“煤改氣”是否真的能治理霧霾？
你是否也發(fā)現(xiàn)那些似是而非的言論經(jīng)常充斥在媒體、政府公文中?讓我們一起揪出能源領(lǐng)域的“假大空”，發(fā)現(xiàn)真問題吧!本文節(jié)選、整理自華北電力大學(xué)李司陶、清華大學(xué)王子豪、清華大學(xué)單露三人，經(jīng)暑假期間調(diào)查走訪了全國多個電力生產(chǎn)基地后，合撰的《2014暑期能源產(chǎn)業(yè)調(diào)研報告》。報告中有關(guān)我國“煤改氣戰(zhàn)略”所反映的問題矛盾突出，在社會上受到許多關(guān)注，故由該部分主要負(fù)責(zé)者李司陶重新整理后，投予財新-無所不能(微信公號：caixinenergy)。希望能為能源產(chǎn)業(yè)的廣大關(guān)注者的提供一些參考。文中所涉工作人員的身份均已隱去。
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為應(yīng)對愈演愈烈的霧霾危機(jī)，近兩年來北京市密集出臺了《北京市2013-2017年清潔空氣行動計劃》、《北京市2013-2017年加快壓減燃煤和清潔能源建設(shè)工作方案》等政策文件，對北京市現(xiàn)有的熱電廠進(jìn)行大刀闊斧的改革。其中最重要的一項舉措，就是“煤改氣”工程。北京市發(fā)改委曾公開表示，北京市預(yù)計在15至16供暖季結(jié)束后全面淘汰燃煤熱電機(jī)組，以燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行替代。此舉引起了廣泛熱議，不少人認(rèn)為這將是應(yīng)對北京市目前霧霾困局的有力措施。
但我們在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，目前北京市強(qiáng)硬的“一刀切”式煤改氣政策，恐怕并不能如預(yù)期中一般對霧霾有“立竿見影”的效果;而且還在設(shè)備國產(chǎn)化、氣源供應(yīng)等多個方面存在隱患;在經(jīng)濟(jì)上也存在相當(dāng)多的不合算之處。
我們發(fā)現(xiàn)問題主要集中于一個誤區(qū)和四個矛盾。即“燃煤發(fā)電是導(dǎo)致空氣污染的嚴(yán)重原因，改為燃?xì)獍l(fā)電就可以大幅緩”這一誤區(qū);與設(shè)備、燃料價格、燃料供應(yīng)、熱電配比四個方面中政策規(guī)劃與現(xiàn)實條件的矛盾。
本文將以北京近郊的某熱電廠為例，嘗試梳理厘清這些誤區(qū)和矛盾，為大家更好的了解“煤改氣”政策提供參考。
一個誤區(qū)：燃煤發(fā)電是導(dǎo)致空氣嚴(yán)重污染的主要原因，改為燃?xì)獍l(fā)電就可以大幅緩
1.燃煤發(fā)電不一定是空氣嚴(yán)重污染的主要原因
一提起燃煤發(fā)電，人們的第一個反應(yīng)出來的景象總會是“冒著黑煙的大煙囪”，仿佛燃煤發(fā)電就一定是無可救藥的高污染、低效率。近些年來談起京津冀地區(qū)嚴(yán)重的霧霾危機(jī)，人們也總是下意識的歸罪于燃煤發(fā)電機(jī)組。
但在調(diào)研過程中我們發(fā)現(xiàn)，至少在北京地區(qū)，事實并不是這樣的。在眾多北京地區(qū)的空氣污染原因中，燃煤火電并不占主要地位。
以廣受關(guān)注的PM2.5為例，北京市環(huán)保局于今年4月15日公布的數(shù)據(jù)顯示：機(jī)動車、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)、揚(yáng)塵的污染貢獻(xiàn)占比分別為31.1%、22.4%、18.1%、14.3%。燃煤所占的約五分之一比例中，還有大量污染來自小煤爐、社區(qū)小鍋爐等小型設(shè)備，真正由大型燃煤火電廠貢獻(xiàn)的污染少之又少。
據(jù)電廠的工作人員介紹，從該電廠所屬發(fā)電集團(tuán)(五大之一)內(nèi)部研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)來看，北京市只有不到一成的空氣污染來自幾大國有發(fā)電企業(yè)的火電機(jī)組。真正在空氣污染重起主導(dǎo)作用的是數(shù)量龐大的機(jī)動車，占到7成左右。
綜上所述，至少在北京地區(qū)，燃煤發(fā)電并不是空氣污染的主要原因。
