西部煤制油項目可容納規模與能源替代效應分析

摘 要：“煤制油”技術在科學上稱為煤基液體燃料合成技術，分為直接液化和間接液化兩種方式，其產品是柴油、石油的替代產品。本文在分析國內外煤制油項目開發技術與研究成果的基礎上，提出了煤制油項目的技術參數，給出了西部煤制油項目對原煤、原油生產、消費及綜合凈調動結構的影響機理，利用2004年的統計數據，對不同方案下西部煤制油項目的可容納規模進行測算分析，揭示了不同方案下西部煤制油項目開發對原煤、原油等能源生產、消費及調動結構的影響程度和產生的效應，提出了煤制油項目開發的政策建議。

關鍵詞：煤制油項目；規模測算；影響機理；西部能源

中圖分類號：F407.21 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5192(2008)04-0075-06

Analysis on the Acceptable Scale and Energy Substitution Effects of the Coal Conversion to Oil Projects in Western China

MENG Lei， GUO Ju-e， XI You-min

(School of Management， Xi’an Jiaotong University， Xi’an 710049， China)

Abstract:“Coal conversion to oil” technology is called coal-based liquid fuel synthesis technology in state. There’re two ways: direct liquefaction and indirect liquefaction. The products can be used as substitute of diesel oil and gasoline. Based on the analysis of coal liquefaction techniques and researches home and abroad， the technical parameters of the conversion projects are brought forward. The impact mechanism of the projects on production， consumption and transportation structure of coal and crude oil is studied to calculate the acceptable scale under different schemes and to analyze the influences. Policy suggestions about the development of coal conversion to oil projects are put forward in the end.

Key words:coal conversion to oil projects; scale calculating; impact mechanism; energy in western China

1 引言

國家海關總署2007年6月中旬發布的最新數據顯示，中國5月份原油進口量為1297萬噸，進口比重為 42%，原油對外依存度已經達到48%［1］。原油進口依存度居高不下，使我國的能源安全問題變得日益突出。中國能源生產和消費的逆向分布，大大增加了運輸壓力，形成了西煤東運、北煤南運的大批量、遠距離輸送格局。西部地區（本文指陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆、云南、貴州、四川和重慶等九省市區）是我國重要的煤炭能源基地，“煤低油高”的能源產品定價使西部豐富的煤炭資源被廉價出售，且煤炭外運受制于西部較為落后的交通條件。為此，在西部地區建設一定規模的煤制油項目，不僅可以使煤炭就地轉化緩解交通運輸壓力，培育煤炭后續產業增加當地收入，而且對中國能源安全和可持續發展具有重要的戰略意義。

2 國內外煤制油項目的研究與開發現狀及技術參數選擇

“煤制油”技術在科學上稱為煤基液體燃料合成技術，分為直接液化和間接液化兩種方式，其產品是柴油、汽油的替代產品。煤炭在液化成柴油、汽油的同時，還可以開發出附加值很高的上百種產品，綜合經濟效益十分可觀。目前“煤制油”生產過程在技術上已經可以做到“零液體排放”，并可以順利實現脫硫處理，是一種十分潔凈的能源生產技術，開始受到人們越來越多的重視。

2.1 國外煤制油項目的開發現狀與我國研究述評

煤液化技術的發展及產業化應用最早始于上世紀初的德國。1927年，德國首次建成世界上第一座煤直接液化工廠，1936年建成第一座煤間接液化工廠，二戰結束時其煤液化年產汽油約400萬噸，占其汽油總消費量的90%［2］，因二戰的破壞及隨后廉價石油的發現，項目相繼停產。除南非外其他國家在20世紀70年代的石油危機后才開始重視這項技術。目前國外僅有南非Sasol公司采用間接液化法的煤制油裝置投入使用。

關于煤制油項目我國學者大多是從技術角度入手研究。常麗萍［2］分析了煤直接液化、間接液化和煤與廢塑料共液化技術的特性、影響因素及其關鍵問題，賈明生、陳恩鑒、趙黛青［3］分析了國內外主要煤炭液化技術的發展現狀及煤液化技術的經濟性和環保性。吳春來、舒歌平［4］對中國不同地區的煤種在直接液化時的液化性能作了分析評價。

煤制油項目實施過程中存在巨額投資、風險控制等諸多問題。襲祥德［5］分析了煤制油工業化示范背后的商業化投資沖動及蘊藏的風險。伍宏業［6］分析了開發過程中項目布點、園區規劃、設備制造以及環保等問題。郝躍洲、陳顯倫［7］通過對煤液化與原油加工的經濟效益比較，指出我國開展煤液化項目的可行性和必要性。楊敏英［8］以煤制油項目為例分析了我國投資管理體制改革中存在的問題，并提出了相應的政策建議。

