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1 引言
近年來(lái),圍繞煤炭清潔高效利用的討論逐漸成為能源領(lǐng)域,特別是煤炭行業(yè)的焦點(diǎn)話題。這與兩個(gè)因素直接相關(guān):
(1)2011年底我國(guó)大面積爆發(fā)霧霾引發(fā)社會(huì)熱議,而煤炭燃燒排放的污染物被認(rèn)為是霧霾的主要來(lái)源。
(2)2013年以來(lái)我國(guó)推動(dòng)的以治理大氣污染為主要內(nèi)容的“環(huán)保風(fēng)暴”中,出現(xiàn)了簡(jiǎn)單粗暴的一刀切禁煤、不顧實(shí)際情況強(qiáng)行推行“煤改氣”、“煤改電”等做法產(chǎn)生了較大的社會(huì)輿論反響。①此外,英國(guó)、西班牙、德國(guó)等歐洲國(guó)家為進(jìn)一步推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型,先后制定了未來(lái)關(guān)閉煤電廠的時(shí)間表,引發(fā)了國(guó)內(nèi)輿論對(duì)“去煤”問(wèn)題的討論。
在此背景下,開(kāi)始有專家批評(píng)我國(guó)一刀切去煤的做法,認(rèn)為從大氣污染角度看,煤炭燃燒也可以做到天然氣一樣的排放;②也有學(xué)者則從我國(guó)以煤為主能源結(jié)構(gòu)短期難以改變的特征出發(fā),強(qiáng)調(diào)煤炭清潔高效利用的迫切性和對(duì)能源轉(zhuǎn)型的重要性,認(rèn)為如果沒(méi)有煤炭的清潔高效利用,完全依靠可再生能源,中國(guó)的低碳發(fā)展之路會(huì)比較難走[1]。在與煤炭有關(guān)的學(xué)術(shù)研討會(huì)和論壇上,煤炭清潔高效利用的討論逐漸成為“主旋律”。
① 實(shí)際上,在相關(guān)政策文件中,煤炭清潔高效利用也是其中的重要內(nèi)容。然而,煤炭高效清潔利用是一個(gè)“慢工”、“細(xì)活”,而一刀切禁煤、強(qiáng)力推動(dòng)“煤改氣”、“煤改電”短期容易見(jiàn)效。就其所產(chǎn)生的社會(huì)輿論影響看,后者也因?yàn)樯婕啊泵裆岸菀滓岁P(guān)注。
② 2018年3月2日,全國(guó)政協(xié)委員、國(guó)家能源投資集團(tuán)總經(jīng)理凌文接受中國(guó)網(wǎng)財(cái)經(jīng)采訪的發(fā)言。
煤炭作為我國(guó)主力能源之一,是化石能源利用排放的大氣污染物的主要貢獻(xiàn)者,同時(shí)也與能源轉(zhuǎn)型密切相關(guān)。由于我國(guó)處于大氣污染治理與能源轉(zhuǎn)型的疊加期,這很容易導(dǎo)致在兩個(gè)不同語(yǔ)境下煤炭問(wèn)題混為一談,但顯然兩者不完全一致。
特別是盡管煤炭清潔高效利用主要是作為對(duì)更嚴(yán)格大氣排放標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng),同時(shí),高效利用從減少煤炭消費(fèi)量的角度對(duì)減少碳排放也有積極的促進(jìn)作用,但能源轉(zhuǎn)型對(duì)煤炭的沖擊也是顯而易見(jiàn)的,而且能源轉(zhuǎn)型的最終目標(biāo)就是要以低碳能源取代包括煤炭在內(nèi)的高碳能源。本文首先討論了當(dāng)前我國(guó)煤炭清潔高效利用的重要性;其次,系統(tǒng)分析歷史上的能源轉(zhuǎn)型與當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型共同點(diǎn)與差異性基礎(chǔ)上,探討了煤炭在我國(guó)能轉(zhuǎn)型進(jìn)程中的地位;再次,分析了我國(guó)煤炭清潔高效利用與能源低碳轉(zhuǎn)型的一致性與矛盾之處,最后是總結(jié)性評(píng)論。
2 當(dāng)前我國(guó)煤炭清潔高效利用的重要性
2017年煤炭消費(fèi)量達(dá)到38.7億t,占我國(guó)一次能源消費(fèi)的60.4%。盡管未來(lái)煤炭的消費(fèi)份額將呈現(xiàn)穩(wěn)定的下降趨勢(shì),但直到2050年煤炭仍將占據(jù)33%~40%的份額。③由于如果煤炭消費(fèi)短期內(nèi)難以大幅減少,大力推進(jìn)我國(guó)煤炭清潔高效利用就具有極端重要性。
③ 不同機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè),但不包括2攝氏度及其以下的方案。
2.1 煤炭清潔高效利用是減少當(dāng)前我國(guó)空氣污染物排放的最有效路徑
與煤炭作為主力能源的地位相對(duì)應(yīng),煤炭也是我國(guó)主要大氣污染物的最大貢獻(xiàn)者,這就決定了當(dāng)前和今后一段時(shí)期煤炭必然是我國(guó)大氣污染治理主攻方向。煤炭使用過(guò)程排放的大氣污染包括直接燃燒排放和相關(guān)行業(yè)工業(yè)過(guò)程中使用煤炭而產(chǎn)生的排放兩類。煤炭直接燃燒的排放是電站燃煤鍋爐、燃煤工業(yè)鍋爐和民用燃煤設(shè)備排放的大氣污染物,相關(guān)行業(yè)工業(yè)過(guò)程中使用煤炭而產(chǎn)生的排放是指焦炭、鋼鐵、水泥、有色金屬等生產(chǎn)中的焦?fàn)t與窯爐燒煤所產(chǎn)生的大氣污染物排放量。
