煤制天然氣：悄悄改變能源格局

目前中國天然氣較為短缺，天然氣對外依存度將上升至35%左右。能源發展“十二五”規劃要求到2015年，天然氣占一次能源消費比重提高到7.5%。而要改變能源消耗格局，利用煤炭資源相對豐富的特點發展煤制天然氣產業，是緩解我國天然氣供求矛盾的一條有效途徑。

不僅如此，煤制天然氣還能減少石油和煤炭制品的消耗，有望成為治理目前霧霾鎖城的途徑之一。而要讓煤制天然氣成為燃油和燃煤的替代燃料，還需要在技術、天然氣戰略上進行綜合提升，以滿足實體經濟對清潔型能源的大量需求。

助力霧霾治理保衛戰

從2013年初到年末，連續的霧霾天氣成為京津冀及周邊地區老百姓心中的一塊陰影，并引起人們對環境狀況的擔憂。

9月18日舉行的京津冀及周邊地區大氣污染防治工作會議，對北京、天津、河北、山西、內蒙古、山東等六個省區市加快推進大氣污染綜合治理工作進行了動員和部署，環保部與六省區市人民政府簽訂了大氣污染防治目標責任書，呼吸保衛戰在京津冀大地正式打響。

而根據這份責任書，我國東部經濟發達地區，即霧霾重災區將首先被限制煤炭消費。國務院要求京津冀、長三角、珠三角等區域煤炭消費要實現負增長，燃煤替代通過跨區域輸電、增加天然氣供應、加大非化石能源利用等實現。此外，在本輪大氣治理革命中，天然氣因低碳環保的優勢，其戰略地位也再上一個層級，常規氣、煤制氣、煤層氣、頁巖氣將得到更多重視。其中，一直處于示范階段、且頗有爭議的煤制天然氣有望被“正名”。“國十條”透露的信息是，國務院將專門制定煤制天然氣發展規劃，加快煤制天然氣產業化和規模化步伐，但前提是滿足最嚴格的環保要求和保障水資源供應。

而在天然氣具體的應用領域中，交通領域和熱力發電無疑是相關城市謀劃的重點。

根據北京市的“清潔空氣”計劃，今年年底前，北京市將研究出臺鼓勵更換混合動力汽車和1.6升以下小排量客車的相關補貼政策和措施，并于2014年實施。此外，政府公務車將率先推廣使用新能源汽車，鼓勵個人購買使用新能源汽車政策明年實施。在公交、出租、郊區客運、旅游客運、環衛、郵政、駕校等行業大力發展新能源和清潔能源車輛。

從具體的發展目標上看，天然氣汽車的發展力度將超越電動車。比如，在公交車領域，2013年要更新3000輛天然氣車，2014年更新700輛電動車和1950輛天然氣車，2015年更新450輛電動車和1000輛天然氣車；實現新能源與清潔能源車總量占公交車輛比例達到65%左右；五環路內電驅動車輛比例達到20%、天然氣車達到50%。又如在出租車行業，文件明確，2013年要新增850輛電動車和更新2000輛天然氣車，2014年更新2000輛天然氣車，2015年更新1000輛天然氣車等。

北京燃氣集團總經理李雅蘭透露，今年底北京市四環路以內將實現無煤化，到2015年爭取六環路以內全部實現無煤化。李雅蘭介紹，燃氣鍋爐污染物排放量遠低于燃煤鍋爐。改用天然氣后，供熱鍋爐氮氧化物排放量可減少60%，PM10排放量可減少92.5%，二氧化硫排放量可減少99.5%。“一般說來，40億立方米天然氣可以供2000萬居民一年使用。”

內蒙古發改委主任梁鐵成說，“從現階段來看，市場對煤制天然氣的需求量很大。由于近些年華北地區霧霾天氣增加，除北京外，黑龍江、遼寧、吉林、湖北、湖南等省更是向我區提出了供應300億立方米天然氣的要求，天然氣需求量的快速增加需要我們少運煤、多送氣。”

“內蒙古東部地區煤制天然氣的主要市場是黑龍江、遼寧、吉林，而新疆的煤制天然氣則主要利用國家‘西氣東輸’管道運往中東部地區。”國電集團煤炭與化工部副處長賀振富說。

為保證“氣順”，北京市的“清潔空氣”計劃中也明確強調：2013年，要建成大唐煤制氣一期工程和唐山液化天然氣一期工程，開工建設陜京四線；2015年，建成陜京四線，大唐煤制氣、唐山液化天然氣工程全面竣工投產，10個遠郊新城全部接通管道天然氣；2016年，開工建設陜京五線，形成多氣源、多通道、多方向的供應格局。積極爭取國家天然氣用氣指標，到2015年和2017年分別滿足本市200億立方米和240億立方米的用氣需求。