綜上所述，相關研究較少涉及煤制油產業化過程中的項目可容納規模的測算以及項目投產后對整個區域乃至全國的煤炭、原油生產、消費及調動產生的影響的管理問題。

2.2 我國煤制油項目的開發現狀及技術參數選擇

2002年國家計委批準了神華集團在內蒙古鄂爾多斯進行年產100萬噸煤炭直接液化的立項報告，自煤制油項目正式啟動以來，包括準格爾和鄂爾多斯、山西潞安、云南先鋒等地在內，全國約有10余個省份都有煤制油的項目在開發或規劃中。神華集團在鄂爾多斯的煤制油項目采用直接液化技術，一期工程產能達到320萬噸/年油品的規模，其中汽油50萬噸、柴油215萬噸、液化氣31萬噸、苯，混合二甲苯等24萬噸，用煤量970萬噸/年［9］。擬建的云南先鋒煤液化廠年褐煤處理能力為257萬噸，氣化用煤253萬噸，合計年用煤510萬噸，使用直接液化技術，汽油產能35.34萬噸/年，柴油53.04萬噸/年［3］。

目前工業化的煤制油項目很少，大部分數據資料均來自研究機構和中、小規模的實驗性裝置的測試結果，加之原料、技術上的差異，項目原煤投入量與汽油、柴油產量的比例差異較大。從已有的資料［2~4，7，9~11］來看，直接液化技術的原煤投入量與合成油品（汽油、柴油等）產量的比例大致為2.8～4∶1，間接液化技術為4.5～7∶1。間接液化因技術原因，產品品種的方向可以變通，取決于工藝和催化劑［11］。同時，近年來成品油消費上柴油/汽油比呈上升趨勢［12，13］，2007年預計為2.25［12］。為穩妥起見，在上述分析資料的基礎上，結合西部汽油、柴油綜合凈調動（本文指進出口和省際調動的總效應）情況及近年來成品油的消費特征，本文采用中性測算，取直接液化的原煤投入量與合成油品量的比例為3∶1，間接液化為5∶1，綜合考慮得到直接液化的原煤/汽油比為15∶1，原煤/柴油比為5∶1；間接液化的原煤/汽油比為25∶1，原煤/柴油比為10∶1作為煤制油項目的技術參數。

3 西部煤制油項目開發的影響機理與可容納規模測算研究

為研究西部地區煤制油項目開發對原煤和原油生產、消費及綜合凈調動的影響效應，本文重點分析西部地區煤制油項目對原煤、原油生產、消費及綜合凈調動結構的影響機理和項目可容納規模問題。

3.1 西部煤制油項目對原煤、原油生產、消費及綜合凈調動結構的影響機理分析

在西部地區2004年原煤和原油的生產、消費和調動量及汽油、柴油產量數據不變的前提下（見表1），加入一定規模的煤制油項目，改變汽油、柴油的供給結構，分析煤制油項目中原煤對原油的替代效應。本文在不對西部原煤原有的生產、消費產生重大影響的條件下，試找出西部地區對煤制油項目規模的容納限度。

為描述方便，本文在分析中不考慮能源產品庫存等因素的影響（即生產與消費、綜合調動的平衡差額在加入煤制油項目前后保持不變）。由《中國能源統計年鑒》數據得出，1995～2004年間西部地區綜合凈調動量方面，原煤、原油為凈調出，汽油總體上為凈調入，柴油為凈調出。則西部原煤（原油）的生產量=消費量+凈調出量。在汽油（柴油）產量不變的情況下，若其中部分汽油（柴油）改由煤制油項目產出，即改變汽油（柴油）的供給結構，區內的原煤消費量將增加，可供綜合凈調動（凈調出）的原煤將減少。另一方面，由石油煉制生產的汽油（柴油）的供應比例下降，區內的原油消費量隨之下降，產生了原煤對原油的替代效應，從而增加了可供調出的原油數量。用增加的原油凈調出量補償因煤制油項目耗用而減少的原煤凈調出量，對國家能源戰略上西部支持東部的安排產生的影響相對較小，也可以緩解西部地區煤炭外運的運力瓶頸，改變目前因能源定價上“煤低油高”的狀況對西部地區經濟產生的不利影響。

