一、能源需求和供應(yīng)多樣化形勢下的能源系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)“把合適的能源用在合適的地方”
我國能源的需求和供應(yīng)已進(jìn)入多樣化階段，煤、石油、天然氣、核、可再生能源都將成為我國能源供應(yīng)的重要組成部分，城市和農(nóng)村的能源服務(wù)的需求也不斷增長。在這樣的形勢下，作為中央、地方政府部門首先要考慮的是從系統(tǒng)高度對各種能源所能發(fā)揮的作用作一個比較合理的定位，使其能得到最優(yōu)化的利用，不能 “各打各的仗、各吹各的號”。不然的話，從局部來看可能是合理的，有一定效益，但從較大系統(tǒng)范圍看，可能是不合適的。多樣化的能源都各有特點(diǎn)，如何利用應(yīng)盡量使其“各得其所”。我個人近年來形成的一個明確的看法是：把合適的能源用在合適的地方，分散能源分散利用(如秸稈等)，集中能源(如煤、油、氣、核等)集中轉(zhuǎn)化，用已形成的基礎(chǔ)設(shè)施(電網(wǎng)、氣網(wǎng)、熱網(wǎng)等)輸送至終端用戶，朝這個方向努力，能源系統(tǒng)就可以達(dá)到顯著的節(jié)能、減排效果。
二、可再生能源的利用需因地制宜和考慮人與自然的和諧發(fā)展
秸稈類生物質(zhì)怎么利用一直是我考慮的問題，人類已逐漸進(jìn)入可再生能源越來越廣泛利用的時代，人與自然的交互越來越頻繁(化石能源是太陽能數(shù)千萬、數(shù)億年的沉淀，而可再生能源是當(dāng)年的太陽能)，因此，對可再生能源生產(chǎn)和應(yīng)用也應(yīng)十分謹(jǐn)慎和小心，否則，將會引起人與自然的不和諧以及社會的不公平問題(實(shí)際上這類問題已經(jīng)發(fā)生了)。
秸稈直燃發(fā)電是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為電，我認(rèn)為在中國普遍推廣是不合適的，但是在一些秸稈資源比較豐富、集中的地方仍不失為一種利用方式。在訪談中我也指出，如一些沙棘平茬復(fù)壯地區(qū)、需要工業(yè)供熱地區(qū)、可以混燒地區(qū)……在這些合適的地區(qū)是可以建設(shè)的。
但據(jù)我所知，有一些地方，不顧實(shí)際資源情況和地方其它能源的供應(yīng)情況，一下子規(guī)劃了很多秸稈直燃電站，實(shí)際上又建不起來，就是一個教訓(xùn)。此外，秸稈給農(nóng)民提供了能源和資源，隨著技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)驗(yàn)的積累，更好的用途會越來越多：如可用于生產(chǎn)沼氣(不是戶用型的沼氣池，而是和養(yǎng)殖場相結(jié)合的中大型沼氣池，在北方由于全年溫度較低，正在研究更好的生物降解方法，沼氣、沼廢料都有使用價值)，漚爛了以后還田(我國長期施用化肥，導(dǎo)致土地板結(jié)、元素失衡)，顆?；⑴湟苑奖?、廉價的爐子用于炊事和采暖，以及可用作地方工業(yè)的原料……都可以因地制宜加以考慮。
由于上述利用方式的采用，在一個給定地區(qū)可收集的、用于直燃發(fā)電的秸稈將會越來越少。單縣供24MW的電廠需秸稈20萬噸/年，收集面積是1800 平方公里，恐將來這個電廠所需收集面積還會擴(kuò)大(原料的供應(yīng)情況發(fā)生變化)。理論上收集的運(yùn)輸距離和收集面積是平方根的關(guān)系(即收集面積增加一倍，運(yùn)輸距離增加 倍)。
三、能源系統(tǒng)優(yōu)化必須考慮我國的資源稟賦
