|
25年来，中国经济起飞，能源供应大体跟上了GDP增长需要。尤可称道的是，基本上突破了严重缺电的瓶颈制约。从1979至2004年，发电能力由6，300万千瓦增至44，070万千瓦，增幅超过6倍，跃居世界第2位，创造了世界电力工业发展史的辉煌奇迹。 然而，从战略高度而言，能源供应规模高速扩展，并不当然意味着实现了客观上的应循原则。 25年前，作者参与主持一项名为“煤气化燃气蒸汽联合循环发电”（即英文中的Integrated Gasification Combined Cycle发电方式，简称IGCC）的国家重点科技开发项目，旨在开发以煤为原料的清洁、高效先进发电系统，这种系统还适于联产热力和液体燃料甲醇等煤化工产品。 通过该项目的发起、立项、实施、争斗、挫折，“垮台”、乃至再“垮台”的全过程，我得有机会一窥当代全球和中国能源战略应循基本要领，并对当时环境条件下好事多磨，难有作为，以至战略决策的无效性，有过不易忘怀的深切感受。 人们很容易想当然，一个高度集中统一领导的泱泱大国，必有一整套高瞻远瞩、坚定明确的能源战略，堪为“可持续发展”的必要保障；然而事实上，愚以为文革以来，中国能源领域说不上什么战略部署，短期政策也少有章法，只是相当盲目地“跟着感觉走”。近日在国际石油价格飚升，能源领域险情毕露之际，回头看去，中国能源战略在许多方面出现了性质愈益严重、预后不良的的混乱甚至背反失策现象，耽误了金不换的大好光阴。 明显的原因是，中国政府长期以来，没有一个制定和推行能源战略的核心领导机构，用美国国会所属能源情报管理署（EIA）的话说，就是：There is no one agency responsible for the energy sector in China（中国能源领域没有一个负责机构）；另外，现行体制缺乏一种有效的正当的 利益驱动机制为支持，至于健康的“心态文化”或社会性思想信仰的推手作用更付阕如。因此，即便有了某种正确的战略性举措，如非享有“两弹一 星”那种“特权地位”，举凡涉及跨行业的全局性的能源开发任务，极难协调一致、通力合作；最容易各取所需，互相制肘，互相拆台，寸步难行，甚至乐观其败者大有人在。与今日遍地开化、趋之若鹜、急功近利、金碧辉煌的 “花架子”政绩工程的压倒性强势迥然不同，那些需要付出重大代价却不易迅速见效的战略性开发事业，其气难豪，其计难施，其实难为。 政府最近采取了加强领导的组织措施，成立了国家能源领导小组，下设付部级“国家能源办公室”，但以前水电部改电力部、电力部又改水电部、改能源部、又改电力部、改国家电力公司、再改国家电网公司先后不下六次，不是也曾成立过“国家能源委员会”，改来改去，好象什么理想效果也没有发生吗？ 作者脱离能源专业领域日久，原无置喙必要。只觉得种种问题似曾相识，宛若宿命循环，怵目惊心。以IGCC为例，二十五年来竟无所作为，对照国际水平，不进则退、瞠乎其后。近年可见豪言壮语，卷土重来，议论纷纷，甚至“捷报频传”，却还没有跨出当年原点的那几步；再端详，昔日种种致命顽症，积重难返，唯有变本加厉。事关大局大计，有了一种不议不快的匹夫杞忧情，或者说一种“白头宫女闲话古今”的骚兴。无意顶充专业文章，只是作为过来人，乱弹一气罢了。 一. 历史性全球能源大变局来临 我们现时常说的“能源”，系由英词Energy译来，本指“能”、“能量”或“能力”，为人类提供生存、享受和发展所需的热力和动力，是现代社会维持正常运行和持续发展进步须臾不可或缺的根本要素。 火力、水力和核能，是实用“能源”的三大主要类型，或称常规能源。其中，火力的运用，是人类脱离丛林，草创文明的发轫转捩点。 