3.2 不同方案的煤制油項目西部可容納規模測算研究

由于兩類煤液化技術在煤種、成品質量、公用工程消耗等方面均有差異，各地應結合本地情況綜合考慮采用何種技術。實踐中兩種技術均有采用，如神華鄂爾多斯項目采用直接液化技術，寧夏煤業集團與殼牌簽署協議，旨在采用其間接液化技術［14］。對西部整體而言，在規模測算中兩種技術在不同地區同時采用的方案也是合理的。故本文按（1）采用直接液化技術（2）采用間接液化技術（3）兩種技術各占項目汽油產量50%這三種方案分別測算項目對西部原煤、原油的生產、消費及綜合凈調動結構產生的影響。測算時，從項目所產汽油占西部汽油供給結構的比例出發，計算出所需原煤量、項目規模和汽柴油產量，得到所產柴油占現有柴油供給結構的比例。利用2004年西部用于煉油的原油投入量與汽柴油產出量的比例（見表2），折算出因煤制油項目減少的用于煉油的原油投入量，分析西部原煤生產、消費及綜合凈調動結構的變化。通過項目的引入，西部原煤可供調出的數量逐漸下降。然而現階段我國“西煤東運”的格局很難改變，西部原煤綜合凈調出的態勢不會有實質性變化。項目投產后西部原煤可供調動量降至零時的煤制油規模即為項目的理論最大容量。

由表3的結果可以看出，煤制油所產汽油占西部汽油供給總量的49%時，所產柴油占西部柴油供給總量的81.7%，項目規模達到可容納的上限，年產汽油424.6萬噸，柴油1273.8萬噸。項目需原煤6368.8萬噸，以汽油、柴油為基準，因煤制油項目減少的用于煉油的原油消費量分別為1940.2萬噸和3507.4萬噸。

（2）采用間接液化技術

間接液化因原料煤要全部氣化，液體產品的單位煤耗較高，公用工程消耗較多，但可以液化各種煤，產品品種多、數量大。采用間接液化技術的相關影響效應見表4。

加入煤制油項目后西部原煤消費量及可供調動量消費量 (萬噸)38713.5 39796.7 41962.9 43046.0 43912.5 44129.2

可供調動量(萬噸)5352.2 4269.1 2102.8 1019.7 153.2 -63.4

因煤制油項目減少的用于煉油的原油消費量(萬噸)以煉油的原油/汽油比計算198.0 395.9 791.9 989.9 1148.3 1187.8

以煉油的原油/柴油比計算298.3 596.5 1193.0 1491.31729.9 1789.5 

由表4的結果可以看出，煤制油所產汽油占西部汽油供給總量的29%時，所產柴油占西部柴油供給總量的40.3%，項目規模達到可容納的上限，年產汽油251.3萬噸，柴油628.2萬噸。項目需原煤6282.1萬噸，以汽油、柴油為基準，因煤制油項目減少的用于煉油的原油消費量分別為1148.3萬噸和1729.9萬噸。

（3）兩種技術各占項目汽油產量50%

若采取兩種技術各占項目汽油產量50%的方案，經測算，在項目所產汽油占西部汽油供給總量的37%時，所產柴油占西部柴油供給總量的56.6%，項目規模達到可容納的上限，年產汽油320.6萬噸，柴油881.7萬噸。項目需原煤6412.1萬噸，以汽油、柴油為基準，因煤制油項目減少的用于煉油的原油消費量分別為1465.0萬噸和2427.8萬噸。

比較三個方案的測算結果，可以看出煤制油項目所需的原煤量大致相當，直接液化技術的成品油產出量較高，原煤對原油的替代效應較強。

4 西部不同方案的煤制油項目對原煤、原油的生產、消費及綜合凈調動結構產生的影響效應分析

本文在西部煤制油項目可容納規模測算的基礎上，假設2005年西部地區煤制油項目投產（相關數據來自《中國能源統計年鑒2006》），依據當年的汽柴油產量，分析不同規模的煤制油項目能源替代效應的相關影響。表5、6中給出了采用直接液化技術、間接液化技術兩種方案下不同規模的煤制油項目對西部原煤、原油生產、消費及綜合凈調動結構的影響。

若兩種技術各占項目汽油產量50%，經測算，汽柴油產量及因項目減少的原油消費量介于前兩個方案之間。在項目產量規模達到最大容量的80%時，汽油、柴油產量分別為256.5萬噸和705.3萬噸，原煤消耗量為5129.6萬噸。

由測算結果可以看出，三個方案在項目規模占比相同的情況下，原煤消耗量大體相當，直接液化方案的汽柴油產量最大，原煤對原油的替代效應最強。綜合三種方案，若西部煤制油項目規模占比為80%，平均而言，所消耗的原煤在5100萬噸左右，占2005年西部原煤消費總量的約11.5%。原來凈調出的部分煤炭因煤制油項目而改為本地消費，這一消耗量將使西部地區向外部的原煤凈調出量下降約67.5%。在方案（3）項目規模占比為80%的情況下，以煉油的原油/汽油比折算的原油消費量將減少1172.0萬噸，占2005年西部原油消費總量的26.0%，而以原油/柴油比折算，消費量將減少1942.2萬噸，占同期消費總量的43.1%。