我國一次能源原則上多煤少油。從長遠(yuǎn)看，煤作為一次能源的比例仍將占50%左右，絕對量大約是30億噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年，這些煤將來有70%以上用于發(fā)電，目前約占52%。煤的高效清潔利用只能在大容量、高參數(shù)的蒸汽電站或是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)以及多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，在必要時還可加上適當(dāng)?shù)奶疾都?、利用和埋存系統(tǒng)(CCS、CCUS)，這就是目前和將來我國煤的主要利用方向。目前我國已有不少的超臨界、超超臨界機(jī)組，它們每發(fā)一度電的CO2 排放大概是0.7-0.75kg。我國的煤礦也正在加大整合力度，提高生產(chǎn)安全性和效率，像淮南煤礦，全員生產(chǎn)率是6噸/(人·天)。油是我國相對稀缺的資源，目前石油對外依存度已是52%，且不斷增大，構(gòu)成一定的能源安全問題，為解決這個矛盾，我國正在發(fā)展作為液體燃料的石油替代技術(shù)。煤直接和間接制油是其中之一。
因此，消耗什么樣的資源不能就事論事，而必須考慮到其稀缺性。這也就是我在訪談文章中采用先進(jìn)發(fā)電數(shù)據(jù)(0.7kgCO2/kWh)和對運(yùn)輸秸稈所消耗的汽柴油折算成煤制油及相應(yīng)CO2排放的理由。
四、秸稈直燃發(fā)電一定要與農(nóng)戶用能作為一個整體系統(tǒng)來考慮
不能因?yàn)楝F(xiàn)有一些地方存在著秸稈野燒，就認(rèn)為這部分能源是無用的，而直燃發(fā)電就是把這部分原來“無用的、扔掉的”變成有用的。這些野燒秸稈本來是很好的資源，只是目前我國一些地方的政策、技術(shù)、管理不到位，形成野燒現(xiàn)象。如何解決農(nóng)戶供能問題?不論從過去傳統(tǒng)和將來來看，農(nóng)戶的秸稈仍是農(nóng)民用能的一個重要組成部分，但由于我國人均耕地少，這部分秸稈除飼料、還田……等用途外，用作燃料的使用量是有限的，有時還不得不用其它能源作一些補(bǔ)充(煤、液化石油氣……)。不管怎樣，這部分秸稈能源應(yīng)該通過政策、技術(shù)、管理把它用起來，納入到農(nóng)戶用能的范疇。所以，從“直燃發(fā)電—農(nóng)戶”用能整個系統(tǒng)來看，農(nóng)民把秸稈出售給電廠，所出售的“熱值”，必然要有其它的、同“熱值”的燃料來補(bǔ)充，譬如說煤。這幾年來，農(nóng)村用煤量增加不少，而在農(nóng)村中燒煤肯定要比大電廠的效率低、污染高。農(nóng)村采用相應(yīng)技術(shù)把多余秸稈就地利用好，可以使“直燃發(fā)電—農(nóng)戶”用能整個系統(tǒng)優(yōu)化，這是前面提出的原則“把合適的能源放在合適的地方” 的體現(xiàn)。因而，把出售的熱值用煤補(bǔ)充來計算CO2的排放是合理的。這是“直燃發(fā)電—農(nóng)戶”系統(tǒng)排放CO2的主要部分。在訪談文中提到，1噸秸稈的熱值(3500大卡/kg秸稈)相當(dāng)于半噸煤(7000大卡/kg標(biāo)準(zhǔn)煤)，這半噸煤直接燃燒可排放1200kg CO2。
五、運(yùn)輸?shù)挠秃膽?yīng)考慮秸稈的容重問題
運(yùn)輸秸稈的方式有多種，可以是拖拉機(jī)，可以是農(nóng)用汽車……。秸稈的運(yùn)輸不同于其它大容重的貨物運(yùn)輸(容重——單位體積的重量)，10噸秸稈用一輛載重10噸的卡車運(yùn)到電廠或是用平均貨物運(yùn)輸噸公里(1噸公里——1噸貨物運(yùn)輸1公里)來算油耗是不合理的。秸稈的容重很小，一般自然態(tài)是 12-20kg/m3，初步打包是25-50kg/m3，若先鍘成小段后運(yùn)輸則是70-100kg/m3(1噸要額外耗費(fèi)20kWh的電用于鍘段)，這樣 1噸秸稈的容積大概是10-20(30)m3，體積是很大的。由于我國農(nóng)村是小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，不可能用大規(guī)模機(jī)械化高密度打包。因而，一輛拖拉機(jī)加正規(guī)的拖斗，或一輛農(nóng)用車所能裝載的秸稈重量是有限的，與裝大容量貨物很不一樣。所以，每噸秸稈運(yùn)輸所耗的油可能和實(shí)際情況有些出入，但這部分CO2排放在計算中不起主要作用。