现代文明开创以来，人类世界一直依赖化石（矿物）燃料燃烧产生的火力为主要能源。今天以煤炭、石油和天然气三者为主体的化石燃料，仍占全球一次能源消费总量的85％以上。 化石燃料是地球母亲在大自然演化长程中为我们储存下来的有限宝藏，它们不仅是提供热能的燃料，而且是宝贵的化工原料，不可再生，用一点少一点。自从工业革命以来，化石燃料消费量剧增，短短两百多年，几将千万年积攒下来的宝藏消耗殆尽。 19世纪时煤炭高踞能源王座。20世纪以来，清洁、高效、方便的石油和天然气后来居上，今日世界一次能源平衡表中以石油为大端，占化石燃料消费总量将近一半。据国际能源机构（IEA）预测，到2025年时，这个格局还是改变不了多少。 1973年发生第四次中东战争，翌年1月阿拉伯产油国对西方世界实行石油禁运，爆发所谓第一次石油危机。几乎一夜之间，结束了梦幻般的每桶2美元的廉价原油时代，一时猛升到了每桶35美元左右的天价。危机暴露了石油供应链的脆弱，更敲响了石油资源即将“见底”的警钟。 1974年时，全球已知石油可采储量近九百亿吨，按当时年耗二十余亿吨计，只敷四十几年之需；其他化石燃料的剩余年限也为时无多，估计天然气为七十年，煤炭则可逾二百年。 现代世界海陆空一切民用或军事交通工具动力片刻离不开石油，大量热力、电力经由石油燃烧转化产生，生活必须的服装、家具、设施、机具、日用品、建筑材料……处处需要石油化工制品。一旦石油告罄，如果不能适时因应，人类进步文明就要陷入生死攸关的断层危机。 近三十年间，随着加速现代化进程和人口不断增长，世界能源消费量急剧上升，全球一次能源消费水平翻了一番，从年耗60亿吨标准油增加到了120亿吨标准油；预期到2020年还将增至150吨标准油或更多（一吨标准油的相当热值为一千万个大卡（Kcal）；约等于1.43吨标准煤）。 半世紀前，美国地球物理學家哈勃特（Dr. M. King Hubbert）提出一種理論，認為石油产量會在某一时刻達到极限，此後不管需求如何，产量持續下滑，价格相应飙升。哈勃特將這一過程比作生物器官的老化和死亡。我们必须现实地准备面对这样的情景：顶点之后出现疯狂的开采，将以最快的速度耗尽剩余储量，以至最终产量下降得非常急遽和突然，“平台边缘看上去像一个悬崖”。如果那时世人对石油的依赖还没有极大缓解的话，世界经济将会陷入严重萧条，人们将不顾生态后果地寻求补充能源，争夺剩余石油，以致引发能源战争。相比之下，上世纪30年代的大萧条不过彩排而已。 三十年后的今天，事实上人类世界远远没有做好充分因应准备。幸运的是，1974年关于石油资源的警讯没有如期应验，否则世界恐怕早已陷于哈勃特预言的险境而天下大乱了。自那时起，世界各地发现了很多新的石油矿藏。该期间全球开采了约1000亿吨原油，而已探明的可采储量不减反增，据2005年最新资料，达1750亿吨，按照现在石油年耗40余亿吨的消费水平推算，尚能维持四十多年。 据此，有人以为既然上一个“四十年”预言没有成真，那么今天算出来的“四十年”寿数，也可能因为未来发现更多石油矿藏而再度延年，好象还可以松一口气。 诚然，现有石油可采储量数据因技术局限性，以及政治、经济等复杂原因影响而存在不确定性；但过去三十年的地质知识有了很大进步，全球已经物探和钻探排查，不大可能还有未发现的巨大油田。事实上近二十年来�>有找到能够取代当今正在枯竭的大型油田的超大油田，过去十八个月也未有任何称得上重大的发现。现在新发现的石油储量对延缓世界石油产量递减能起的作用有限，石油储量的递减速度是发现速度的3倍，只有15％至25％的替代率，远不足以弥补需求的增加。