特別需要說明的是，本文的測算是通過固定汽、柴油的產量而改變其供給結構分析相關影響的。實際上，當煤制油項目建成投產后，由于原煤對原油的替代效應，增加的原煤消費量可能會刺激原煤的生產，進而影響其綜合凈調動量。同時，節省的用于煉油的原油消費量除了外調，還可用于本地的石油化工產業，或與煤化工相結合進行綜合開發利用，增加原油的消費量。

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5 政策建議

（1）與煤發電等能源轉化方式相比，煤制油可延長煤的價值鏈。現有的煤制油項目，多建在煤礦附近，保證了低成本的原料供給和煤油生產一體化。但煤制油項目需要耗費大量的水，北方大型煤炭基地所在地水資源都相對緊缺。一方面可考慮綜合調水方案，另一方面，西南地區的云南、貴州等地煤炭產量較高，水資源豐富，在此建設一定規模的煤制油項目也可避免產業布局過于集中在北方。同時應將煤制油與整體煤氣化聯合循環(TGCC)發電等項目一同考慮，合理安排直接液化和間接液化方案的比例。同時，將煤化工同石油化工相結合，對能源產品進行深加工，能夠產生更大的經濟效益。煤制油項目投資大，產品多樣，產業鏈較長，因而必須做好整個煤化工園區的規劃，以循環經濟的理念，安排好區內企業的布局，協調上下游產業間的關系。

（2）建設一定規模的煤制油項目，可緩解西部煤炭外運的交通壓力，改善環境。交通運力日益成為西部能源發展的制約因素之一。煤制油項目的建設，可減小煤炭運輸量，有利于優化煤業結構，提高附加值。通過煤液化這種潔凈煤技術，可減少因煤燃燒造成的環境污染，對在煤制油過程中產生的污染問題提出可行的綜合治理方案，最終可以達到環境保護的目的。如對在煤制油過程中排放的CO2通過低溫甲醇洗脫等方法進行回收，加壓注入油田中以增加石油產量等。

（3）重視基礎研究和技術開發工作。煤制油項目涉及多個學科，技術復雜，商業化項目少。現有技術雖有較大進步，但實驗規模放大后設備運轉的穩定性，高強度工業化生產過程中的技術配套和工程化等問題尚未很好地解決。因此，需要加大技術投入力度，研究煤制油等煤基化工技術，為項目的規模化應用提供技術保證。

（4）煤制油項目投資巨大，建設周期相對較長，存在很大風險，目前地方上有很強的建設沖動。國家應綜合考慮產業布局、資源配套、環境保護等因素的影響，在相關技術成熟之前，控制總規模，先行試點，建立相關的宏觀管理體制，出臺項目投融資、風險控制、環境保護等方面的政策措施，規范地方和企業的行為。

煤制油項目對西部經濟發展，優化產業結構，提高地方收入等都有促進作用，但西部經濟相對落后，國家應給予一定的投資和扶持。

參 考 文 獻：

［1］楊曼，王立嘉.商務部預測油價上漲 專家:國內油價也將上漲［EB/OL］. http://www.ce.cn/cysc/ny/shiyou/scfx/200706/27/t20070627-11960392.shtml，2007-06-27.

［2］常麗萍.煤液化技術研究現狀及其發展趨勢［J］.現代化工，2005，25(10):17-20，22.

［3］賈明生，陳恩鑒，趙黛青.煤炭液化技術的開發現狀與前景分析［J］.中國能源，2003，(3):13-17.

［4］吳春來，舒歌平.中國煤的直接液化研究［J］.煤炭科學技術，1996，24(4):12-16，43.

［5］襲祥德.誰在放大“煤制油”風險［J］.商務周刊，2005，(1):46-47，50-51.

［6］伍宏業.當前煤制油工業發展中值得關注的問題［J］.化工設計，2006，16(6):3-5，16.

［7］郝躍洲，陳顯倫.煤液化項目與原油加工項目經濟效益比較［J］.化工技術經濟，2002，20(6):26-28.

［8］楊敏英.以“煤制油”項目為例論我國投資管理體制改革［J］.煤炭經濟研究，2006，(4):42-43.

［9］李汝新.理性思考中國煤制油熱潮［J］.石化技術與應用，2006，24(4):261-265.

［10］虞孝林.煤變油參考資料［J］.河南地質，2001，19(4):320.

［11］相宏偉，唐宏青，李永旺.煤化工工藝技術述評與展望——煤間接液化技術［J］.燃料化學學報，2001，29(4):289-298.

［12］湯湘華.今年我國成品油消費特點及2007年需求預測［J］.國際石油經濟，2007，(1):40-43，88.

［13］柯曉明.我國柴油消費結構及柴汽比的研究［J］.石油化工技術經濟，1999，15(5):23-29.

［14］發改委“冰封”小型煤制油 投資熱應該降溫［EB/OL］. http://www.hxchem.net/newsdetail.php?id=2123，2007-06-27.