尋找干凈的煤

中國已成為全球最大的溫室氣體排放國，通過潔凈煤技術減少排放是現實的選擇，但成本問題難以跨越

繼廣東核電集團與東莞電化實業股份有限公司今年2月正式簽署協議，將建設世界上最大的整體煤氣化聯合循環（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle，簡稱IGCC）項目之后，又有十幾個IGCC項目擺上國家發改委的案頭，等待審批。

在4月15日的“《財經》—投資可持續發展的未來”論壇上，國家發改委能源研究所研究員姜克雋向《財經》記者透露，中國原來的計劃是在近期先上一批超超臨界機組，待IGCC更加成熟后再大面積上馬，“但現在看來，這些項目可能一下子都會批下來。”

如果前述建設藍圖成真，屆時中國或將成為IGCC這一潔凈煤技術的第一大國。目前，美國雖然已經有七個大型的IGCC項目投入運營，但其增長顯然遠遠跟不上中國的規劃進度。

在熱效率以及污染物控制，尤其是減少溫室氣體排放方面，IGCC與傳統的火電機組甚至新興的超超臨界機組相比，優勢十分明顯。但是，這一技術能否真正主宰中國潔凈煤的未來，或許并不是一個簡單的“是非題”。

“超超臨界”技術

煤炭，這種黑色的化石能源，曾經支撐了整個發達國家的工業化之路。在中國，有三分之二的一次性能源供應依賴于煤炭。

然而，煤炭也是典型的“骯臟能源”之一。它伴生的硫、氮甚至很多重金屬元素，如果不加妥善處理，在燃燒時會產生二氧化硫、氮氧化物以及含有重金屬元素的大量粉塵，是造成酸雨、粉塵等污染的“元兇”之一。煤炭也被認為是不斷加劇的全球變暖最主要的“肇事者”。

上世紀80年代初，美國和加拿大曾就解決兩國邊境酸雨問題進行談判。在談判中，美國特使德魯劉易斯（Drew Lewis）和加拿大特使威廉姆戴維斯（William Davis）提出了潔凈煤技術（Clean Coal Technology，CCT）的概念，以期依賴在煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等方面的新技術，減少污染提高效率，使煤炭成為潔凈、高效、可靠的能源。

1986年3月，美國率先推出了“潔凈煤技術示范計劃”（CCTP）；在隨后的十年間，該計劃累計優選出45個商業性示范項目，項目總投資達到了71.4億美元。現在，潔凈煤技術已成為世界各國解決環境問題主導技術之一，也是高技術國際競爭的一個重要領域。

在潔凈煤技術概念中，燃燒發電是核心。煤的高效、潔凈燃燒技術，目前包括了直接燃燒和煤轉化為潔凈燃料兩個方向，超超臨界機組和IGCC無疑就是這兩個方向上最主要的“領跑者”。

在標準大氣壓下，水一旦升高到100攝氏度，就會達到沸點并從液態變為氣態。然而，超臨界機組中，通過將壓強到提高到超過22兆帕（約為220個標準大氣壓），工作溫度將上升到347攝氏度。在這種情況下，蒸汽從濕蒸汽直接成為過熱蒸汽、飽和蒸汽，熱效率也會大大提高。而在超超臨界機組中，壓強通常都超過了27兆帕（約270個標準大氣壓），工作溫度更是超過了580攝氏度。

一般超臨界機組的熱效率，比亞臨界機組的高2％－3％，超超臨界機組的熱效率又比超臨界機組要高出4％左右。以2007年11月建成投產的華能玉環電廠四臺100萬千瓦超超臨界機組為例，熱效率超過45％，供電煤耗只有283.2克/千瓦時，比2006年全國平均供電煤耗要低22.6％。

據《財經》記者了解，目前中國已經有超過60臺60萬千瓦或100萬千瓦超超臨界機組正在建設中。根據國家發改委要求，今后60萬千瓦以上燃煤機組，都必須達到超超臨界機組的能耗指標。

IGCC技術走的是另外一條路線，煤通過氣化和脫硫、除塵等凈化處理后，轉化為含有一氧化碳和氫氣的合成氣，這些合成氣隨后再進入燃氣輪機發電。

與超超臨界技術僅僅追求消耗更少的煤炭不同，IGCC不僅在二氧化硫、氮氧化物和粉塵排放上很小，而且在控制溫室氣體排放上也有著巨大的潛力。因為在合成氣進入燃氣輪機之前，就可以將一氧化碳脫除，而僅燃燒氫氣的燃氣輪機幾乎不會排放任何溫室氣體。因此，這種技術普遍被認為是一種更具革命性的技術。

IGCC沖刺

中國科學技術部973“大規模高效氣流床煤氣化技術的基礎研究”項目首席科學家、華東理工大學潔凈煤技術研究所教授王輔臣在接受《財經》記者采訪時表示，IGCC實際上是煤氣化技術、煤氣凈化技術和高效燃氣技術的結合。

