对能源多元化格局中煤炭利用空间的探讨

王 征 韩在霞

1.济南社会科学院 山东 济南 250099

2.济南职业学院 山东 济南 250103

0 引言

我国是世界产煤大国，拥有着富饶的煤炭资源，仅就目前探明的保有储量就在10000亿吨以上，“富煤缺油少气”的资源禀赋很大程度上决定了煤炭在中国能源发展战略中的地位。长期以来，我们一直讲“煤炭是我国工业的粮食”。近年，随着“调结构、转方式”和节能减排的进行，引发了人们对煤炭使用前景的担忧。在能源革命的情势下，煤炭是否马上就要退出历史舞台？我们认为，虽然从长远观点来看，煤炭以及其他化石类的使用将逐渐减少，进而被更为清洁环保、更便于再生利用的新能源所取代；但在相当长的一段时间里。我国的能源需求尤其是燃料，仍然要依靠煤炭。而且通过煤炭气化和煤炭液化等替代技术，我国煤炭工业仍然具有广阔的前景。着眼于能源发展战略，煤炭工业的发展必须要依靠技术发展和技术创新，同时要以包容性的心态，迎接能源多元化的时代到来。

1 煤炭在当前能源结构中的重要地位

为了认清未来的发展趋势，回顾探索一下煤炭这种传统能源形式的来世今生，将大大地有利于我们温故知新，把握煤炭利用和能源发展的规律性走向。人类发现并学会使用煤的历史已经有很长时间了，但是要说真正有意识地将煤炭当作一种主要的能源，还是蒸汽机的发明引发了工业革命之后的事。蒸汽机的大规模运用，不仅大大地促进了工业革命，也催发了煤炭的大规模开采和使用。在第二次工业革命中，由于内燃机的运用，使得石油的使用得到了广泛重视，但煤炭借助火力发电的优势，依然备受重视。电力的运用使煤炭事业发展如虎添翼。至今为止电力在二次能源的运用中仍然处于最重要的地位，其他能源形式仍难以匹敌，而煤电仍然是发电的主要形式，这是煤炭扮演者重要能源角色的主要原因。在十九世纪中叶，煤炭在全球一次能源使用中只占大约不到四分之一，到二十世纪二十年代则占比超过了“半壁江山”，之后随着电气化时代的到来和火电的大发展，煤炭的能源霸主地位一直持续到上世纪六十年代。从本质上说，工业革命很大程度上取决于能源利用程度的进步每逢能源利用产生飞跃，都能给生产技术乃至于社会生产方式带来革命性变化。

在总体上看，发展中国家同发达国家在煤炭消费结构方面有很大不同，后者对于煤炭的使用大多都用于发电，在进入后工业化时代之后，高能耗产业都已经不在唱主角，新兴产业和现代服务业对于传统能源需求相对较少，能源消费日渐饱和，欧美国家对于煤炭的利用都在程度不同地减少，煤炭需求总体上趋于下降；而对于发展中国家来说，工业化和城市化的进程都离不开重工业，离不开大量传统产业，总之一句话，不但离不开煤炭的间接消耗，也离不开煤炭的直接消耗。历史上的煤炭消费重点区域和重要产区是亚洲和欧美，随着欧美地区用煤的衰减，下一步用煤的大户将会是经济发展强劲的亚洲地区。新世纪以来，亚洲煤炭需求的增量明显地高于世界平均水平，仅亚洲新兴经济体的龙头中国和印度煤炭需求净增量就占世界的95%，而仅我国就占84%，快速增长的经济和蓬勃发展的工业化，使对能源的需求还会保持在较高的水平上，以新兴国家的产业结构和技术水平，仍然离不开对煤炭的大量需求。

2 经济发展新形势下的煤炭需求变动

从长远发展的大趋势来看，决定对煤炭需求的要素主要有以下几个方面：首先是经济增长速度以及增长模式，其次是其他能源的使用对煤炭的替代所造成的竞争，再者是煤炭取代其他能源形式的步伐，四是以煤炭为原料的化工行业的技术改进情况。