煤制天然氣順應時代趨勢

不僅僅是環境的綜合治理需要，煤制天然氣在保證國家能源安全中也被寄予厚望。國內天然氣供應的缺口正逐年加大，對外依存度更是呈快速上升之勢。相關數據顯示，目前，天然氣占我國一次能源消費比重約為4.6%，與國際平均水準（23.8%）存在較大差距。2011年，中國天然氣對外依存度達24%，與2010年12.8%相比，呈成倍增長態勢。我國目前天然氣較為短缺，2012年我國天然氣表觀消費量為1471億立方米，總產量為1077億立方米，對外依存度上升至27%；到2020年，國內天然氣缺口將達1000億立方米。根據“天然氣發展十二五規劃”，預計我國2015年天然氣消費量將達到2300億立方米左右，增長勢頭迅猛，預計天然氣對外依存度將上升至35%左右。

從國家能源安全戰略出發，缺口完全依賴進口將導致中國能源安全面臨巨大的不確定性，發展煤制天然氣是最為現實的途徑之一。正是在這樣的背景下，煤制天然氣進入到國家戰略規劃中。目前，國家加大了對非常規天然氣及替代天然氣的需求力度，除頁巖氣開發力度加大外，煤制天然氣在國家“十二五”戰略中也被寄予厚望。

此外，這些年來我國進行的天然氣輸運管道的建設也表明了這種趨勢。其中，“十一五”年均建成3700公里，截止2012年底，我國天然氣管道超過5.5萬公里。目前，我國已建成6座液化天然氣接收站，到2015年接收能力預計超過6000萬噸。據業內專家預測，即使按2009-2020年期間GDP年均增長率8%、萬元GDP能耗年均下降2.5%且要達到減排二氧化碳的既定目標推算，2020年也需要消費天然氣4664×108立方米。按此預測，“十三五”期間我國有可能成為天然氣進口第一大國。所以，“十二五”期間我國還要為保障“十三五”供氣而進行大量相關基礎建設工作。

而煤制天然氣顯著的技術優勢也成為其引起高層注意的原因。

據了解，低熱值的褐煤利用一直是世界發電行業的技術難題。煤制天然氣主要利用褐煤等劣質煤炭，通過煤炭氣化、一氧化碳變化、酸性氣體脫除、高溫甲烷化工藝來生產代用天然氣。我國褐煤資源占全國煤炭儲量的13%，煤制天然氣對褐煤的高效、潔凈利用，成為煤制天然氣被看好的重要因素之一。

此外，煤制天然氣還可以利用生物質資源來生產我國短缺的天然氣。其他優點包括煤制天然氣的耗水量在煤化工行業中相對較少，轉化效率相對較高，因此與耗水量較大的煤制油相比具有明顯的優勢。從這一點上考量，煤制天然氣也順應了我國節能環保、發展低碳經濟的要求，其長遠的戰略意義相當明顯，有望成為未來劣質煤炭資源和生物質資源綜合利用的發展方向。

2013煤制天然氣戰略發展高層論壇公布的數據顯示，2013～2015年，中國煤制天然氣投資規模將超過2400億元。今年，已有20多個煤制氣項目獲得了前期工作的批文。新獲前期工作批文的項目主要位于新疆、內蒙古等地，業主單位仍然以大型央企為主。后續預計還有10多個擬建項目將陸續拿到前期工作的批文。

技術需要突破

煤制天然氣項目雖然有著諸多的好處，但我國煤制天然氣技術還未達到產業化應用階段。煤炭科學研究院主導編制的《煤化工“十二五”科技規劃》也顯示出“十二五”期間，國家將重點扶持煤制天然氣技術應用，并擴大此方面的試點范圍。據了解，目前市場對于煤制天然氣項目的擔憂：一是技術上的問題，擔憂煤制天然氣技術不成熟，大規模工業化會有問題；二是市場的綜合政策保障。

據悉，煤制天然氣從單個工藝單元來看，空分、變換及甲醇洗是在煤制合成氨、煤制甲醇及煤制油等煤化工中已得到廣泛應用的成熟技術，對煤制天然氣來講，需要選擇的主要是煤氣化及甲烷化技術。其中甲烷化技術作為煤制天然氣工藝路線的核心技術，目前在國外發展已經成熟，但我國至今還沒有掌握大型合成氣高溫甲烷化工藝，主要技術要向國外公司購買。目前世界上先進的煤氣化技術包括德士古、SHELL、GSP等。

比如位于伊犁察布查爾縣的中電投和新汶礦業合作的煤制氣項目——中電投伊南60億立方米/年煤制天然氣，其中一期20億立方米/年工程投資150億元，即采用8臺日投煤量為2000噸的西門子GSP氣化爐。而山西蘭花煤化工有限責任公司的“晉城3052項目”則采用了西門子（GSP）氣化技術，此項目使用2臺500MWth（日投煤量約2000噸）西門子（GSP）氣化爐。