根據(jù)《中國(guó)煤炭消費(fèi)總量控制方案和政策研究項(xiàng)目》課題組和清華大學(xué)的研究,以2012年的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計(jì)算,[2]我國(guó)人為排放的大氣污染物中,93%以上的SO2,70%的NOx,67%的煙粉塵、63%的一次PM2.5排放量,以及84%的汞(Hg)排放是煤炭直接燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程使用煤炭貢獻(xiàn)的??梢?jiàn),通過(guò)推進(jìn)煤炭清潔高效利用對(duì)降低相關(guān)大氣污染物數(shù)量,對(duì)我國(guó)總體大氣污染物排放水平有顯著影響。因此,大力推進(jìn)煤炭清潔高效利用是減少我國(guó)大氣污染物最有效路徑。
2013年以來(lái),煤炭清潔高效利用逐漸成為我國(guó)環(huán)保與能源政策的重要內(nèi)容,也成為煤炭行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)話題。2013年9月,在以國(guó)務(wù)院名義發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的第四部分“加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu),增加清潔能源供應(yīng)”中,明確提出“推進(jìn)煤炭清潔利用”作為大氣污染防治的手段之一。不過(guò),該文件提到的“煤炭清潔利用“范圍比較窄,僅僅強(qiáng)調(diào)了“提高煤炭洗選比例,禁止進(jìn)口劣質(zhì)煤炭”。實(shí)際上,從對(duì)大氣污染防治貢獻(xiàn)角度,煤炭清潔利用的范圍和手段遠(yuǎn)不僅于此。此外,文件也沒(méi)有提及煤炭“高效”利用。
此后,為貫徹國(guó)務(wù)院《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,國(guó)家能源局、工業(yè)和信息化部2015年發(fā)布了專門(mén)“行動(dòng)計(jì)劃”,即國(guó)家能源局發(fā)布的《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》,工業(yè)與信息化部會(huì)同財(cái)政部發(fā)布的《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》。在《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中,煤炭清潔利用重要性不高,針對(duì)煤炭的關(guān)鍵詞主要煤炭“替代”,煤炭消費(fèi)總量“控制”,“禁煤區(qū)”等。這兩項(xiàng)“煤炭清潔高效利用”專門(mén)行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施,標(biāo)志著我國(guó)煤炭清潔高效利用進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施階段。
2.2 煤炭“高效”利用切實(shí)影響我國(guó)CO2排放量增減變化
2015年,我國(guó)在巴黎氣候變化會(huì)議上就減排做出3點(diǎn)承諾:
(1)到2020年單位GDP CO2排放比2005年下降40%~45%。
(2)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%。
(3)2030年左右我國(guó)CO2排放達(dá)到峰值并爭(zhēng)取盡早達(dá)峰。
根據(jù)生態(tài)環(huán)境部保護(hù)的數(shù)據(jù),截止到2017年底,我國(guó)單位GDP CO2排放比2005年下降了46%,非化石能源占一次能源比重已達(dá)13.8%,CO2排放總量增速有所變緩[3]。也就是說(shuō),單位GDP CO2排放目標(biāo)已經(jīng)提前實(shí)現(xiàn),2020年實(shí)現(xiàn)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重20%的目標(biāo)問(wèn)題也不大。至于2030年我國(guó)CO2排放達(dá)峰的承諾,很大程度取決于減少煤炭消費(fèi)量和大力推進(jìn)煤炭清潔高效利用。
圖1 我國(guó)能源消費(fèi)排放的CO2總量與結(jié)構(gòu):
1990~2017年④
④ CO2排放系數(shù)根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推薦使用的排放因子,分別是:煤炭2.64tCO2/tce,2.08tCO2/tce,1.63tCO2/tce。
從圖1可以看到,我國(guó)化石能源消費(fèi)所排放的CO2基本上隨著煤炭的排放量而變化。1990年,我國(guó)CO2排放量增長(zhǎng)還比較平緩。從2002年開(kāi)始,CO2總排放量隨著煤炭消費(fèi)排放的CO2快速增加,并且在2014年達(dá)到高點(diǎn)后,2015年和2016年連續(xù)兩年緩慢下降。當(dāng)然,這并不意味著我國(guó)CO2排放達(dá)峰。因?yàn)?017年我國(guó)CO2排放出現(xiàn)反彈,并再次創(chuàng)新高。
從1990年以來(lái)我國(guó)煤炭、石油和天然氣消費(fèi)排放的CO2份額變化看,煤炭一直是排放的絕對(duì)主力,但下降趨勢(shì)也非常明顯,如圖2所示。1990年到2017年,煤炭排放的CO2份額從84.1%下降到75.9%,同期天然氣的份額從1.4%增加到5.4%,而石油消費(fèi)排放的CO2則處于波動(dòng)變化中:從1990年的14.5%穩(wěn)步上升到2000年的19.9%,此后緩慢下降到2009年的14.9%,而后又穩(wěn)步回升到2017年的18.6%。
圖2 1990~2017年化石能源消費(fèi)排放的CO2能源品種占比