经济增长的速度变化和经济结构的调整步伐能够影响煤炭的需求变动。发达国家经济发展的历程显示，伴随着经济发展的重点由第一产业转向第二产业，能耗程度将加大；而当发展重点由第二产业转向第三产业，能耗程度又将减小。当处在工业化的时期，对经济增长贡献程度最大的当属工业，自然工业所占能耗比例也最大。然而参照国外的发展经验，目前我国工业产值在国民经济中所占的比重已经接近峰值，难以继续提高。既有态势也许还能持续相当长的一个时期，但随着“调结构、转方式”的进展，工业在经济总量中所占比重必将降低，也就是随着产业结构的高度化（三产比重增加），能耗强度大的工业所占比例反会减少。工业能耗需求减少首当其冲影响到的就是煤炭需求，原因在于煤炭不仅为工业生产提供燃料，也是火力发电的主要原料。根据我国目前的发展势头，这一拐点或许会在十年左右之后出现，倘若经济增速放缓，这一拐点或许会延缓到二十年后到来。再者，工业生产效益的提高也在某种程度上降低能源需求，煤炭作为传统能源的代表自然更是如此。

3 其他一些能源形式对于煤炭的替代

当前国内外能源发展正处在一个重要的转型期，目前的基本状况是化石类能源与非化石类能源并重。下一步国内外能源增长中可行性最大的燃料应该是天然气，在化石类能源中，它举足轻重，方兴未艾，具有着广阔的发展前景。在能源需求方面，天然气的需求大户除了工业本身，便是发电所用。在西方国家，天然气除了广泛地应用于居民生活，也在工业生产尤其是火力发电方面大量地取代着石油煤炭等传统的能源。天然气发电强劲地冲击着传统的煤炭发电。在美国，作为对煤炭发电主流地位的竞争，2012年4月份，天然气发电的单月发电量第一次与煤炭发电量平分秋色。在天然气的应用方面，还需要考虑特殊的国际背景。由于开发技术的突破性进展，美国的页岩气产量呈现出了井喷式的猛增，供给增加过快，在供求规律的作用下，使美国及其周边天然气的价格过低。使得天然气与煤炭相比，既是清洁能源，性价比又高，从而导致了2012年美国天然气发电的超常增长。可以断定，外在技术冲击对价格的影响难以持久，在美国能源市场上天然气价格回归理性之后，煤炭发电在火力发电方面的地位在相当一段时间内不会动摇。而在美国之外的其他地区，天然气目前只主要地作为燃料，若要全面开发尚为时过早，而从技术条件等方面来看，美国的页岩气大规模使用先例一时也难以被其他国家所效仿。

在广大的发展中国家，“以气代煤”的替代效应恐怕一时难以显现。这是由于能源问题一直是发展中国家经济发展中的短板，各种形式的能源都供不应求。一般情况下，当天然气成为一种稀缺的便利能源时，其排序往往都是先民用，再商用，然后才是工业用。目前在国内天然气的供求缺口相当大，还需大量进口，进口价格又颇高，渠道也单一，这就决定了天然气还属于一种稀缺资源。因此，除了一些实验性的样板之外，天然气发电恐一时难以推广。非化石类能源中的大部可再生能源在未来能源消费的增量中有望占据半壁江山，其价值实现的路径主要是通过发电来实现，这一趋势在未来还有望实现持续的增长，最初可再生能源的热心倡导者乃是欧盟国家，后知后觉的其他发达国家自然不甘居后，其后发展中国家也开始大力推行可再生能源发电。

再来看一下水力发电。水电事业一直受到各国的青睐。但就目前态势看来，水电开发潜力正日益趋于穷尽，欧美发达国家的开发利用程度已经达到七成，未来发展的空间已经不大了。中国水力发电能力一直比较雄厚，十年之内开发利用程度有望超过发达国家，但超过这一临界点，水力发电的边际成本将开始增高，不再具有规模经济效益，届时我国的水力发电潜力将趋近极限。这意味着我国作为首屈一指的水电资源大国，这方面的优势将风光不再。

