区域,成为有效扼制和缓解有害气体排放的重中之重。因此在应对上述重大国际挑战中,十三大煤炭基地承担着其宏观战略地位所赋予的独一无二的特殊责任。而在《京都议定书》时代,这一责任已经具有明确的国家含义和国际含义,可以预计,中国末来减排的责任,将在相当程度上依靠煤炭基地的清洁化生产和洁净化输出来落实和完成。积极推进煤炭基地CCT进步及产业化发展,全面实现基地煤炭生产的洁净化发展和输出,推进全国煤炭消费的清洁化进行,成为中国节能减排的有效举措。
建设和谐社会以实现中等发达水平的目标,《京都议定书》的巨大推力,以及温室气体减排的巨大潜力,已经引导和推动了中国CCT的总体快速发展,并在某些方面跻身于国际前沿。煤炭消费构成温室气体主要来源的现实,全球第一大煤炭生产国、消费国身份,必将促使中国投入远远多于其他任何国家的综合力量以推进中国的CCT进步。国际能源机构(IEA)最新年度报告在全面研究中国节能减排事业的进展之后十分肯定地预言,不久的将来,中国将会从一个后起的CCT国家积极稳健而又艰难地转变为一个CCT的领军国家。在这一进程中,中国的国家级煤炭基地无疑担负着不可取代的特殊的重大历史责任,为中国的CCT进步及其产业化发展,为国际减排目标的实现,做出应有的贡献。
综上所述,中国煤炭基地的CCT进步及产业化发展,对中国中长期国家目标的实现,对煤炭基地自身的持续健康协调发展,都具有重要而深远的意义。而从当前态势看,中国煤炭基地的CCT进步,正在面临一个阶段性的新的发展局面,CCT路径的选择及其稳妥的产业化推进成为当前发展的首要环节或关键环节。
2 洁净煤技术(CCT)的总体进步与产业化发展
《CCT纲要》发布的10多年来,中国的CCT总体进步及其产业化发展,已经基本形成了6大重要领域和22项主要技术。6大主要领域是:
(1)原煤清洁加工领域。包括:洗选煤技术、型煤和配煤技术、喷吹煤技术以及水煤浆技术;
(2)煤炭转化领域。包括:煤炭液化技术、煤炭气化技术、煤化工及多联产技术、燃料电池技术;
(3)煤炭资源综合开发领域。主要是煤层气技术。包括:地面井上采气技术、井下采气技术、以及煤层气运输配送技术;
(4)煤炭高效燃烧及发电领域。包括:高压循环流化床技术(CFBC)、增压循环联合发电技术(PFBC)、煤气化联合循环发电技术(IGCC)、超临界发电技术(SC)、超超临界发电技术(USC);
(5)煤炭燃烧中的污染控制领域。包括:烟气净化技术(脱硫、脱氮)和CO2捕集、封存和再利用技术;
(6)煤炭开采利用后的废弃物再利用领域。包括:煤矸石再利用技术、中煤再利用技术及电厂粉煤灰再利用技术。
就近年来的情况看,中国在原煤加工、煤炭转化、煤炭资源综合开发(煤层气)、废弃物再利用领域业已形成独创性发展,一批具有自主知识产权的新型、新兴的洁净化技术及产业崭露头角;在污染控制领域,中国正在赶上和接近全球通行水平;在煤炭高效燃烧及发电领域和多联产,中国在加大国外引进吸收力度的同时,正在形成自主性发展和赶超式发展的势头。预计这样的发展态势将进一步强化和深化。
这样的发展态势及趋向,是与中国的具体国情相适应的。以煤炭为基础和主体的中国能源的资源、生产和消费结构,决定了中国CCT进步及其产业化发展,必然注重CCT链条的前段,或者说必然选择CCT链条前段,准确地说必然首选CCT链条的前段作为启动点或突破口。因此,当前形成的发展态势及趋向,不仅仅只是宏观政策的审慎选择,也不仅仅只是利益驱动的市场引导,同时更是资源结构及能源生产消费结构的刚性制约的结果。显然,这是全球CCT及其产业化进程中,中国与发达工业国之间的重大不同之处。与中国比较,日本及欧盟由于限制乃至于中止了内部煤炭生产,而将本国(或经济体)CCT及其产业化的重点集中于CCT链条的后段;美国虽然是第二大煤炭生产消费国,但由于煤炭在其能源生产消费结构中的比率较小,也必然将CCT及其产业化的后段作为其主要和基本的选择。可见,各大国(或各大经济体)在CCT及其产业化发展的选择上,都是基于本国国情的,中国亦然。
2.1原煤清洁加工技术及产业化