在近期，我國有幾家公司也先后在相關技術上取得了進展。比如，中國化學賽鼎工程有限公司開發內徑5米的碎煤加壓試驗爐，已經全部完成設計，并已通過前期試驗測試，為后續內徑5米碎煤加壓氣化爐的大型工業化示范提供了堅實的基礎。該公司教授級高級工程師施福富介紹說，公司開發的新型碎煤加壓干排灰氣化爐，其內徑由3.8米增大到5米，氣化壓力由4.0MPa提高到5.0MPa、6.0MPa，單爐產氣量可達13萬標準立方米/小時，日處理煤量由800噸提高到1600噸，接近于氣流床氣化爐的單臺氣化能力。同時這種氣化爐技術成熟、操作簡便，單臺爐造價只有其他氣化爐造價的1/4-1/3。

此外，大連瑞克公司與中煤集團合作，建立起國內唯一的國家新能源催化劑工程實驗室。目前已經攻克10多項替代進口的煤化工催化技術，新工藝可節省設備投資數億元，日節電可達5萬度，節能降耗效果突出。大連瑞克正在研制的煤制天然氣技術，有望打破國外對這一領域的長期壟斷，對未來我國煤能源的清潔使用和解決天然氣能源不足問題都有重要意義，目前該技術已進入中試階段。

盡管煤制天然氣有利于中國的能源安全，保障中國能源自給率，但給環境帶來的隱患也不能不引起重視。。10月16日，美國杜克大學在Nature Climate Change上發表研究報告指出，中國正在推行的利用煤基合成天然氣（煤制氣）的計劃，將產生比常規天然氣7倍還多的溫室氣體排放，用水量也將為生產頁巖氣的100倍。

杜克大學的報告指出，作為史上投資規模最大的煤制氣的一部分，中國政府最近已批準建設9座大型工廠，每年將生產超過370億立方米的合成天然氣。假如40個煤制氣工廠都順利建成，其二氧化碳排放量將達到驚人的1100億噸。如果這些工廠生產的天然氣用于發電，生命周期溫室氣體排放量將比粉煤電廠高出36%～82%。如果合成天然氣作為汽車燃料，其生命周期溫室氣體排放量是汽油燃料的兩倍。煤制氣工廠對水的過度消耗也是一個大問題，因為生產合成天然氣的用水量是生產頁巖氣的50到100倍。由政府批準的9家工廠大部分位于新疆和內蒙古的沙漠或半沙漠地帶，每年將消耗超過2億噸的水，并將進一步加重這些地區的用水壓力。

杜克大學的報告基于數據和事實提出預警，比起只看重GDP的部分專家和官員，顯然更具有借鑒意義。而針對煤制氣項目排放的大量溫室氣體，耗費大量水資源，中國的政策制定者都應謹慎對待。而在未來，中國相關領域的科技工作者也要對有害物質的凈化和處理以及能源的循環利用做更深入的研究。

警惕頁巖氣的“回馬槍”

隨著國內可持續發展戰略和加強環保等政策的實施，國內天然氣消費市場將持續擴張。多渠道、多方式地擴大天然氣資源供給，完善氣源結構成為優化我國能源結構的重要戰略。煤制天然氣作為液化石油氣和天然氣的替代和補充，既實現了清潔能源生產的新途徑，優化了煤炭深加工產業結構，又具有能源利用率高的特點，符合國內外煤炭加工利用的發展方向，對于緩解國內天然氣短缺，保障我國能源安全具有重要意義。

而從長遠來看，我國天然氣價格逐步上漲的趨勢是確定的，但如果未來天然氣供應快速增長，煤制氣的市場就可能受到擠壓。我國非常規天然氣資源儲量十分豐富，如果資源勘探、開發提速，煤制氣未來的市場空間必將面臨很大的不確定性。以美國為例，隨著美國頁巖氣大規模開發，不僅導致石油和煤炭的需求量雙雙下滑，還帶動天然氣價格大幅回落。

2012年，美國天然氣的平均價格為每百萬英熱單位2.76美元，較2008年下降近70%。目前國內上馬煤制天然氣項目，多數是基于未來天然氣價格逐步上漲。但煤制天然氣項目從前期籌備、到建設、再到投產入管網，一般也需要3-5年。誰能料到5年后或者10年后的情況呢？會不會出現未來大批煤制天然氣項目剛一投產，就面臨天然氣價格回落的窘境呢？

在9月30日這天，國家能源局發布《頁巖氣產業政策》，將頁巖氣開發納入國家戰略性新興產業。此次《頁巖氣產業政策》中提到，將對頁巖氣開采企業進行稅費減免，并研究出臺資源稅、增值稅、所得稅等稅收激勵政策。頁巖氣會不會到時候殺個“回馬槍”，也是我國煤制天然氣需要考慮的問題。