2.燃?xì)鈱γ涸诃h(huán)保指標(biāo)上優(yōu)勢不大
一般社會上對于燃煤發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電之間環(huán)保程度比較的印象，都是燃?xì)獍l(fā)電對燃煤發(fā)電大幅領(lǐng)先。這是不少認(rèn)為“只要‘煤改氣’成功，北京市空氣污染問題就能立刻解決”者的重要理論依據(jù)。但是我們的調(diào)查結(jié)果表明，只要相應(yīng)的環(huán)保措施能夠跟上，燃煤發(fā)電在環(huán)保指標(biāo)上并不會落后于燃?xì)獍l(fā)電太多。而且燃煤發(fā)電在達(dá)到燃?xì)獍l(fā)電環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的同時，還能保持對燃?xì)獍l(fā)電巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。
燃?xì)馀c燃煤排放比較(單位：mg/Nm^3)
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從上述數(shù)據(jù)中我們不難看出，即使面對“全球最嚴(yán)”的北京環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，該熱電廠的燃煤機(jī)組也可以直逼燃?xì)鈽?biāo)準(zhǔn)。就國家標(biāo)準(zhǔn)(氮氧化物50，硫氧化物35，粉塵5)而言，也只有燃煤一項還小幅度超標(biāo)。電廠的工作人員還介紹說，燃煤機(jī)組完全達(dá)到北京市的燃?xì)鈾C(jī)組標(biāo)準(zhǔn)，本來也已經(jīng)被列入了電廠的計劃之中，技術(shù)上完全是可以實現(xiàn)的。
更值得引起我們注意的是，雖然燃煤機(jī)組后期投入了大量資金進(jìn)行環(huán)保設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)，其電價成本仍然大幅低于燃?xì)怆姟９ぷ魅藛T介紹說，平均算下來一度煤電的成本不過提高了1~2分(僅相當(dāng)于上浮了3%左右)，而天然氣的電價成本幾乎為煤電的兩倍，煤電對于燃?xì)怆姷某杀緝?yōu)勢依然巨大。
四個矛盾：設(shè)備、原料價格、原料供應(yīng)、熱電配比
1.設(shè)備矛盾：
“煤改氣”政策的核心內(nèi)容就是將過去占主導(dǎo)地位的煤炭熱電設(shè)施，改造為燃?xì)鉄犭娫O(shè)施。這一過程中，會產(chǎn)生以下兩個方面的問題：1.原有煤電設(shè)備的淘汰造成的浪費(fèi)問題;2.燃?xì)庠O(shè)備國產(chǎn)化程度低造成的購買成本、維護(hù)成本高問題與產(chǎn)業(yè)安全問題。
(1)原有設(shè)備的淘汰問題
“煤改電”的第一步，就是關(guān)停原有的燃煤機(jī)組。目前看來，這將產(chǎn)生較大浪費(fèi)。
以我們走訪的北京這座熱電廠為例，該電廠的建設(shè)始于1995年，1999第一期年四臺燃煤機(jī)組，至今僅工作了15年。其核心燃煤鍋爐的工作時間，尚不到該類設(shè)備平均壽命壽命30~40年的一半。
工作人員表示，在煤改電工程完工后，這些設(shè)備就只能封存或報廢了。以目前火電單位功率造價3.9元/瓦的建設(shè)成本來算，報廢該熱電廠一期總共超過845MW的燃煤發(fā)電設(shè)備，相當(dāng)于將30多億元人民幣“報廢”了。
如果再加上該熱電廠為使這些燃煤機(jī)組達(dá)到相當(dāng)高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的投入的近十億資金，被“改”掉的燃煤機(jī)組可謂價值不菲。
由于整個京津冀地區(qū)都在大力推進(jìn)“煤改氣”工程、國有資產(chǎn)的出售轉(zhuǎn)讓手續(xù)非常繁瑣、大型燃煤機(jī)組設(shè)備的搬遷在技術(shù)上非常困難等因素的影響，這些設(shè)備轉(zhuǎn)到他地再用的可能性很小。這些燃煤發(fā)電設(shè)備幾乎沒有再利用的可能了。