以原煤洗选、型煤、配煤和喷吹煤、永煤浆为主体的原煤清洁加工技术是CCT的传统基础性成熟技术。从总体技术水平来看,中国的原煤清洁加工技术与国际水平处于同步进步状态,且有相当领先性的创新与发展。不同之处在于,中国的原煤清洁加工技术及产业有着更大的发展空间和发展需求,因此仍然具有很强的生命力。一方面,中国近年来的原煤清洁加工率(即洗选,配煤和喷吹煤、水煤桨产量占总产量的比例)仅仅达到50%-55%左右,因而发展空间十分巨大;另一方面,在中国已大体成形且在进一步完善的生态环境保护法制框架下,燃煤污染排放的技术标准更加明确和严格,由此推动了对清洁煤炭产品的更加旺盛的市场需求及更高质量标准的要求,因而极大地优化和扩大了原煤清洁加工技术及产业化的市场环境。中国的原煤清洁加工技术及其产业正在进入一个新的发展机遇期。
2.1.1原煤洗选技术及产业化
中国的原煤洗选以跳汰、重介质和浮选3种基本工艺为主体,产能及产量已占到全国洗选煤产品产量的95%左右。其中跳汰工艺的产能及产量占到近44%,重介质工艺的产能及产量占到45%,浮选工艺的产能及产量占到10%。同时,中国基本实现了各类洗选工艺设备的自主研发和制造,并进入了高端工艺设备的研发制造领域。原煤清洁加工技术及产业在产能产量及设备制造两大领域获得齐头并进的发展。
从发展态势上看,在跳汰式工艺及产业和浮选式工艺及产业稳步发展的同时,重介质工艺及产业取得了超常发展。由于技术效率更高、经济效益更佳、特别是生态环境保护功能更好,近年来重介质洗选技术成为新建扩建大型洗选厂和旧厂技术改造的首先技术。目前国内已有10-20个生产1000万t以上的重介质洗选厂投入建设和生产经营,总能力预计将超过1.8亿t,其中最大年生产能力达到2000万t。这表明,生态环境保护功能的优劣程度,已经成为中国原煤清洁加工产业技术选择的首要因素和首要指标。
中国原煤清洁加工技术及产业发展的另一重大动态,是模块化洗选厂技术的产业化发展。当今世界原煤清洁加工最新方向的模块化洗选技术在中国的落户和发展始于1998年山西成庄选煤厂的建成投产。到目前,中国已投产和在建的模块化洗选厂已达110家,年入洗能力已达2.5亿t左右。模块化洗选技术及产业发展成为中国原煤清洁加工技术及产业的领先方向。
总起来看,日臻明确和完善的宏观战略指导和产业技术发展规划,日趋严格和完备的生态环境保护法制框架和技术标准,日益扩大和深化的清洁煤炭产品的市场需求,正在促成中国原煤清洁加工技术及产业的新一轮进步与发展。
2.1.2型煤配煤及产业化
型煤和.配煤是中国煤炭清洁加工技术中的2类传统技术。前者以特定方式按特定标准对煤炭进行挤压生产出产品以满足特定需求,后者则将不同煤种不同煤质的煤炭按特定配比进行混合搅配生产产品满足特定需求。型煤配煤技术及产业在20世纪80年代后期曾取得很大进步和发展。目前,该2类技术虽然简单但却尚未取得应有的进一步发展。
从消费构成上看,近年来,型煤主要用于城镇民用消费、化肥工业造气和工业动力3个领域。分别占到民用煤消费量的80%,化肥工业造气用煤炭消费量的60%左右和工业动力煤消费量的1%-2%。型煤消费量仅占全国煤炭消费总量的不足4%。配煤方面,动力型配煤发展十分缓慢,化工及其他类型配煤几乎没有进展。总的看,配煤技术水平较低,技术标准缺乏,工艺及设备落后。不准确地推算,近年来配煤消费量仅占全国煤炭消费总量的不足千分之一。可见,型煤和配煤技术及产业发展处于相对滞后状态。
型煤配煤技术进步停滞,产业化发展滞后的根本原因在于:市场规模狭小;行业技术标准、工艺流程及设备标准缺失;政策引导及扶持力度严重不足。
重启型煤配煤发展的新阶段,当务之急在于:首先,必须进一步激活和扩大市场需求。型煤和配煤的消费主要集中于小型用户和分散用户,如民用燃煤消费和10t/h以下小型工业锅炉和窖炉。小型分散消费当前的主要问题在于燃煤污染排放标准过低、缺失甚至失控。而中大型工业锅炉和窖炉的型煤消费存在与生产方面的质量标准和技术标准的严重脱节或不衔接。因此必须通过制订和实施更高生态环境保护标准的法规等措施,强制性地再建和规范需求,以构建有规模的需求份额,从而刺激技术进步和产业发展。其次,通过制订和实施减免税收等优惠和扶持政策促进型煤和配煤的技术和产业的发展,以及相关企业积极性的提高,从而稳定和扩大产品生产,力求达到规模化效益和效应。第三,通过制订和实施技术及工艺设备的统一标准,推进产业的规范化发展,提升该2类技术及产业的燃烧效率和环保效果。通过上述需求及供给方面的双向调节,预计型煤和配煤加工应当能够实现新一轮发展。(来源:《中国能源》2009年第10期 作者:山西省能源交通投资公司 曹晨明 连璞)