目前適于大規模工業化的氣流床煤氣化技術，又可以細分為粉煤氣化和水煤漿氣化兩種方式。所謂粉煤氣化，就是把煤磨成面粉一樣細的顆粒，在國際上以英荷殼牌（Shell）為代表；水煤漿則是將煤粉與水和黏合劑混合而成，目前國際上以德士古（Texaco）公司為代表——該技術已經于上個世紀90年代被美國通用電氣收購。

早在“二戰”時期，煤炭資源豐富的德國就開創了IGCC的雛形。真正現代意義上的第一座IGCC電站，于1994年在荷蘭開始運行，采用的就是殼牌公司的粉煤氣化技術，熱效率達到了43％。

殼牌中國負責煤氣化技術許可的經理韓天崢告訴《財經》記者，截至目前，殼牌在中國已經出售了15個煤氣化技術許可證，其中五套裝置已經投產，未來一到兩年，每年有另外五套投產；另外，利用IGCC技術，殼牌還有一個與中國石油化工股份公司合資的煤氣化制氫氣項目。

與在粉煤氣化方面殼牌一枝獨秀不同，水煤漿氣化方面已經初現中外競爭端倪。王輔臣對《財經》記者透露，從2006年至今，其所在的研究所已經賣出了31臺水煤漿氣化爐；而德士古進入中國20多年來，也僅僅銷售了60余臺。

然而，在他看來，中國整個IGCC技術鏈條依舊十分脆弱。目前國內煤氣化以及凈化設備都已經迎頭趕上，但大規模的燃氣輪機卻始終無法突破。

“坦率地說，我們差距比較大，至少要差20年到30年。”王輔臣坦言。

盡管在技術上仍處于攻堅階段，但中國國內的發電企業仍然對IGCC表現出了極大的熱情。

早在2005年12月，中國華能集團公司就聯合另外七家大型國有發電、煤炭和投資企業，共同發起組建了綠色煤電有限公司。其目標是實施華能倡導的“綠色煤電”計劃，研發、建設、運營綠色煤電示范電站。

2007年8月，大唐國際發電股份有限公司宣布，將投資180億元人民幣，在沈陽細河經濟區化學工業園內，建設總裝機容量160萬千瓦的IGCC熱電廠。其中一部分煤氣將供電廠生產電及熱，而另一部分煤氣則用來生產甲醇。如果該項目成功，將是中國目前最大的IGCC投資項目。

不過，這個記錄很快就被刷新。今年2月已經簽署協議的廣東東莞IGCC項目，總裝機容量將達278萬千瓦，這也將是全世界最大的IGCC電站。

誰為成本“埋單”

對于神華股份有限公司的董事會秘書黃清而言，美國第一個IGCC電站給他留下了極其深刻的印象。

電站位于美國得克薩斯州一個名為坦帕（Tampa）的小鎮上，廠址旁就是一個高爾夫球場。“這說明這個電廠的污染已經可以忽略了，”黃清說。

統計顯示，與傳統的粉煤技術相比，IGCC平均的硫排放降低93％，氮氧化物排放降低75％，顆粒物排放量降低了33％，水消耗減少30％。

“它就像一個沒人的工廠，噪聲、排放都沒有，這給我很大沖擊。”黃清對《財經》記者表示，“電廠以后都這樣，就不擔心煤炭污染了。”

國家發改委副主任、新任國家能源局局長張國寶也曾公開表示，中國一次能源結構以煤為主的國情，決定了以煤電為主的發電結構在相當長的時期內難以改變，因此燃煤所帶來的污染問題急需IGCC這樣的技術來解決。

不過，成本問題，或許仍是IGCC面臨的最大障礙。

韓天崢在接受《財經》記者采訪時承認，傳統火力發電設備流程相對簡單，就是燃煤鍋爐和蒸汽輪機；IGCC生產流程則要長得多：從制備純氧空氣分離裝置、將純氧與煤制成合成氣的氣化島，到氣體精制、燃氣輪機、預熱鍋爐、燃氣輪機。

更何況，燃氣輪機工作溫度一般都在1300攝氏度以上，而蒸汽輪機只有600度上下；因此，IGCC對管道要求更加苛刻。再加上氣化島本身也比燃煤鍋爐復雜得多，這一切無疑都會拉高成本。

以每千瓦所需投資計，目前在美國IGCC約在1200美元到1400美元之間，而常規超超臨界機組的投資約為1000美元，仍有兩成以上的差距。據業內人士測算，在中國，IGCC的成本更是幾乎相當于常規超超臨界機組的兩倍。

2006年，中國第一套8萬千瓦IGCC發電機組在山東兗礦集團投入使用。目前其發電成本為每度0.50元，而目前的常規火電每度電成本僅為0.20元左右，這套裝置現在要靠地方補貼才能保持運行。

