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煤炭清洁发电是破解我国能源困局的有效途径

我国一次能源资源的禀赋特点是“富煤、贫油、少气”。目前，煤炭在我国化石能源资源储量中占比约94%，石油、天然气合计不足6%。但我国能源消费结构中，煤炭占比不足65%，石油、天然气则高达24.7%。资源储量和消费结构上的不平衡使得我国能源产业发展面临安全保障、经济性和环境保护等诸多挑战。我们的研究表明，立足我国国情，大力发展煤炭清洁发电、实施能源终端消费革命才是破解我国能源发展困局的有效途径。

我国能源产业面临的主要挑战

1.安全保障挑战

目前，我国石油年产量仅能维持在2亿吨左右，增产潜力很小。但2013年我国原油表观消费量达到4.87亿吨，石油对外依存度已达到58.1%，远超过50%的警戒线。与此同时，经济发展和环境保护拉动我国天然气刚性需求快速增长。特别是受治理雾霾天气影响，全国多个省份加快煤改气进程，导致天然气需求量过快过猛增长。2013年我国天然气表观消费量已达到1676亿立方米，天然气进口量同比大增25%，达到530亿立方米，天然气对外依存度首次突破30%，达到31.6%。天然气供应不足导致“气荒”时有发生,严重影响区域能源安全和社会稳定。2013年冬季西安市出现天然气供应紧张，影响了10万余户居民的家庭生活和取暖用气。

此外，我国油气进口大部分来源于中东、非洲和南美等地区，由于进口通道受制于人及我国远洋自主运输能力不足,石油天然气稳定供应面临挑战。近年来我国虽然加大了海外油气合作项目的开发力度,但易受到地缘政治形势、地区冲突以及出口国调整政策和西方对石油出口国相关制裁等因素影响，难以形成稳定可靠的油气供应来源,直接影响到我国的经济安全。

2.经济性挑战

近年来，随着我国政府对风电等可再生能源的扶持力度不断加大，可再生能源产业发展迅猛，非化石能源占一次能源消费结构比重已超过10%。但可再生能源产业存在成本较高的问题，目前风电发电成本约0.45元/千瓦时，太阳能光伏发电约0.6元/千瓦时，分别是煤电(约0.3元/千瓦时)的1.5倍和2倍。受日本福岛核事故后强化安全措施等影响，核电发电成本已上升至0.85元/千瓦时，其经济性正在减弱。

天然气作为清洁替代能源，被许多地方政府寄予厚望，纷纷提出将大量的工业燃煤锅炉、燃煤电厂改造成以天然气为燃料。

北京市计划到2016年基本完成全市规模以上工业企业燃煤设施清洁能源改造。河北石家庄计划在2017年底前，

1.能效比较

我们将煤炭运输、转化、输配环节、发动机效率等各个环节的能效汇总，得到不同转化路线的煤基能源产品全生命周期能效，从研究结果来看，“煤炭—电力—电动车”方案的总能效(28.6%)高于“煤炭—油品—燃油车”(19.2%)和“煤炭—天然气—燃气车”(13.3%)方案，分别是后两者的1.49倍、2.15倍。也即，1吨标准煤通过“煤炭—电力—电动车”可使车辆行驶3627公里，通过“煤炭—油品—燃油车”仅可行驶2434公里，通过“煤炭—天然气—燃气车”仅可行驶1693公里。因此，“煤炭—电力—电动车”的能源转化效率最高。

2.不同车辆运营成本对比

油品售价按7.72元/升、天然气按3.1元/标方、电价按0.68元/度分别测算，燃油大巴运营成本最高52.41万元/年，压缩天然气(CNG)大巴运营成本次之35.56万元/年,电动大巴运营成本最低仅35.2万元/年。此外，随着我国天然气市场化步伐加快，价格逐年上涨将成为必然趋势。国家发改委宣布自2014年9月1日起将非居民用存量气价每米提高0.4元。此次调整是为了达成2015年存量气价与增量气价并轨、分步理顺存量气价格目标而迈出的第二步。而另一方面，我国正在推进新一轮电力体制改革，未来发电厂将可能直接面向用户售电，电网仅收取过网费。目前多数发电企业的度电成本在0.4元/度以下，过网费按0.1元/度测算，售电价仅0.5元/度，较我们测算电价0.68元/度下降0.18元/度，年运营成本可再节省1.8万元。因此，“煤炭—电力—电动车”运营成本最具竞争力。

3.耗水及环保排放比较

煤炭转化过程对环境的影响指标主要包括耗水量和污染物排放量;汽车运行对环境的影响指的是尾气排放和噪音对环境的影响。耗水方面，转化1吨标准煤常规煤炭发电耗水1.96立方米，采取空冷节水技术后可降至0.7立方米，而煤制油需要耗水1.8立方米、煤制天然气耗水4.38立方米。进一步比较从煤炭到车轮的耗水量，即考虑不同转化方式的能效，折算到汽车行驶相同距离的耗水量，“煤炭—电力—电动车”方式每千公里耗水量0.19立方米，小于“煤炭—油品—燃油车”的0.86立方米和“煤炭—天然气—燃气车”的2.59立方米。

从污染物排放角度分析，随着各类必威体育精装版环保技术的应用，煤发电、煤制油和煤制天然气等煤炭转化过程中，均可实现污染物的近零排放。电力输送