一個(gè)值得注意的現(xiàn)象是:隨著煤炭利用排放的CO2在總排放量中份額的持續(xù)下降,煤炭對(duì)我國(guó)CO2排放增量的貢獻(xiàn)也隨之下降。比如,2017年,我國(guó)CO2排放量在連續(xù)兩年下降后出現(xiàn)反彈,并創(chuàng)新高,同比增長(zhǎng)1.9%。⑤其中,煤炭?jī)H貢獻(xiàn)了14.8%的增長(zhǎng),而石油和天然氣分別貢獻(xiàn)了44.6%和40.6%。盡管如此,在目前的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和政策環(huán)境下,通過(guò)提高煤炭利用效率降低煤炭消費(fèi)來(lái)CO2排放仍然是最重要的途徑之一,因?yàn)闇p少1份煤炭消費(fèi)的CO2減排效果,相當(dāng)于減少了1.3份石油消費(fèi)和1.6份天然氣消費(fèi)CO2減排效果。
⑤ 按照BP世界能源統(tǒng)計(jì)的CO2排放數(shù)據(jù),2017年中國(guó)CO2比2016年增長(zhǎng)1.6%。
3 煤炭在我國(guó)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)程中的角色定位
煤炭等化石能源導(dǎo)致的環(huán)境污染問(wèn)題,是工業(yè)化高度發(fā)展的產(chǎn)物。因此,20世紀(jì)50~60年代,當(dāng)英國(guó)、美國(guó)和日本等國(guó)進(jìn)入工業(yè)化后期階段后,先后爆發(fā)了大規(guī)模的環(huán)境災(zāi)難事件。⑥當(dāng)20世紀(jì)末21世紀(jì)初,本輪能源清潔低碳轉(zhuǎn)型開(kāi)始啟動(dòng)時(shí),這些國(guó)家的環(huán)境問(wèn)題基本得到解決。
與這些歐美國(guó)家不同,我國(guó)當(dāng)前環(huán)境治理問(wèn)題與能源轉(zhuǎn)型問(wèn)題疊加,很容易導(dǎo)致把兩類不同的問(wèn)題混為一談。⑦面對(duì)我國(guó)空氣污染的嚴(yán)峻形勢(shì),煤炭清潔高效利用是我國(guó)大氣污染治理最有效路徑,同時(shí)也是必須要采取的手段,但從能源轉(zhuǎn)型的邏輯看,這只是轉(zhuǎn)型過(guò)程中一個(gè)階段存在和面對(duì)的問(wèn)題。這就提出了如何認(rèn)識(shí)煤炭等化石能源在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型中的角色定位問(wèn)題。
⑥ 比如,20世紀(jì)40年代美國(guó)洛杉磯爆發(fā)的霧霾,20世紀(jì)50年代英國(guó)倫敦爆發(fā)的“倫敦霧事件”和日本爆發(fā)的水俁病。
⑦ 盡管二者存在著聯(lián)系,但本質(zhì)上屬于兩類不同的問(wèn)題。二者的聯(lián)系后面專門(mén)論述。
3.1 能源轉(zhuǎn)型的歷史演進(jìn)與內(nèi)涵
能源轉(zhuǎn)型(energy transition)一詞最早可能出自1980年德國(guó)科學(xué)院出版的一份報(bào)告:《能源轉(zhuǎn)型:沒(méi)有石油與鈾的增長(zhǎng)與繁榮》。報(bào)告當(dāng)時(shí)呼吁徹底放棄核電和石油能源的觀點(diǎn)受到強(qiáng)烈反對(duì),但在進(jìn)入21世紀(jì)后逐漸演變成為德國(guó)能源政策的基本內(nèi)容。相應(yīng)的,德國(guó)“能源轉(zhuǎn)型”的含義逐漸演變?yōu)椤稗D(zhuǎn)向分布式可再生能源和提高能源效率”,并宣稱最終目標(biāo)是建立100%基于可再生能源的能源體系。⑧
⑧ Energy transition.From Wikipedia,the free encyclopedia.http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_transition。
能源轉(zhuǎn)型的含義當(dāng)然不僅僅是可再生能源發(fā)展。在更一般意義上,能源轉(zhuǎn)型通常被理解為一個(gè)國(guó)家或社會(huì)主導(dǎo)能源的轉(zhuǎn)換或更替過(guò)程。比如,煤炭替代薪柴并成為主導(dǎo)能源,石油替代煤炭成為主導(dǎo)能源。不過(guò),對(duì)能源轉(zhuǎn)型的這種描述性的理解,以及基于這一理解的相關(guān)研究難以適應(yīng)復(fù)雜、豐富的能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐的需要,無(wú)法對(duì)認(rèn)識(shí)當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型提供洞見(jiàn)。
美國(guó)天然氣專家羅伯特·海夫納三世試圖另辟蹊徑。在其2009年出版的著作《能源大轉(zhuǎn)型》中,羅伯特·海夫納三世從能源存在的3種物理形態(tài),即固體(木材、煤炭等)、液體(石油)和氣體(天然氣、風(fēng)能、太陽(yáng)能、氫能等)出發(fā),把人類能源利用的歷史與未來(lái)概括為兩次能源轉(zhuǎn)型:第一次能源轉(zhuǎn)型是固體能源向液體能源的轉(zhuǎn)型,第二次能源轉(zhuǎn)型是液體能源向氣體能源的轉(zhuǎn)型[4]。這一觀點(diǎn)具有高度的理論抽象性和邏輯一致性,為我們認(rèn)識(shí)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型方向提供了有價(jià)值的觀察視角;但這一理論對(duì)于能源轉(zhuǎn)型判斷標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于抽象,而且對(duì)能源轉(zhuǎn)型的內(nèi)涵和特征等問(wèn)題缺乏深入研究,因而對(duì)理解當(dāng)前及未來(lái)能源“如何轉(zhuǎn)型”作用有限。
