對大型熱電站、熱電聯(lián)供站或供熱中心進行煤改氣的改造在中國是一個已經(jīng)爭議了好幾年的話題。
將燒煤炭改為燒天然氣，簡稱為煤改氣。在中國，煤改氣的初衷是為了減少燃煤產(chǎn)生的大氣污染，其次亦可減少二氧化碳的排放，有利于全球氣候保護，其本意很好。
對大型熱電站、熱電聯(lián)供站或供熱中心進行煤改氣的改造在中國是一個已經(jīng)爭議了好幾年的話題。最近煤改氣有了大規(guī)模擴大的趨勢。
衡量一項政策是否合理，是不是好，應該有定量的指標來衡量。在能源領域，全球公認的主要定量指標有4個：
1）經(jīng)濟效益；
2）能源安全；
3）環(huán)境保護；
4）氣候保護。
下面以比較有代表性的華北市場為例進行分析。
從第1項指標——經(jīng)濟效益上看，市場天然氣價格為3元/立方米左右（家庭用天然氣價格有政府補助），1立方米天然氣的熱值為10千瓦時左右，按單位熱值計，天然氣的市場價格為0.30元/立方米左右。
而5500大卡的煤炭價格在480元/噸左右，按單位熱值計算，為480元/噸÷（5500大卡/公斤*1.162千瓦時/1000大卡）÷1000公斤/噸=0.075元/千瓦時。即：按一次能源的單位熱值計算，天然氣的價格是煤炭的4倍左右。
燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電+輸變電的最高效率為50%左右，燃氣發(fā)電的一次能源成本為0.30元/千瓦時÷50%≈0.6元/千瓦時；燃煤發(fā)電+輸變電的最高效率為40%左右，比燃氣低20%左右，燃煤電力的一次能源成本為0.075元/千瓦時÷40%≈0.19元/千瓦時。燃氣發(fā)電的一次能源成本比燃煤發(fā)電要高0.40元/千瓦時左右。
如果是熱電聯(lián)供用于供暖，則由于燃氣熱電聯(lián)供的總熱效率高，雖然燃氣熱電聯(lián)供發(fā)電比例高，其單位熱值的供熱量仍與燃煤電站基本相當。
因此，是發(fā)電還是熱電聯(lián)供，對燃氣發(fā)電與燃煤發(fā)電成本差異的影響不大。
按照第1個指標——經(jīng)濟效益，天然氣發(fā)電比煤炭發(fā)電成本差得多，單位發(fā)電量的一次能源成本差距居然達到了3倍左右。
現(xiàn)在我們看第2個指標——能源安全。
中國的煤炭資源儲藏豐富，主要是自產(chǎn)，進口量占總用量的5%左右，國內(nèi)煤炭生產(chǎn)能力過剩，因此無能源安全之虞。
而中國天然氣的儲量和產(chǎn)量按人均計算，都很匱乏，現(xiàn)在總用量的30%左右是進口的，趨勢是上升，而且有相當一部分是用液化天然氣船跨越遠洋進口的。
2015年12月，由于裝載進口液化天然氣的船沒有及時到達，京津冀部分地區(qū)天然氣供應出現(xiàn)了短缺，迫使北京給非住宅建筑減少供暖，很多建筑的室內(nèi)溫度下降到14℃左右，工業(yè)用氣不足導致京津冀使用天然氣的大批企業(yè)停工。
為了提高天然氣供應的安全性，很多國家有天然氣儲備，德國就有大約能滿足三個月用量的天然氣儲備，而京津冀地區(qū)的儲備很有限，冬季經(jīng)常鬧“氣荒”，而建設液化天然氣的儲備能力，需要巨額投資。
顯然，在第2項指標——能源安全方面，天然氣的能源安全性遠低于煤炭。
就第3項指標——環(huán)境保護來說，燃煤發(fā)電的主要環(huán)境問題是燃燒煙氣產(chǎn)生的大氣污染。
不過，今天把燃煤煙氣按燃氣煙氣的排放標準處理，在技術上已不是問題，成本也不會超過0.10元/千瓦時。
而因為燃氣輪機中的燃燒溫度很高，因此燃氣燃燒時，產(chǎn)生大量的氮氧化物，脫硝處理費用也不菲，而且脫硝工藝極易將氨釋放到大氣中。
當然燃煤發(fā)電站的單位容量建設成本比燃氣高一些。把燃煤比燃氣高的環(huán)保成本和單位發(fā)電容量建設成本加上，達到和燃氣同樣的環(huán)境影響效果，燃氣發(fā)電成本仍然至少比燃煤發(fā)電成本高0.20元/千瓦時。
用燃氣替代燃煤發(fā)電或熱電聯(lián)供，每發(fā)1千瓦時的電力，比起燃煤發(fā)電減少大約60%左右的二氧化碳，即會減少大約0.47公斤左右的二氧化碳排放。