(2)設(shè)備的自產(chǎn)化不足導(dǎo)致的運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用高昂問題
“煤改氣”工程在設(shè)備方面的另一個主要問題，在于目前我國在重型燃汽輪機(jī)等燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備上技術(shù)水平和自產(chǎn)水平低。導(dǎo)致燃?xì)鈾C(jī)組在建設(shè)和運(yùn)行過程中設(shè)備成本畸高;同時由于發(fā)電設(shè)備的供應(yīng)全由國外廠商壟斷，產(chǎn)業(yè)安全方面有受制于人的風(fēng)險。
仍然以該熱電廠為例。該廠在2011年建設(shè)完成了一組以兩臺日本三菱燃機(jī)為核心的“二拖一”燃?xì)鉄犭娐?lián)供系統(tǒng)，總共可以輸出超過930MW的電功率和650WM的供熱功率。整個系統(tǒng)整體采購自日本三菱重工。
我們由市場上其他的燃?xì)鈾C(jī)組價格推得該機(jī)組的價格在38億元左右，單位功率的價格要高于燃煤機(jī)組。
相比于建設(shè)成本，維護(hù)成本的高昂更加明顯。由于機(jī)組系整體引進(jìn)，相應(yīng)核心技術(shù)也完全由外方掌握，該機(jī)組的維護(hù)由外方全包。維護(hù)協(xié)議在設(shè)備購買時就直接與對方簽訂，一簽八年。
維修費(fèi)的計算方式是每運(yùn)行一小時收費(fèi)3000元人民幣;同時啟停機(jī)一次計20個小時;飛停一次記200個小時。這樣算下來，每年光是兩臺燃?xì)鈾C(jī)的日常維護(hù)就要花掉3600多萬元。
(3)設(shè)備對外依賴過度存在安全風(fēng)險
目前，各大外國廠商也在與國內(nèi)廠商展開合作。如三菱重工和東汽，GE跟哈汽，西門子跟上汽都建立了合作關(guān)系。但這些國內(nèi)廠商還只是在努力接管相應(yīng)外國廠商在華的維修、養(yǎng)護(hù)業(yè)務(wù)，離掌握核心技術(shù)、生產(chǎn)出性能可以媲美的產(chǎn)品距離還很遠(yuǎn)。
可以推測，在我國自有燃?xì)鈾C(jī)組技術(shù)突破之前，一旦由于政治等其他因素導(dǎo)致國外的燃?xì)鈾C(jī)組設(shè)備、維修供應(yīng)中斷，必將導(dǎo)致各電廠的燃?xì)鈾C(jī)組生產(chǎn)秩序被打亂。考慮到在整個經(jīng)濟(jì)體系中電力工業(yè)的基礎(chǔ)性地位，貿(mào)然鋪開這種目前只能嚴(yán)重依賴外國的發(fā)電方式，是要承擔(dān)巨大風(fēng)險的。同時，這套機(jī)組的自動控制系統(tǒng)也完全由外方提供，這也被認(rèn)為帶來了嚴(yán)重的后門風(fēng)險。
相對而言，我國1000MW級的燃煤機(jī)組裝備就可以全部自產(chǎn)。
2.燃料價格
火力發(fā)電的成本主要取決于燃料的成本，“煤改氣”工程在燃料環(huán)節(jié)上的變化就是將煤炭替換為了天然氣，而我們的調(diào)查顯示這將使電廠成本大幅攀升。
(1)天然氣價格和煤炭原料成本的對比
電廠的工作人員向我們介紹，燃?xì)獍l(fā)電的燃料成本在每度電0.54元左右，而煤電只有0.23元。
據(jù)我們調(diào)查了解，如果算上了設(shè)備維護(hù)、折舊等費(fèi)用，價格差距將更加明顯。綜合計算的煤電成本在0.3~0.4元每度之間，燃?xì)獍l(fā)電成本則要達(dá)到0.8元每度左右。也就是說，燃?xì)獍l(fā)電的成本要比煤電高出一倍有余。
從能源市場的角度來看，近未來內(nèi)煤炭仍然在經(jīng)濟(jì)性上優(yōu)勢明顯。援引來自北極星電力網(wǎng)的信息：7月18日中國煤炭價格指數(shù)為142.4，同比下降17.1點(diǎn)，比年初下降19.4點(diǎn)，比歷史最高點(diǎn)(2008年7月)下降80.4點(diǎn)，降幅36%。全國煤炭價格已經(jīng)降至2007年底水平。
在可預(yù)見的未來內(nèi)，由于頁巖氣革命、光伏與風(fēng)電等新能源迅速發(fā)展、中國加速淘汰落后產(chǎn)能等多重因素影響，煤價仍被市場看空，被認(rèn)為會長時間維持在低位。