加拿大的瓦茨拉夫·斯米爾(Vaclav Smil)教授認(rèn)為,能源轉(zhuǎn)型是各種能源利用“原動(dòng)機(jī)”(prime mov?ers)驅(qū)動(dòng)下的能源結(jié)構(gòu)不斷變化過(guò)程。“每當(dāng)效率更高的新能量‘原動(dòng)機(jī)’出現(xiàn)取代舊的原動(dòng)機(jī),顯著提高了人類所能利用的能源的量級(jí),能源轉(zhuǎn)型就會(huì)發(fā)生[5]?!?/span>
斯米爾教授根據(jù)“原動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)”將人類能源利用劃分為4次能源轉(zhuǎn)型:第一能源轉(zhuǎn)型發(fā)生在距今1萬(wàn)年到0.5萬(wàn)年,人類通過(guò)馴養(yǎng)役畜來(lái)替代部分人力;第二次能源轉(zhuǎn)型發(fā)生在公元前1000年風(fēng)車和水車的出現(xiàn),進(jìn)一步替代人和動(dòng)物的肌肉力;第三次能源轉(zhuǎn)型隨著1765年瓦特改良后的蒸汽機(jī)的擴(kuò)散和進(jìn)一步改進(jìn),啟動(dòng)了煤炭替代薪柴的能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程。第四次能源轉(zhuǎn)型的發(fā)生則伴隨著發(fā)電機(jī)的發(fā)明使用,以及1882年世界第一座中心發(fā)電站在紐約和倫敦投入使用,人類進(jìn)入電氣化時(shí)代而出現(xiàn)。
斯米爾教授所提出的“原動(dòng)力發(fā)明、改進(jìn)和擴(kuò)散”邏輯為我們認(rèn)識(shí)歷史上的能源轉(zhuǎn)型“何時(shí)發(fā)生”、“如何發(fā)生”提供了非常有啟發(fā)性的見(jiàn)解。然而,回顧人類能源利用史就會(huì)發(fā)現(xiàn),以“原動(dòng)機(jī)”單一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷能源轉(zhuǎn)型至少存在2個(gè)問(wèn)題:
(1)從原動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)所劃分的一些能源轉(zhuǎn)型并未真正導(dǎo)致該種能源最終成為“主導(dǎo)能源”,從而不構(gòu)成人類社會(huì)或者國(guó)家層面上的能源轉(zhuǎn)型。比如公元前1000年伴隨風(fēng)車和水車的出現(xiàn),除了在小范圍外,水能并沒(méi)有在普遍范圍成為主導(dǎo)能源,更不用說(shuō)全球了,這是水能的自身局限所致。
(2)以“發(fā)電機(jī)”出現(xiàn)而引發(fā)的第四次能源轉(zhuǎn)型,偏離了“一次能源”的邏輯進(jìn)入二次能源(電氣化),這一轉(zhuǎn)型與當(dāng)前清潔低碳化發(fā)展方向可能不一致。比如,交通運(yùn)輸領(lǐng)域的電動(dòng)汽車發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了交通燃料的清潔低碳,但在電源結(jié)構(gòu)以化石能源為主的情況下,其電動(dòng)汽車對(duì)一個(gè)國(guó)家清潔低碳轉(zhuǎn)型的貢獻(xiàn)是要“打折扣”的。因此,任何非一次能源技術(shù)革命對(duì)于“能源轉(zhuǎn)型”的價(jià)值和意義,必須回歸到其所依賴的一次能源的“源頭”來(lái)評(píng)價(jià),才是真實(shí)可靠的。
綜上所述,為了更好描述歷史上能源轉(zhuǎn)型的邏輯和解釋未來(lái)的能源轉(zhuǎn)型,給出能源轉(zhuǎn)型的如下定義:能源轉(zhuǎn)型是由重大能源技術(shù)創(chuàng)新或原動(dòng)機(jī)推動(dòng)的,伴隨著能源系統(tǒng)深刻變革的,一次能源結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期變化過(guò)程[6]。
因此,就國(guó)家或全球?qū)哟味裕茉崔D(zhuǎn)型應(yīng)包含3個(gè)要素:
(1)有重大能源利用技術(shù)創(chuàng)新或能量原動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)。比如1765年蒸汽機(jī)的發(fā)明和推廣,標(biāo)志著煤炭替代薪柴轉(zhuǎn)型的開(kāi)始。
(2)在新的能源利用方式基礎(chǔ)上存在一次能源結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期變化。這個(gè)變化周期可能經(jīng)歷數(shù)十年,甚至上百年。比如,從蒸汽機(jī)到煤炭取代薪柴成為人類社會(huì)的主導(dǎo)能源大致經(jīng)歷了130年。
(3)主導(dǎo)能源更替伴隨著能源系統(tǒng)的深刻變革。也就是說(shuō),基于能源利用新的技術(shù)路徑(原動(dòng)機(jī)),一次能源的替代與轉(zhuǎn)換的展開(kāi),必須同時(shí)構(gòu)建與這種能源特性相匹配的能源生產(chǎn)、消費(fèi)和輸送體系,否則能源轉(zhuǎn)型難以順利和有效推進(jìn)[7]。
3.2 能源清潔低碳轉(zhuǎn)型方向決定了煤炭等化石能源作為過(guò)渡能源的地位
與煤炭替代薪柴、石油替代煤炭這些歷史上的能源轉(zhuǎn)型不同,當(dāng)前全球正在推進(jìn)的能源轉(zhuǎn)型是在應(yīng)對(duì)全球氣候變化的背景下啟動(dòng)的,其核心訴求是以可再生能源替代化石能源,推動(dòng)能源系統(tǒng)從以化石能源為主體轉(zhuǎn)向以可再生能源為主體,最終實(shí)現(xiàn)人類活動(dòng)的CO2排放量大幅減少,抑制地球溫度進(jìn)一步上升。
