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文/董敏杰
能源需求激增與供給不足之間的矛盾日益突出,嚴重制約我國經濟社會的進一步發展。
隨著經濟的快速增長以及社會的不斷進步,我國在能源方面面臨的挑戰日益嚴峻,能源需求激增與供給不足之間的矛盾日益突出,嚴重制約我國經濟社會的進一步發展。在這種背景下,開發利用新能源成為解決我國能源供需矛盾、實現可持續發展的有效途徑。在諸多可供選擇的新能源技術中,燃料電池汽車以及煤制油能夠充分利用我國相對豐裕的煤炭資源,符合我國貧油、少氣、多煤的能源稟賦特征,因此得到了更多的關注。
發展現狀
在諸多新能源技術中,燃料電池汽車以其環境污染小與能源效率高等特征備受青睞,各國政府紛紛擴大資金投入,增強研發力量,通過政府采購、稅收減免、加速折舊、宣傳推廣等多項措施加快燃料電池汽車技術研發與商業化進程。我國也較早開始相關技術的研究工作。在“十五”、“十一五”期間,科技部分別啟動了國家863電動汽車重大專項、國家863節能與新能源汽車重大項目,迄今為止共投入科研資金10億多元。1998年,清華大學研制出中國第一輛燃料電池汽車,其燃料電池由北京富源燃料電池公司提供;1999年北京富源燃料電池公司與清華大學合作開發出燃料電池乘用車;2001年,北京綠能公司與清華大學和北京工業學院合作,研制出以燃料電池為動力的出租車、客車和12個座位的公共汽車;2004年,國家甲醇燃料汽車示范工程在長治正式啟動并通過了國家驗收;2005年,上海神力科技有限公司研制的綠色燃料電池游覽車投入試運,總行駛里程達1.2萬公里,無故障運行時間達2000 小時;2006年,由同濟大學等單位共同研發“超越三號”燃料電池轎車在第八屆“比比登清潔能源汽車挑戰賽”中表現搶眼,四項比賽評分均為“A”,并在兩個單項比賽中獲得第一,標志著我國燃料電池汽車技術已經處于國際先進水平。
在燃料電池汽車的實際應用方面,我國于2003年與2007年分別啟動了兩期燃料電池公共汽車商業化示范項目。其中,在上海開展的中國燃料電池商業化二期示范項目通過國際化招標方式,采購3~6輛適合上海城市公交狀況的燃料電池公共汽車,進行為期二年的示范運行,累計行駛里程不少于15萬公里,采集示范運行時的燃料電池汽車及氫氣加注站的相關數據,不斷積累經驗,促進技術提升。
在煤制油方面,從上世紀90年代開始,中國煤炭科學研究院、神華集團、中科院山西煤炭化學研究所、兗礦集團等企業或科研單位陸續研發煤制油技術。2002年,國家批準神華直接液化可行性研究報告,并將其列入國家863計劃,由神華集團、中國煤炭科學研究總院等四家機構共同開發擁有自主知識產權的煤直接液化技術。2005年,神華集團宣布突破核心技術,邁出了向產業化發展的關鍵一步。但這并不等于我國煤制油技術已經成熟,國內煤制油技術仍處于試驗階段。
在實際應用方面,與燃料電池汽車的順利發展相比,煤制油則幾經波折。2004年8月,神華煤直接液化示范工程開工建設,目前,百萬噸能力生產線已經建成,正在進行設備調試,預計不久后投產,年產油品100萬噸,這將是世界上第一個煤直接液化工業化項目。但是,在國際高油價的推動下,一些地方政府爭相規劃煤制油項目,出于對這一狀況的擔憂,2006年7月,國家發改委下發《關于加強煤化工項目建設管理、促進產業健康發展的通知》,提出在煤化工產業發展規劃編制完成之前,暫停所有煤化工項目審批;鼓勵企業采用擁有自主知識產權的先進技術;一般不應批準年產規模在300萬噸以下的煤制油項目。2008年4月7日,具有自主知識產權的中溫煤焦油輕質化項目生產出合格油品,預計年產油品46.5萬噸、液化氣2.9萬噸、石油焦7萬噸。2008年9月4日,發改委又發出《關于加強煤制油項目管理有關問題的通知》,認為“我國煤制油仍處于示范工程建設階段,不能一哄而起、全面鋪開”,宣布除了神華集團公司煤直接液化項目以及其與南非沙索公司合作的寧夏寧東煤間接液化項目(在獲得批準前不能擅自動工)之外,其他煤制油項目一律停止實施。
存在的問題
燃料電池汽車技術已經比較成熟,但是,由于成本較高、相關配套設施及技術人才缺乏,燃料電池汽車大規模產業化尚需時日。這些制約因素在氫源燃料電池汽車上表現得尤為明顯。首先,由于要使用貴金屬鉑,氫源燃料電池汽車費用較高,目前每輛氫源燃料電池汽車的成本一般在100~200萬美元;其次,由于使用燃料的特殊性,氫源燃料電池汽車需要氫站等配套設施,同時,如何提高氫站安全性、降低制氫成本也是應當考慮的問題;最后,我國在電池燃料汽車方面的專業人才還比較缺乏,如何培養一批諸如氫站運作人員、維修人員的技術人才還需要進一步探索。