而在天然氣方面，國內(nèi)的大宗天然氣價格由國家統(tǒng)一調(diào)控。最新的政策為，自9月1日起上調(diào)非居民用氣存量天然氣門站價格0.4元/立方米，居民用氣門站價格不作調(diào)整。此次提價令國內(nèi)燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)受挫嚴(yán)重。
來自中國石油天然氣集團(tuán)公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院的數(shù)據(jù)顯示，2013年，我國天然氣對外依存度首次突破30%，達(dá)到31.6%。而在國際市場上，天然氣價格受到中東和烏克蘭混亂局勢，以及美國頁巖氣出口政策前景不明朗等多重因素影響，目前價格下降的空間很小。
綜上所述，煤炭發(fā)電當(dāng)下的成本低于天然氣發(fā)電，而且在可預(yù)見的未來，仍將保持這種經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。
(2)上網(wǎng)電價與原料成本變化的矛盾
在我國，電廠上網(wǎng)電價由發(fā)改委按照地區(qū)和電源種類制定。雖然燃?xì)鈾C(jī)組的上網(wǎng)電價高于燃煤機(jī)組，但是仍不能抵消掉燃?xì)鈾C(jī)組的成本劣勢。
以北京的情況為例，燃煤機(jī)組的上網(wǎng)電價在每度0.5元左右，燃?xì)鈾C(jī)組為0.65元左右。也就是說，如果用綜合成本來估算，燃煤機(jī)組有25%左右的利潤，而燃?xì)鈾C(jī)組就要凈虧損將近20%了。
如前所述，自9月份起全國將進(jìn)行新一輪的天然氣提價，但天然氣上網(wǎng)電價卻并沒有提升。這將導(dǎo)致天然氣發(fā)電的虧損進(jìn)一步擴(kuò)大，嚴(yán)重影響發(fā)電企業(yè)的生產(chǎn)積極性。
中電聯(lián)《2014年上半年全國電力供需形勢分析預(yù)測報告》指出：“上半年五大發(fā)電集團(tuán)所屬燃?xì)獍l(fā)電廠虧損面仍達(dá)三分之一，熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供熱虧損面高達(dá)60%。”這樣突出的價格矛盾，難免讓人回憶起2010~2011年期間，由于煤炭供應(yīng)緊張、價格高企，大量電廠寧可選擇長時間“檢修”的景象。
3.燃料供應(yīng)
除了燃料的價格問題之外，“煤改氣”后燃料的供應(yīng)也很成問題。與固體形態(tài)的煤炭不同，氣態(tài)的天然氣如果需要長途、大量運(yùn)輸，必須使用管道和大型液化天然氣接收設(shè)備。這些設(shè)施的完善都是持續(xù)周期長、技術(shù)要求高、成本昂貴的大型工程。而且相對于煤炭資源的分布，我國天然氣資源的分布更不平衡，主要?dú)庠磁c主要負(fù)荷中心的平均距離更遠(yuǎn)。
(1)北京市的供應(yīng)量問題
具體到北京的情況來說，周邊不遠(yuǎn)的山西、內(nèi)蒙都是產(chǎn)煤大省，還有天津港和諸多鐵路干線等方便的交通條件來保障煤炭的供應(yīng)。但是天然氣的供應(yīng)目前只有陜京天然氣管線、天津LNG和大唐煤制氣工程三個可靠的供應(yīng)渠道。
工作人員介紹說，目前北京市每年消耗100億立方米左右的天然氣，目前的供應(yīng)量僅是勉強(qiáng)能夠維持消費(fèi)。每天一到做飯時間都能夠感受到管道壓力的明顯變化。
我們可以簡單估算一下北京市“煤改氣”工程完工后的新增天然氣需求量：930MW【一個二拖一燃?xì)鈾C(jī)組的功率】*(1【該熱電廠計劃新增一套熱電機(jī)組來替換原有的燃煤機(jī)組】+6【北京市其余三個熱電基地全部按該熱電廠的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置】)*4430h【2012年北京地區(qū)燃?xì)鈾C(jī)組平均工作時間】/5【工作人員介紹平均一立方米天然氣可以發(fā)五度電】=57.7億立方米。
目前北京市正在加緊建設(shè)的兩個新氣源是陜京4線與大唐煤制氣項目的后續(xù)工程。大唐煤制氣工程經(jīng)查整體產(chǎn)能為每年40億立方米，目前已經(jīng)完工的一期工程，經(jīng)查日常供應(yīng)量在250萬立方米左右，也就是已完工年產(chǎn)10億立方米左右，后續(xù)還有30億立方米增量。