然而,可再生能源要完全取代化石能源需要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)期。在這一長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)以上的“過(guò)渡期”內(nèi),能源品種的替代,能源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型是一個(gè)漸進(jìn)過(guò)程。根據(jù)化石能源近中期難以大量退出的現(xiàn)實(shí),需要選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)倪^(guò)渡能源“組合”,而煤炭顯然要在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中承擔(dān)重要的“過(guò)渡”職能。德國(guó)和美國(guó)的能源轉(zhuǎn)型實(shí)踐表明,選擇恰當(dāng)?shù)?、符合本?guó)國(guó)情的過(guò)渡能源不僅有利于能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程的推進(jìn),而且對(duì)能源轉(zhuǎn)型的成本高低有著重要影響。
實(shí)際上,一旦確定大幅降低CO2排放量是這一次能源轉(zhuǎn)型的終極目標(biāo),以及可再生能源是未來(lái)能源系統(tǒng)的絕對(duì)主力,就決定了包括煤炭在內(nèi)的所有化石能源在能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中作為過(guò)渡能源的角色與地位。也正是從能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程與過(guò)渡期的視角,我們才有必要特別強(qiáng)調(diào)煤炭等化石能源的清潔高效利用問(wèn)題。因?yàn)橹挥械吞疾攀悄茉崔D(zhuǎn)型的終極目標(biāo),而“清潔高效”更多是針對(duì)過(guò)渡期內(nèi)化石能源短期難以快速退出的現(xiàn)實(shí)而產(chǎn)生問(wèn)題的應(yīng)對(duì)。
“過(guò)渡能源”含義,不僅是指這些能源利用在排放上要符合清潔、低碳的要求,更重要的是,在利用方式上要更具“靈活性”,使其能較好的與未來(lái)能源系統(tǒng)“兼容”。因?yàn)橐钥稍偕茉礊橹鲗?dǎo)的未來(lái)能源系統(tǒng)中,“系統(tǒng)靈活性”是最大的稀缺資源,因此,越大越好的傳統(tǒng)利用方式要“有節(jié)制”的發(fā)展,以降低未來(lái)成為“擱置資產(chǎn)”的風(fēng)險(xiǎn)。這些過(guò)渡能源組合中的能源品種,在滿足低碳清潔的條件下,能夠以具有競(jìng)爭(zhēng)力的成本提供“靈活性”的能力越強(qiáng),則在能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中的生命周期越長(zhǎng)[8]。
從上述前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)看,天然氣顯然是作為過(guò)渡能源的最佳選擇。相對(duì)于其它化石能源,天然氣不僅相對(duì)“清潔”,而且從利用方式上,兼具集中式和分布式特點(diǎn),是化石能源系統(tǒng)向可再生能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的最佳橋梁。但從我國(guó)實(shí)際情況看,天然氣作為過(guò)渡能源存在兩個(gè)不足:①天然氣價(jià)格缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,影響市場(chǎng)滲透率。②從我國(guó)目前天然氣勘探開(kāi)發(fā)情況看,天然氣份額的快速提高將大幅增加我國(guó)能源對(duì)外依賴度,不利于能源安全狀況的改善。因此,從必要性和可能性考慮,天然氣作為過(guò)渡能源,將有一個(gè)適度的份額,但不宜過(guò)度依賴。
核能作為“無(wú)碳”能源,是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中過(guò)渡能源的較好選擇。不過(guò),在目前的社會(huì)輿論環(huán)境下,核電的安全成本呈現(xiàn)日益上升趨勢(shì)。因此,核能在過(guò)渡能源組合中的地位與規(guī)模,根本上取決于其供能的成本競(jìng)爭(zhēng)力與“靈活性”程度。
綜合考慮清潔低碳、經(jīng)濟(jì)性、靈活性和能源安全等要求,天然氣和核能近中期難以完全“承擔(dān)”過(guò)渡期職責(zé)的情況下,煤炭作為過(guò)渡能源的優(yōu)勢(shì)相對(duì)突出:經(jīng)濟(jì)性、靈活性與能源安全都沒(méi)有問(wèn)題,清潔低碳方面也有一定的改善空間。而且,結(jié)合國(guó)家煤炭消費(fèi)總量控制的政策,煤炭高效利用也能通過(guò)減少煤炭消費(fèi)量而對(duì)碳減排起到積極作用。
4 煤炭清潔高效利用與能源轉(zhuǎn)型的一致性與沖突性
這個(gè)問(wèn)題主要是在長(zhǎng)期的能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中,在一段時(shí)期內(nèi)需要煤炭作為過(guò)渡能源這角度來(lái)說(shuō)的。因?yàn)閺哪茉崔D(zhuǎn)型的終極目標(biāo)看,煤炭最終是要被完全取代。但從能源轉(zhuǎn)型順利推進(jìn),以及降低能源轉(zhuǎn)型成本的角度看,煤炭高效清潔利用與能源轉(zhuǎn)型既存在一致性,也存在矛盾和沖突。
