煤制气产业发展在面临诸多优势和机遇的同时,也有着自身无法回避的劣势,而这些劣势的存在为我国煤制气产业的健康发展带来了不容忽视的风险。
1.煤制气发展面临水资源大量消耗和环境污染的挑战
煤制气是将一种能源转化成另一种能源的过程,这其中伴有水资源消耗、能量耗损和污染物排放等,而这些给环境造成的压力要远大于煤炭直接利用。而且由于项目前期投资巨大,回报周期长,很多项目在初始阶段亏损运营,企业很难再有额外的环保资金投入。因此,发展煤制气面临着巨大的环境压力。美国杜克大学研究报告指出,“中国当下风头正健的煤制气项目无疑是一场环境灾难,最终将使中国走上一条不可持续的道路。”
目前我国发展煤制气面临的首要问题是水资源的大量耗费。
中科院和国际绿色和平组织联合发布的报告《噬水之煤:煤电基地开发与水资源研究》中指出,2015年我国大型煤电基地上下游产业链需水量总计约99.75亿吨,相当于黄河可供水量的四分之一以上,其中耗水量最大的内蒙古、山西和陕西等省区均是我国煤制气项目扎堆的区域。据估算,煤制气的平均耗水量约为煤直接利用的18倍。按照国家要求,生产1000立方米煤制合成气的最高水耗不能超过6.9吨,但实际运行中耗水往往在8吨以上,远没有达到要求。
世界资源研究所研究发现,迄今我国已获批的煤制气项目75%处于水资源高度紧张的地区。在新疆和内蒙古等干旱或半干旱地区建造的煤制气项目全部投产后每年将消耗5亿至7亿吨淡水,几乎相当于该地区2011年工业用水量的20%,这将使项目周边牧民、农民等得水供给受到限制,加剧该地区本来就缺水的窘境。同时,由于这些地区在雨季和旱季之间的水供应变化无常,煤制气企业也面临随时减产甚至暂时停产的风险。
除了耗水量巨大外,煤制气项目全生命周期的温室气体排放明显高于其他化石燃料。杜克大学研究表明,煤制气的全生命周期温室气体排放是普通天然气开采的7倍。如果将煤制气用于发电,碳排放量将比燃煤发电厂高出82%;用于汽车燃料,所产生的尾气排放是传统汽车的两倍。因此,如果不配套相应地碳捕集与封存(CCS)技术,大量的煤制气项目建设对中国的低碳化能源发展战略来说可能是一种倒退。但CCS技术成本高,风险大,在西北部实施CCS,在技术和经济上是否可行目前仍存在较大争议。
此外,我国在建的煤制气项目大部分选用碎煤固定床加压气化技术,这种气化过程伴生大量的焦油、苯、酚及其他芳香族化合物,这些组分的分离及后续处理都很复杂,不但增加了项目投资,也给项目的稳定运行带来了环境隐忧。此外,煤制气生产过程还伴随着有毒的硫化氢、汞和大量难以处理的含酚污水排放。大唐在建赤峰克旗和阜新两个煤制气厂时,都只先建了三分之一的设计产能,原因之一就是在等待将来有更好的工艺能更经济地解决含酚污水的处理。
可见,煤制气发展将带来与水安全和气候相关的巨大风险,煤制气企业在项目建设中必须综合考虑全过程的总成本和社会责任,一旦环境外部成本内部化,企业将面临着技术和成本的双重挑战。
2.关键技术尚缺乏自主知识产权
目前最为成熟和领先的煤制气技术均掌握在德国鲁奇、丹麦托普索和英国戴维等国外公司手中,国内科研院所虽也一直在进行甲烷化反应器及催化剂研发,但各项成果还处于试验阶段并未经过工业化验证。为确保项目一次成功,目前我国的煤制气均要从国外引进技术和设备,支付高昂的专利许可费用与设备采购费用。加之国内尚无工业化装置及相关管理与运行经验可借鉴,项目的施工、技术集成与优化、试车、运行等工作都需要摸索和总结,项目按期达产达标过程面临技术不确定性。如新疆庆华项目早在2013年8月就已产出第一方煤制气,但产品质量并不稳定,经过4个多月的反复调试,才最终生产出符合质量标准要求的煤制气,并于当年12月底正式进入西气东输官网。(来源:中石油经济技术研究院《2013年国内外油气行业发展报告)
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