陜京四線雖然有每年300億立方米的運(yùn)量，但也是要供應(yīng)整個環(huán)渤海地區(qū)的需求，能夠留出多少給北京市還不清楚。但考慮到整個京津冀魯?shù)貐^(qū)都因飽受霧霾污染影響而大力推進(jìn)煤改氣工程，估計到時整體供應(yīng)還是會偏緊。且陜京四線要到2016年6月才能完工。
雖然近年來中國與俄羅斯、斯坦國家等周邊油氣資源豐富的國家展開了大量合作，國內(nèi)頁巖氣開采也有一定進(jìn)展，總的來看天然氣供應(yīng)增長勢頭良好。但是具體到北京地區(qū)，近些年內(nèi)供應(yīng)形勢仍然不容樂觀;上文大概的推算表明，未來數(shù)年北京市乃至整個華北地區(qū)的天然氣供應(yīng)都會偏緊。
(2)能源過于單一后的安全問題
一刀切式的“煤改氣”帶來的另一個問題就是能源種類過于單一的問題。
一旦天然氣供應(yīng)整體上出現(xiàn)問題，例如脆弱的管道設(shè)施遭受襲擊，則整個北京市的供暖系統(tǒng)將全部停擺。為此只能額外預(yù)留出一些燃煤等其他方式的供電設(shè)施，作為應(yīng)急預(yù)備力量。
這種“將雞蛋放在一個籃子”的情況，值得我們對其中的風(fēng)險多加關(guān)注。
4.熱電配比問題
燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電效率較燃煤機(jī)組高出不少，這雖然在客觀上提升了能源的利用效率，但是從電力市場的角度看也存在一些矛盾。
工作人員介紹說，該熱電廠一期的燃煤機(jī)組，845mw發(fā)電功率能夠匹配1300mw的供熱功率;但是燃?xì)鈾C(jī)組930wm的發(fā)電功率卻只能匹配650mw的供熱功率。也就是說，要想達(dá)到同樣的供暖效果，各大熱電廠會增加近一倍多的電力產(chǎn)能。
而這部分產(chǎn)能對于北京的各大熱電廠來說，基本是額外產(chǎn)生的負(fù)擔(dān)。
首先從電廠的角度講，如前文所述，燃?xì)獍l(fā)電基本只虧不賺。
其次從電力市場的角度講，受國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增長形勢、國家大氣污染防治與節(jié)能減排、化解鋼鐵等高耗能行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩等因素的影響，“新常態(tài)”經(jīng)濟(jì)的“增長放緩”特征已經(jīng)體現(xiàn)在了電力市場上。
2010-2014年上半年全社會及各產(chǎn)業(yè)用電量增長情況圖
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上圖數(shù)據(jù)顯示，自2010年上半年至2013年上半年，我國全社會及各產(chǎn)業(yè)用電量增速一直在下調(diào);2014年略有回升但是仍然保持在低位。中電聯(lián)發(fā)布的其他報告還指出，2013同比增長7.5%，而2014年上半年為5.3%，下半年預(yù)測為6.5%左右。總的來講電力需求端成增長乏力的態(tài)勢。
目前中電聯(lián)仍然認(rèn)為華北地區(qū)的電力供應(yīng)屬于“供應(yīng)偏緊”的狀態(tài)。但是長遠(yuǎn)來看，考慮到：1.特高壓等跨區(qū)域送電通道將逐步建設(shè)完善(實際上北京已有7成電力來自外送);2.京津冀是“淘汰落后產(chǎn)能”的重點(diǎn)地區(qū)。我們?nèi)匀挥欣碛蓱岩尚枨笤鲩L已經(jīng)乏力的中國電力市場，能否很好的吸納這些新增的電力供應(yīng)。
即使將這些新增的電力產(chǎn)能用于淘汰北京和北京周邊的那些落后的火電廠，我們?nèi)匀灰獑栍么鷥r如此高昂的方式是否真的盡善盡美?
如果將這些產(chǎn)能直接閑置，似乎也是一種浪費(fèi)。
小結(jié)：
我們從環(huán)保、設(shè)備、燃料、經(jīng)濟(jì)等多個角度對于“煤改氣”工程做了一些了解和估計。從我們得出的結(jié)論來看，“煤改氣”工程在經(jīng)濟(jì)性、安全性上來講都有不小的缺點(diǎn)或風(fēng)險，其在環(huán)保上的效果也很可能不如預(yù)期。我們會持續(xù)關(guān)注后續(xù)進(jìn)展。
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