4.1 煤炭清潔高效利用與能源轉(zhuǎn)型的一致性
煤炭的清潔高效利用,簡(jiǎn)而言之:
(1)提高煤炭利用效率。
(2)大幅降低煤炭利用的常規(guī)污染物排放,比如SO2、NOx、顆粒物粉塵等。
能源低碳轉(zhuǎn)型的終極目標(biāo)是大幅降低化石能源消費(fèi)產(chǎn)生的CO2排放。為實(shí)現(xiàn)CO2大幅減排,除了大力發(fā)展可再生能源替代化石能源之外,大力提高能源效率,降低煤炭等化石能源消費(fèi)量實(shí)現(xiàn)CO2減排也是推進(jìn)能源低碳轉(zhuǎn)型的一個(gè)重要支柱。因?yàn)槟壳鞍禾吭趦?nèi)的化石能源消費(fèi)所排放的CO2還沒(méi)有找到大規(guī)模資源化利用的方式,所以降低CO2排放首先取決于煤炭、石油和天然氣等化石能源消費(fèi)量的減少。因此,煤炭的“高效”利用在如下意義上與CO2減排有關(guān):煤炭利用效率的提高,減少了提供同樣品質(zhì)和數(shù)量能源服務(wù)所需要的煤炭數(shù)量。煤炭清潔高效利用與能源轉(zhuǎn)型通過(guò)“提高化石能源利用效率降低其消費(fèi)量”這個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)邏輯“一致性”,推進(jìn)煤炭“高效”利用可以為降低我國(guó)CO2排放做出貢獻(xiàn)。
然而,提高煤炭利用能效對(duì)能源轉(zhuǎn)型的正向貢獻(xiàn),只有同時(shí)在煤炭消費(fèi)總量實(shí)現(xiàn)下降的前提下才能成立,因?yàn)槟茉葱省盎貜椥?yīng)”(Rebound Effect))的作用會(huì)“破壞”兩者之間的“一致性”。所謂回彈效應(yīng)是指能源效率提高所節(jié)省的能源被能源消費(fèi)行為部分或全部抵消。其作用機(jī)制是:能效提高有效降低單位能源服務(wù)的能耗,從而降低用能開(kāi)支,這會(huì)激勵(lì)用戶在不增加開(kāi)支的情況下,為追求更好的生活品質(zhì)更多地消費(fèi)能源。大多數(shù)相關(guān)用戶都采取類似行動(dòng),最終對(duì)能源服務(wù)需求增加帶來(lái)的能源消費(fèi)增量甚至?xí)^(guò)能效提升降低的能源消費(fèi)量,進(jìn)而導(dǎo)致能源消費(fèi)總量的增加。而控制政策可以在相當(dāng)程度上抑制效率提升伴隨的“回彈效應(yīng)”,從而使煤炭“高效”利用對(duì)碳減排目標(biāo)產(chǎn)生實(shí)際的影響。
自2013年以來(lái),我國(guó)先后出臺(tái)了一系列控制煤炭消費(fèi)總量的政策,客觀上為抑制能源效率的回彈效應(yīng)的作用,從而使提高煤炭利用效率的同時(shí)抑制煤炭消費(fèi)總量增長(zhǎng)。比如,在2013年國(guó)務(wù)院發(fā)布實(shí)施的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中,明確提出要“制定國(guó)家煤炭消費(fèi)總量中長(zhǎng)期控制目標(biāo),實(shí)行目標(biāo)責(zé)任管理;到2017年,煤炭占能源消費(fèi)總量比重降低到65%以下;京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)總量負(fù)增長(zhǎng)?!皣?guó)家發(fā)改委與國(guó)家能源局2016年發(fā)布《煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,明確提出“十三五”期間我國(guó)煤炭消費(fèi)比重將下降到58%。2018年7月,國(guó)務(wù)院印發(fā)了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》,進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)要大力推進(jìn)煤炭消費(fèi)減量替代,重點(diǎn)區(qū)域要實(shí)施煤炭消費(fèi)總量控制,并提出消費(fèi)減量規(guī)劃目標(biāo):到2020年,全國(guó)煤炭占能源消費(fèi)總量比重下降到58%以下;京津冀及周邊、汾渭平原的平原地區(qū)基本完成生活和冬季取暖散煤替代;北京、天津、河北、山東、河南及珠三角區(qū)域煤炭消費(fèi)總量比2015年均下降10%,上海、江蘇、浙江、安徽及汾渭平原煤炭消費(fèi)總量均下降5%左右。為落實(shí)“三年行動(dòng)計(jì)劃“,各地政府紛紛發(fā)布實(shí)施了《煤炭消費(fèi)減量行動(dòng)計(jì)劃2018-2020》,規(guī)定了到2020年之前每年煤炭消費(fèi)減量目標(biāo)。
2013年我國(guó)推行的煤炭消費(fèi)總量控制政策收到了很好的效果。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù),2014~2017年我國(guó)煤炭消費(fèi)量連續(xù)3年下降,分別比上一年減少了1671萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤、5479萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤、3642萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。2018年煤炭消費(fèi)量略有反彈,比2017年增加了988萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤,但與2013年煤炭消費(fèi)量相比,仍然減少3.5%,約9800萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤。與此相對(duì)應(yīng),2014~2017年我國(guó)煤炭消費(fèi)的CO2排放量分別同比減少了0.59%,1.96%和1.33%。特別是2018年,盡管我國(guó)與能源消費(fèi)有關(guān)的CO2排放反彈了1.9%,但與煤炭消費(fèi)有關(guān)的CO2排放僅僅增加了0.37%。這其中也有一部分是提高煤炭利用效率的作用,其中主要是煤電行業(yè)能效提高的貢獻(xiàn)。