或許是考慮到這些因素，即使力挺這一技術的王輔臣，在接受《財經》記者采訪時，也對中國IGCC的發展持相對謹慎的態度。在他看來，國家先選擇兩到三家作為試點，或許更為可取一些。

一個可能的出路，在清華大學熱能工程系教授、中國工程院院士倪維斗看來，就是將IGCC發電和煤化工結合起來，實現多聯產。所謂煤氣化多聯產，是指煤氣化后形成的合成氣，除了發電之外，在凈化以后還可用于生產化工原料、液體燃料（合成油、甲醇、二甲醚）。這樣，多聯產的綜合效益，或許就可以補償發電的高成本。

不過，多聯產能否徹底消化這種成本上的壓力，仍是一個問題。中國煤炭科學研究總院潔凈煤研究中心副主任吳立新對《財經》記者表示，IGCC和煤化工結合的多聯產，對于經濟性肯定有很大的提升。然而，要真正實現互補，仍然面臨復雜的技術問題。

“化工和電力不一樣，化工對壓力、溫度條件變化非常敏感；兩個過程結合起來，會有一個如何優化的問題。”她提醒說。

此外，很多設備都依賴于進口，也是成本高企的一個重要原因。在水煤漿氣化技術上處于領先地位的美國通用電氣（中國）能源集團清潔能源副總裁胡亦鵬就對《財經》記者強調，希望通過和國內設計院合作，把總體成本降下來。

通往“零排放”

對于中美兩個煤炭消費大國而言，潔凈煤一直是雙邊能源和環境合作的“重頭戲”。

早在2005年10月27日，華能集團加入美國“未來發電”企業聯盟簽字儀式就在人民大會堂舉行，當時華能集團成為參與“未來發電”計劃的第一家美國之外的企業。在去年5月的中美第二次戰略經濟對話中，中國正式以國家身份加入未來發電計劃政府指導委員會，也被認為是此次對話的主要成果之一。

“未來發電”（Futuregen）計劃是2003年美國總統布什宣布實施的一項清潔煤計劃，旨在建設一座利用煤發電、制氫、二氧化碳捕集與封存同時實現近零排放的發電容量為275MW的商業示范電站。這一電廠將集成先進的IGCC技術，并驗證碳捕捉及封存技術（CCS）的安全性、經濟性和可行性。

這曾經是布什政府在清潔能源上最具野心的計劃，并且在工業界和國際上獲得了廣泛的支持。但今年1月30日，美國能源部宣布，將不再繼續支持耗資18億美元的“未來發電”計劃，轉而將資金分配到多個在現有的電站研究可行的CCS。

在通用電氣（中國）能源集團清潔能源副總裁胡亦鵬看來，“未來發電”本身最重要的方面是CCS，美國政府專心研究這一技術，恰恰是對現有的工業化IGCC的一個肯定。這個領域已經實現了產業化，同時也為IGCC真正成為通過溫室氣體“零排放”打下了更好的技術儲備。

但實際上，圍繞著諸如IGCC這樣的潔凈煤技術，是否應該成為“零排放”之路的爭議，從來沒有停止過。對于通過IGCC實現減排的前景，華東理工大學潔凈煤技術研究所王輔臣教授本人也不是十分看好。

表面上看，通過合成氣進入燃氣輪機之前，去掉一氧化碳只剩下氫氣，就可以實現“零排放”。但是，他在接受《財經》記者采訪時提醒，對于現在的燃氣輪機，只用氫氣效率僅為34％到35％左右，在發電效率上根本沒辦法與超超臨界機組相比。

要彌補這種效率損失，征收碳稅（Carbon Tax）是一種可能的解決辦法。美國麻省理工學院（MIT）發表的《清潔煤未來》報告中就提到，如果電廠需要支付每噸100美元的碳稅，IGCC將更有吸引力。因為對于常規火電來說，如果強制碳捕捉和封存的話，成本將提高40％到90％。

據悉，加拿大不列顛哥倫比亞省已經決定從今年7月起，開征碳稅。開始為每噸10美元，但最終目標定為每噸100美元。

不過，雖然中國已成為全球最大的溫室氣體排放國，但短期而言，減少二氧化硫、氮氧化物以及粉塵等傳統污染物的排放，仍是更為現實的目標。2005年，中國二氧化硫年排放量已經達到了2549萬噸，要實現到2010年減少10％的目標，燃煤電廠可謂重任在肩。

但同樣的問題或許仍然存在：僅僅依靠內部成本的優化，很難解決成本上的巨大落差；而環境稅乃至碳稅等可以支撐的外部綠色經濟政策，在中國雖然千呼萬喚，卻始終難見真容。因此，決定IGCC在中國的前景的，除了技術問題，很大程度或許仍然要取決于政策選擇。