然后考察一下核能发电，日本福岛核电站的事故曾一度使核能发电受阻，随即又再度启程。中俄印等国都有进一步发展核能发电的打算，预计今后二十年内核能发电量将会有一个大的增长，至少在近十年内可望回升至福岛事件之前的程度，之后将逐步放慢。因为归根结底核能发电还受制于原料的稀缺以及放射性废物的处置方法等问题。在“跷跷板”效应的作用下，核能发电、水力发电开发潜力临近极限，相关可替代之的非化石类能源在下一个十年间的作用将会有显著的增加，预计在这期间里，将会有越来越多的发电原料由非化石类能源充当，而煤炭消费增加的比例会所占较小。

非化石类能源的开发还有赖于政府的政策支持，这将是推动可再生能源使用的必备路径，然而可再生能源的推广更有赖于相关技术的突破性发展。可以预料，今后十年里，在世界范围内，煤炭能源都将受天然气的竞争，然而在亚洲太平洋地区，鉴于相比较于发达国家在能源开发和利用方面的后发性，以及经济快速增长对于能源的强劲需求和该地区的能源构成性质，煤炭仍然举足轻重。十年之后，当我国“调结构、转方式”的任务基本完成到位时，煤炭需求曲线将会下拐，天然气等能源的使用将减少煤炭的使用，但减少的程度一时将不会像当今的其他发达国家那样显著。

在核能发电与水力发电未来前景有限的情况下，风能、太阳能等可再生能源将成为能源新宠，然而较高的使用技术条件抬高了它们的使用门槛。所以说，煤炭在相当长的一段时间内仍然将是主流能源。

4 非煤能源的发展

将来煤炭的作用恐怕还是用在火力发电，因而电力的革命有可能对煤炭的出路产生一种“煮豆燃箕”的效应。电力行业将会引起能源变革的领域最可能是智能电网。智能电网将会改变现有电力产生和储存的方式，更易于接纳新型的发电形式，更能包容非化石类能源，因而就会对火力发电特别是以煤炭为原料的火力发电产生显著的“挤出效应”。智能电网的运用将会大大改变现有的能源利用方式，提高能源使用的效率，可再生能源的广泛应用将会驱动智能电网的发展。利用风能、太阳能、地热能、生物能等可再生能源发电同传统的一次性能源发电的方式不同，与传统的火力发电等发电形式比较起来，动态波动较大，缺少稳定性。而智能电网恰好能够将这些空间分散、时间波动大的欠稳定电力加以智能化的集成与合理调配。利用网络的共享性，人们可以互动式地通过智能电网分享能源或者提供能源消费需求。智能电网的发展也会反过来促进可再生能源的开发与利用。目前欧洲电厂新装机容量半数以上产能来自可再生能源，电力运营商也正在把新能源投资比例提高到四分之三以上。

智能电网正处于试验阶段，目前许多国家和都在小规模地试行这类项目，北欧的丹麦已经完整地试运行了一个完整的智能电网。智能电网可以自动地调节人们的生活用电，使电能的利用得到最合理的安排，还可以自行调剂电能余缺，并且能集发、输、用电为一体。可以想象，智能电网的成功运用，将有利于新能源的大发展，因为它有利于解决新能源发电不稳定的问题和电能的储存问题。这样，煤电等传统形式将会受到极大的挑战，对此应当有所前瞻。

我们还应当关注一些能源开发前沿的动态，比如可燃冰就可能是一种很有前景的能源形式。一旦它能够被开采利用，不仅能够取代现有的化石能源，储量可用千年，而且比传统能源更加符合环保的要求。下一个可行的选项就是太阳能，从理论上推算，只须合理利用全球接受的万分之一的太阳能，便能够使全世界的能源需求得以满足。再就是风能，能其实就是转换的太阳能，地表接受的阳光照射约有五分之一强变成了风能。照目前态势看，倘若地球上的风能有百分之一拿来发电，则举世能源来源无忧。还有个不可忽视的候选对象，那就是地热。目前探明的全球蕴含的地热能约是煤炭所含热能或石油所含热能的几亿倍到几十亿倍，几近用之不竭。而且用地热发电比其他新能源的获得成本都要低，开发潜力巨大。接下来就是海洋能，包括太阳、月亮引力作用所产生的潮汐能和波浪能以及温差能甚至盐度差能。还有一种最理想的燃料就是氢，其燃烧后产生的热能为油、气的三倍，并且它燃烧后的遗留物是水，不但不会污染坏境、还能为人所用，继续造福于人类。安全性以及可移动性也很好，液态氢已经被广泛地应用于航天事业。此外，像垃圾发电、污水发电以及生物发等一些具备节能和环保双重效应的能源利用形式也大有可为。但是，可再生能源和新能源等能源形式由于受发展条件的限制，一时还难以占据我国能源发展的主流地位，传统能源尤其是煤炭还具有很大的发展空间。我们应当抓住时机，有所作为，在积极创造条件发展可再生能源与新能源的同时，主动开拓空间，采用先进技术，搞好煤炭工业的转型。