4.2 煤炭清潔高效利用與能源轉(zhuǎn)型的沖突
無(wú)論是提高效率,還是降低排放,都應(yīng)結(jié)合煤炭消費(fèi)的領(lǐng)域來(lái)有針對(duì)的實(shí)施。目前,我國(guó)煤炭使用主要分布在如下5個(gè)領(lǐng)域:①燃煤發(fā)電用煤,約占煤炭消費(fèi)總量的50%。②冶金煉焦用煤,占17%。③煤化工用煤,占7%[9]。④各類燃煤鍋爐(含建材窯爐和供熱供暖)用煤,占20%。⑤民用散燒煤,占6%[10]。
上述5個(gè)方面,實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效的可行性差異很大。一般來(lái)說(shuō),工業(yè)中小鍋爐和民用散燒燃燒效率低、污染排放高,實(shí)現(xiàn)清潔高效的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上難度很大,因而政策關(guān)閉中小燃煤鍋爐,鼓勵(lì)其它能源替代煤炭。近年來(lái)在華北地區(qū)大規(guī)模推進(jìn)的“煤改氣、煤改電”就是在這一背景下啟動(dòng)的。因此,專家們的主流意見(jiàn)把煤炭清潔高效利用的重點(diǎn)領(lǐng)域放在發(fā)電方面,因?yàn)槲覈?guó)直接燃煤發(fā)電技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位。以上海外高橋第三發(fā)電廠為例,在全年平均負(fù)荷率為75%~81%的條件下,目前該電廠實(shí)際全年平均供電煤耗(包括脫硫和脫硝)276g/kWh,全國(guó)平均約321g/kWh,相差約45g/kWh。
我國(guó)發(fā)電行業(yè)是煤炭清潔高效利用已經(jīng)走在各行業(yè)前列。⑨為了推動(dòng)我國(guó)發(fā)電行業(yè)煤炭清潔高效利用,我國(guó)近年來(lái)一直通過(guò)“上大壓小”的政策關(guān)閉中小燃煤發(fā)電機(jī)組,以提高燃煤發(fā)電效率,降低排放。最新的政策是要求到2020年,新建燃煤發(fā)電機(jī)組平均供電煤耗低于300g/kWh標(biāo)準(zhǔn)煤,現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組經(jīng)改造平均供電煤耗低于310g/kWh標(biāo)準(zhǔn)煤。能耗與環(huán)保不達(dá)標(biāo)的30萬(wàn)kW(含)以下機(jī)組也要逐步關(guān)閉。
⑨ 鋼鐵、石油、有色金屬等重點(diǎn)行業(yè)煤炭清潔高效利用改造工作剛剛起步。
就煤電清潔高效利用而言,單機(jī)規(guī)模越大,單位供電煤耗越低,污染物排放越低。因此,我國(guó)追求大規(guī)模、高參數(shù)的發(fā)電機(jī)組的傾向是大力實(shí)施煤炭清潔高效利用政策的必然結(jié)果。然而,這一政策導(dǎo)向與能源轉(zhuǎn)型存在著內(nèi)在沖突。因?yàn)榫碗娏ο到y(tǒng)而言,能源轉(zhuǎn)型就是越來(lái)越多可再生能源發(fā)電量,特別是波動(dòng)性的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電量進(jìn)入到電力系統(tǒng)。在可再生能源優(yōu)先并網(wǎng)政策的驅(qū)動(dòng)下,隨著波動(dòng)性可再生能源電量份額的增加,越來(lái)越多原先作為基荷電源的燃煤發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆脵C(jī)組——當(dāng)沒(méi)有風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電快速下滑時(shí)能迅速增加發(fā)電量。也就是說(shuō),在一個(gè)高比例可再生能源發(fā)電量的電力系統(tǒng)中,電力系統(tǒng)的“靈活性”是最稀缺的資源。而追求更大發(fā)電單機(jī)規(guī)模的政策雖然實(shí)現(xiàn)了更高的能效和更低的排放,但卻降低了機(jī)組的靈活性,從而降低了整個(gè)電力系統(tǒng)的靈活性,這顯然與能源轉(zhuǎn)型的要求是背道而馳的。
5 結(jié)束語(yǔ)
從我國(guó)能源資源稟賦和順利推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型的要求看,可能到2050年,煤炭仍將在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占有一席之地。但這個(gè)“一席之地”不是簡(jiǎn)單的份額變化,而是與未來(lái)能源系統(tǒng)完美融合之后的“一席之地”。基于前面的分析,這里從煤炭清潔高效利用與能源轉(zhuǎn)型及其相互關(guān)系的視角,談幾點(diǎn)總結(jié)性看法:
(1)我們不應(yīng)“妖魔化”煤炭,但也要避免“神圣化”煤炭。在能源轉(zhuǎn)型的大背景下,加上霧霾治理2013年以來(lái)成為我國(guó)環(huán)保政策的重中之重,我國(guó)一段時(shí)期的確存在“妖魔化”煤炭的傾向,以及實(shí)踐中一刀切的“去煤”做法。這些不良的傾向和做法激發(fā)了一些院士專家紛紛發(fā)聲,強(qiáng)調(diào)煤炭在中國(guó)能源系統(tǒng)中的重要性,以及煤炭清潔高效利用的必要性與可行性,收到了良好效果。另一方面,我們也要避免問(wèn)題的討論走向“神圣化”煤炭的另一個(gè)極端:無(wú)視某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)煤炭清潔高效利用的難點(diǎn)(比如中小燃煤鍋爐),“一刀切”的“保煤”,甚至認(rèn)為實(shí)現(xiàn)了“清潔高效利用”的煤炭也是“清潔能源”。事實(shí)上,不止煤炭,所有化石能源本質(zhì)上都不可能是清潔能源。⑩況且,從目前煤炭清潔高效利用的實(shí)踐看,除了燃煤發(fā)電領(lǐng)域外,其它領(lǐng)域煤炭的清潔高效利用也才剛剛起步。
(2)煤炭清潔高效利用和能源低碳轉(zhuǎn)型對(duì)煤炭未來(lái)地位的影響是不一樣的。煤炭作為我國(guó)當(dāng)前的主力能源,是我國(guó)大氣污染物排放與CO2排放的主要貢獻(xiàn)者,也必然成為大氣污染物和CO2減排的主要承擔(dān)者。然而,煤炭清潔高效利用與能源轉(zhuǎn)型對(duì)煤炭的影響是不同的。
從大氣與環(huán)境治理角度看,煤炭清潔高效利用可以大幅降低常規(guī)空氣污染物排放,特別是燃煤發(fā)電實(shí)現(xiàn)的超低排放,這給煤炭提供了一個(gè)應(yīng)獲得與其它化石能源一樣的“發(fā)展權(quán)”的理由。
從能源低碳轉(zhuǎn)型角度看,煤炭將成為我國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型過(guò)渡期最重要的過(guò)渡能源,但其份額將穩(wěn)步下降。因?yàn)槟茉吹吞嫁D(zhuǎn)型最終要實(shí)現(xiàn)所有化石能源被替代。與其它化石能源相比,煤炭作為我國(guó)最重要的過(guò)渡能源,不僅是因?yàn)槊禾渴悄壳暗闹髁δ茉?,更重要的,是燃煤發(fā)電機(jī)組在波動(dòng)性可再生能源發(fā)電量占比日益提高的電力系統(tǒng)中,從經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性綜合看是為電力體系提供靈活性的最好選擇。
(3)應(yīng)盡快按照能源轉(zhuǎn)型的要求調(diào)整我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)政策與大氣污染治理政策及其實(shí)施方式。我國(guó)產(chǎn)業(yè)政策的一個(gè)長(zhǎng)期偏好是以“大”為美,在能源領(lǐng)域也是如此,發(fā)電領(lǐng)域“上大壓小”政策實(shí)施多年,對(duì)提高發(fā)電能效和減少排放產(chǎn)生了積極效果。近年來(lái)的大氣污染治理政策,不斷提高排放標(biāo)準(zhǔn)外(這是環(huán)保政策的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作),越來(lái)越有產(chǎn)業(yè)政策的“味道”:從燃料選擇(高污染燃料認(rèn)定),門(mén)檻規(guī)模(淘汰中小鍋爐),到技術(shù)路徑選擇都有規(guī)定。環(huán)保政策對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)政策領(lǐng)域的延伸除了既是為了加強(qiáng)環(huán)保政策的“效果”,同時(shí)也是習(xí)慣于“一竿子插到底”既有行政管理體制的自然反應(yīng),當(dāng)然也是追求“越大越好”。
這種政策導(dǎo)向與實(shí)施方式,在不考慮成本情況下,容易短期見(jiàn)到效果。然而,考慮到電力低碳轉(zhuǎn)型對(duì)“靈活性”需求大幅增加,以“大”為政策導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)政策和大氣污染治理政策的實(shí)施將會(huì)給未來(lái)電力系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型產(chǎn)生新的障礙。因此,必須盡快調(diào)整能源領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)政策和大氣污染治理政策過(guò)度追求規(guī)模化的傾向,根據(jù)電力低碳轉(zhuǎn)型的要求調(diào)整我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)政策與大氣污染治理政策。簡(jiǎn)而言之,應(yīng)該從能效、排放和靈活性等方面綜合考慮能源(電力)系統(tǒng)最佳,而不是以單一指標(biāo)和追求單機(jī)規(guī)模指標(biāo)最佳,同時(shí)大氣污染治理政策應(yīng)該回歸環(huán)保政策“管排放”的本義,而把燃料品種、技術(shù)路徑,生產(chǎn)規(guī)模的選擇交給市場(chǎng)主體,這樣能夠給技術(shù)創(chuàng)新提供充分的機(jī)會(huì)。
朱彤
經(jīng)濟(jì)學(xué)博士,副研究員,現(xiàn)任中國(guó)社會(huì)科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究所能源經(jīng)濟(jì)室主任,研究方向?yàn)槟茉磻?zhàn)略與政策、國(guó)家能源轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)政策。
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0477-3856111