與燃料電池汽車相比,煤制油存在的問題更多。首先是技術風險較大。神華集團的直接液化技術到目前為止還沒有正式投入生產,而其與南非薩索爾公司合作的間接液化技術也僅停留在探索階段。即便是在國際上,盡管美國、日本與德國的技術已經比較成熟,大規模商業化發展的只有南非薩索爾一家企業。其次是資源利用率較低。資料顯示,每生產1噸煤制油需要消耗3~5噸煤,如果按照石油與標準煤的熱當量比測算,這意味著,在煤間接液化制油過程中,煤的熱能利用率只有28.6%,即便是采用煤直接液化制油,煤熱能利用率也僅僅為47.6%。同時,煤制油還需要大量消耗水資源,每生產1噸油需要5~7噸水,如果再考慮到我國煤炭資源與水資源的逆向分布性,煤制油消耗的資源將會更多,資源使用率也更低。再次是投入資金巨大。煤制油是一項技術集成度很高的項目,據專家估計,年產300萬噸煤制油項目的規劃需要投資500多億,由此推算,年產100萬噸的項目至少需要投資160~170個億。最后是環境污染較為嚴重。在煤制油的過程中會產生大量廢渣、廢水與廢氣。據估計,年產100萬噸的項目每年將產生50萬噸廢渣、2000~3000萬噸生產生活污水以及大量含硫工業廢氣,如果這些廢渣、廢水與廢氣不能得到妥善處置,將會給當地的生態環境帶來嚴重危害。
投資前景
目前,石油短缺已成為各國家經濟發展面臨的主要難題。對于我國而言,石油短缺問題更為嚴峻。自1993年成為石油凈進口國以來,我國石油進口量迅速增長,2003年突破1億噸,2007年突破2億噸。中國已成為世界第二大能源消費國,據國際能源機構(IEA)預測,到2030年,中國石油消耗量的80%需要依靠進口。我國石油供需之間的巨大缺口為燃料電池汽車與煤制油的發展提供了可能性。
由于技術較為成熟、能源利用效率較高、環境污染較小,燃料電池汽車在我國大規模發展的可能性更容易轉變為現實。同時,一系列政策的出臺也為燃料電池汽車的產業化和商業化提供了重要保障,有利于規范燃料電池汽車行業,促進該行業持續健康發展。2006年3月,燃料電池汽車國家標準編制前期研討工作啟動,包括《燃料電池汽車整車術語》和《燃料電池汽車整車安全要求》的兩項基礎性標準將于今年完成。2007年11月,國家發改委出臺《新能源汽車生產準入管理規則》,使包括燃料電池汽車在內的新能源汽車生產準入有章可循。2008年北京奧運會與2010年上海世博會則為燃料電池汽車的發展提供了難得的機遇。據報道,在不久前結束的北京奧運會上,有595輛新能源汽車參與奧運車隊,其中包括20輛燃料電池轎車,同時有5輛燃料電池大客車進行了示范運行。上海則計劃為2010年世博會提供上千輛氫燃料電池車,在世博園區內實現公共交通零排放,這將為中國發展燃料電池汽車帶來前所未有的發展機遇。
在具體的區位選擇上,華北山東地區被認為是發展甲醇燃料電池汽車的最佳地區,這是因為:首先,該地區人口眾多,交通便利,公路和高速公路多;其次,該地區汽車保有量和年新增汽車分別為400萬輛與60萬輛,約占全國30%,今后5年可能分別增長至700萬和100萬輛左右,是全國最集中的汽車使用區;最后,山西和山東是重要的甲醇生產基地,而且,在目前成熟的甲醇合成方案中,經濟性最好的3種甲醇合成所需的資源在山西幾乎都能找到。另外,山西省政府還制定了一系列產業政策,推進甲醇燃料的使用以及甲醇汽車的產業化與商業化。
與燃料電池汽車相比,煤制油在我國石油短缺形勢下實現大規模產業化發展的現實性要小得多。正如上文提到的,煤制油存在技術風險較大、資源利用率較低、投入資金巨大、環境污染較為嚴重等問題。進一步看,煤制油僅僅是將一種稀缺能源煤轉化為另一種稀缺能源石油,而且,我國煤炭資源豐富僅僅是相對石油而言的,從人均探明儲量來看,我國只有世界人均水平的70%。即便是人們經常津津樂道的經濟性(國際油價若高于40美元/桶,煤制油將有利可圖),也由于煤炭價格的不斷上漲以及國際石油價格的劇烈波動而充滿不確定性。因此,煤制油在一定時期內無法直接有效地解決能源短缺問題,而更適于作為一種戰略儲備,其大規模產業化前景還有待于進一步觀察。
(中國社會科學院財政與貿易經濟研究所)