5 煤炭代替其他能源在我国前程远大

从总体上看，中国能源构成的总格局是油气短缺而煤炭富裕，所以以煤代油或者以煤代气将是一条可行的能源发展路径。另外，我国油气能源的对外依存度居高不下，按照目前势头，煤炭资源的可用时间仍将长于油气。无论从目前还是从长远的需求来看，中国发展以煤代油或者是以煤代气都是可行的。目前，石油和天然气浅层开发潜力渐小、深层开发难度增大、成本上升，而同时煤转油、煤转气的技术条件日渐提高，煤炭储量雄厚、市场广阔，转化前景还是非常可观的。

从国际经验看，石油这种能源之所以能够成为各国的首选，是由于内燃机被当成了工业时代最重要的动力机械。当前中国正处于工业化的重要时期，尤其是交通运输业仍是生产发展的重要条件，对石油仍有很大的需求，根据目前的供求关系，估计相当一段时间里国内石油价格还会在高位运行。按照相同的道理，天然气在国内也有很大需求并且存在供求缺口，并且从价格上看也会气随油涨。仅是煤炭的价格基于储量及经济转型的因素，估计今后不会大幅度上涨。因此从成本角度比较，把煤炭资源向油气资源转化从理论上讲也将是今后一个可行的选项。

西方国家在经济快速发展的阶段石化工业都是一个重要的增长点。目前从生产到生活，发达国家化学工业占该行业世界总量的六成以上，而发展中国家尚不足四成，中国占比也较小，随着“调结构、转方式”的进程，中国高附加值的化工业前程远大。鉴于国内外石油价格居高不下，今后新发展的煤基化工产业可能会产生出更多的石油替代品；又由于煤富氧，也便于制造含氧化合物，能够填补含氧石化产品的短缺。此外，煤化工产品较之于油、气，还有一种难以比拟的优势，就是煤具有独有的特殊芳香结构。譬如对煤炭进行深度加工之后，便可以获得碳纤维，作为一种高强度的新型材料，在包括许多新兴尖端领域在内的行业具有广泛的适用性。煤还可以提炼出诸多化工产品，随着煤基化工业的发展吗，化工行业也将成为煤炭的消费大户，煤炭将会由一种主要的燃料向工业原料转型。

曾几何时，我们对“节流”抓得很紧，对“开源”做得却很不够。在改革开放以前，有关部门总是从节约的角度告诉群众，地球上的这种能源面临枯竭，那种能源还只能开采几十年，却极少听到开发新能源和可再生能源，尽管那时的科教片电影（大多数主题与工农业生产密切相关，很少见到有关基础科学的）片头总是带有伴随着激昂朗诵的片头字幕“人类总得不断地总结经验，有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。”实际上我们前面谈到的任何一项技术突破，都足以改变整个世界现有的能源格局。从长远的观点看，煤炭等化石类能源迟早要退出历史舞台，我们应当及早未雨绸缪，积极开发新能源，而使煤炭等石化类产品及早向化工原料方向转化，积极推进煤炭行业的转型升级。这样也符合环境保护和储备生产原料的要求。技术创新永远是生产发展的推动力，它被生产需求所推动，反过来又会大大地作用于提高生产水平和效率。因此我们眼下一方面要抓好煤炭等传统能源的有效利用，一方面要积极开发新能源和可再生能源，从而实现环境不断改善和经济可持续发展的“双赢”。

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