六、對石元春院士文章所引數(shù)據(jù)的進(jìn)一步思考
1、“國能生物發(fā)電集團(tuán)，秸稈直燃裝機(jī)容量40萬kW，幾年來供電累計52億kWh，燃用了秸稈700萬噸?！睆囊陨蠑?shù)據(jù)得出，每kWh用秸稈 1.346kg，若以3500大卡/kg的熱值計算，則供電熱效率低于20%。國外先進(jìn)的秸稈發(fā)電電廠的熱效率為29-30%。到目前為止，任何先進(jìn)熱機(jī)都不可能達(dá)到80%的熱效率，熱電聯(lián)產(chǎn)的熱效率也很難做到97%。
2、“農(nóng)民收入19億，共計用700萬噸秸稈”。農(nóng)民收入折合到每噸秸稈為19×108/(700×104)=270元/噸。估計每戶農(nóng)民可出售的秸稈也就1噸左右，若他們要花錢買同熱值的煤，也就抵消了這部分收入。
3、“國能生物質(zhì)發(fā)電52億kWh”，若每kWh國家補(bǔ)貼0.35元，則52億kWh可得國家補(bǔ)貼52×108×0.35=18.2億。農(nóng)民收入19億和國家補(bǔ)貼相當(dāng)，也就是說農(nóng)民所得增收基本相當(dāng)于國家補(bǔ)貼，這筆賬該怎么算?
4、“這40萬kW的電站，給農(nóng)民創(chuàng)造了5萬個工作崗位”。我不清楚每個工作崗位是什么含義，若是5萬個全時工作崗位，則國能公司的總量40萬kW 的電站除了本身的職工外，還要有5萬人為之場外服務(wù)，比“現(xiàn)代化大電廠+煤礦開采+運(yùn)輸”要多好幾十倍，這種勞動生產(chǎn)效率似乎不值得“羨慕”。從發(fā)展角度看，這種就業(yè)是不可持續(xù)的，不符合新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃的要求，農(nóng)村勞動力應(yīng)該創(chuàng)造更大的價值。
七、以發(fā)展眼光看，秸稈直燃發(fā)電離開國家補(bǔ)貼很難生存
可再生能源是新生事物，在其成長過程中需要扶植，因而，在發(fā)展的前期國家給予適當(dāng)補(bǔ)貼，讓其更快地成長起來是完全應(yīng)該的。但是要明確，現(xiàn)在的補(bǔ)貼，目的是將來不補(bǔ)貼。從長遠(yuǎn)來看，可再生能源的利用一定要不斷降低成本，自身在經(jīng)濟(jì)上可行。例如，太陽能光伏發(fā)電雖然目前成本較高，但從科技發(fā)展角度，在成本下降方面有較大潛力。而對于秸稈直燃發(fā)電，似乎成本下降潛力不大，它具有先天性的缺陷：一是機(jī)組功率小，蒸汽參數(shù)低，熱效率提高潛力小;二是中國小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，秸稈收集困難，要耗費(fèi)勞動力和較高運(yùn)輸成本。所以，不具備未來成本下降的空間，不得不長期依靠補(bǔ)貼，這是發(fā)展的一大障礙。另一方面，由于上述的種種原因，一個秸稈直燃發(fā)電廠是否能達(dá)到像大電站那樣的運(yùn)行壽命(約40年)，且不說這類電站每kW的基本建設(shè)費(fèi)用是目前先進(jìn)大電站的2倍，它們的“存活期”會有多少年?(并不是設(shè)備老化，而是外界形勢的變化，尤其是原料供應(yīng)情況的變化)。這樣，建設(shè)能耗和基本建設(shè)資金分?jǐn)偟絾挝话l(fā)電量上肯定比較高，即從全生命周期來看每度電的成本和CO2排放會較高，這也是一個需要認(rèn)真考慮的問題。
歸納一下，從系統(tǒng)高度來分析各種能源的優(yōu)化利用，把合適的能源放在合適的地方;考慮到全生命周期和新農(nóng)村的能源供給是我的基本出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。這些意見希望相關(guān)的同志，尤其是政府的能源管理部門商榷、批評指正。
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