按上述燃氣發(fā)電成本仍然至少比燃煤發(fā)電成本高0.20元/千瓦時計算，燃氣替代燃煤發(fā)電或熱電聯(lián)供，二氧化碳減排的成本大于0.2元/千瓦時÷0.47公斤/千瓦時x1000公斤/噸=425元/噸。
中國對風力發(fā)電的補貼是約0.2元/千瓦時，但風力發(fā)電幾乎不排出二氧化碳，于是風力發(fā)電的二氧化碳減排成本約為0.2元/千瓦時÷0.78公斤/千瓦時x1000公斤/噸=256元/噸。也就是說，煤改氣的二氧化碳減排成本比風電要高66%左右。
現(xiàn)在中國碳交易市場上的二氧化碳交易價格僅為20至50元/噸。如果用碳交易來頂替煤改氣實現(xiàn)二氧化碳減排，則只有煤改氣二氧化碳減排成本的1/20~1/8。
當然這個價格實在是太低了，不利于促進二氧化碳減排，未來應當大幅提高。
據(jù)報道，國家發(fā)改委氣候司的蔣兆理副司長認為，未來中國碳交易市場上的二氧化碳合理交易價格應該為200至300元/噸比較合理。
即使是這個人們普遍認為難于達到的價格，煤改氣的二氧化碳減排成本與之相比仍然要高出40%~100%。
需要注意的是，由于我國的煤炭開采能力發(fā)展過快，而近年來煤炭需求量下降很大，使煤炭價格大幅下降，很多煤炭企業(yè)嚴重虧損，并造成了一定的就業(yè)人數(shù)下降。
在這種情況下，大規(guī)模煤改氣會對煤炭開采業(yè)雪上加霜。
煤炭是一個夕陽產(chǎn)業(yè)，從現(xiàn)在起，中國的煤炭產(chǎn)量可能將在未來幾十年里始終處于下降通道。但在一段時間里如果下降過快，會在煤炭也產(chǎn)生很大的經(jīng)濟虧損，增大金融風險，并造成很大的就業(yè)壓力。
中國增加進口天然氣增加的是天然氣生產(chǎn)國的就業(yè)和收入，減少的是中國煤炭行業(yè)的就業(yè)，降低的是中國煤炭行業(yè)的經(jīng)濟效益。
綜上所述，大規(guī)模煤改氣：經(jīng)濟效益很差；能源安全很差；環(huán)保效益的改善可以用燃煤發(fā)電的煙氣改造替代；二氧化碳減排成本過高，遠不如燃煤+其它眾多的二氧化碳減排方法。
所以，在熱電站或熱電聯(lián)供電站用燃氣大規(guī)模替代燃煤，顯然不適合中國國情。
中國現(xiàn)在有大約2.5億千瓦左右的熱電聯(lián)供機組，大部分為燃煤熱電聯(lián)供機組。
如果在其中將1億千瓦的燃煤熱電聯(lián)供機組改為燃氣熱電聯(lián)供機組，按每千瓦發(fā)電能力年發(fā)電4000千瓦時電力計，每年要發(fā)電4000億千瓦時，每千瓦時增加0.20元的發(fā)電成本，每年總計要增加發(fā)電成本800億元！
綜上所述，要達到與煤改氣同樣的環(huán)境保護效果和氣候保護效果，對燃煤發(fā)電站/熱電聯(lián)供站的煙氣進行更清潔的處理排放，再加上二氧化碳排放減排成本低的減排措施，比起燃氣發(fā)電，要經(jīng)濟得多，能源供應要安全得多。
即便是在發(fā)達國家，現(xiàn)在燃煤發(fā)電站/熱電聯(lián)供站仍然占有很重要的地位，例如，面積不到1萬平方公里的德國魯爾工業(yè)區(qū)，有1000萬千瓦左右的燃煤電站/熱電聯(lián)供站；而德國首都柏林市最大的百萬千瓦級的燃煤熱電聯(lián)供站距柏林市中心只有10公里左右。
順便說一句，2015年大氣中PM2.5的年均濃度，德國魯爾區(qū)的各個城市為12~16微克/立方米，柏林市為17微克/立方米，三亞為17微克/立方米，張家口為34微克/立方米，上海為54微克/立方米，北京為80微克/立方米。
供熱鍋爐與熱電站和熱電聯(lián)供站的上述指標差異相似，此處就不贅述了。
不過，在醫(yī)院、學校和賓館等需要熱量的場合，因為小型燃煤鍋爐的燃煤煙氣處理成本過高，用小型燃氣鍋爐或分布式燃氣熱電聯(lián)供實現(xiàn)煤改氣，綜合效益較好；
另外，在大型柴油機動車上用燃氣替代燃油，不僅燃料成本會顯著降低，而且燃燒尾氣的污染物會大幅降低。
當然，如果有一天中國發(fā)現(xiàn)了大量的天然氣資源，燃氣價格大幅下降，則一切另當別論。
【作者：中德可再生能源合作中心執(zhí)行主任陶光遠】