现在十八个大产油国和三十二个较小产油国的产量都在下降，丹麦、马来西亚、文莱、中国、墨西哥、印度都将在未来几年达到石油产量峰值；国际能源机构的报告指出，石油输出国组织（OPEC）目前的石油产量已接近其持续稳定生产的极限。 地球上还有地下六千多米或水下三千多米处极难开采的深层油源，以及像加拿大和委内瑞拉的油砂那样的非常规石油矿藏，油价高扬之际，在新技术和巨额投资支持下，可能转化为新的可采储量，而常规油井的开采率今後也会进一步提高，所以四十年寿数未必是一个绝对时限。然而，这些因素不可能扭转石油正在迅速成为稀缺物资的趋势，何况全球石油消费水平仍然增长不止，今天世界上青少年一代必须准备有生之年躬逢石油枯竭大难的历史性考验。 人们对石油产量顶峰的争论已经由“会不会到来”转变成“何时到来”。专业界普遍相信可能在这个十年内达到哈勃特预言的顶峰（Hubbert Peak），乐观者则认为2035年才达到。最近油价突然走高，固然有市场供求、季节气候、国际形势、突发事件和炒家投机等多方面原因，但若离开了石油资源枯竭在节的不可逆转大趋势，只凭常规经济理论就事论事，那就什么事情也弄不明白了。 七十年代处的石油危机以后，1979年伊朗革命，以及后来的两伊战争，都曾造成一个个油价高峰。高油价促使产油国竞相增产求利，影响价格逐步回稳，多年来大体上撑持在每桶25美元附近。奈何好景不长，上世纪末开始，原油期货价格渐渐走高。2003年底以来加速攀升，标志着每桶30美元的时代一去不复返了。2004年秋季超过了50美元，今年6月下旬，已突破60美元，本文截稿前到过62美元。 美国投资银行高盛集团在今年4月份发表的原油价格走势预测2007年达到每桶105美元。 以摩根斯坦利亚洲地区总经济师谢国忠为代表的一些财经专家，则以为目前油价高企是一种虚假现像，国际石油市场不久可能会大幅走低，甚至出现大崩盘。他们的分析是根据一般商品价格变动的经济学原理做出的，似乎根本没有理会世界产油能力已经达到或接近顶峰、石油资源即将见底这一至关重要的因素。 近期内石油的供需平衡关系会因为各国增产的努力以及全球经济周期性变化而波动，油价急升之后还会有所回降，但这只能是又一轮猛升的前奏而已。 二. 美国如何因应？ 能源警讯催促世人起而因应。以美国领头的西方发达国家首当其冲，纷纷检讨、制定因应能源大变局的战略对策，无非还是从开源和节流两方面做文章。 美国政府制定了许多具体的法律，通过财政激励和法规调整等方式，促使节能新技术和新产品不断涌现，能源使用效率大幅提高。1974至2003年间，美国GDP从4.32万亿美元增至10.38万亿美元，增幅140％（均按2000年美元计）；能源总消费量则由18.6亿吨标准油增至24.7亿吨标准油，增幅仅为32.7％。这就是说，1974年时，每1万美元GDP耗能4.3吨标准油，此后每增加1万美元GDP值，平均只多耗约1吨标准油。 节能果然重要，根本大计还在于坚持走能源多元化道路，开发各种替代能源，特别是取之不尽、用之不竭的可再生新能源，庶保千秋万代“可持续发展”永无能源匮乏之虞。 这些年来，我们可以看到美国和世界各地关于开发可再生的新能源成功的大量报导，包括太阳能、风力、地热、潮汐、垃圾、生物能发电等等方面的佳绩，但它们在现代世界巨大的能源供应体系中，已占份额仍然十分有限。例如脍炙人口的风力发电，迄今全球装机容量达一千万千瓦，但不到世界总发电容量（约36亿千瓦）的0.3％；而全部新能源年度发电量的总和，仅及世界总发电量（约16万亿度）的2％左右。因此，在整个能源平衡表中，现有替代能源在数量级上可谓微不足道。 一般人多缺乏这种数量级概念，以为新能源开发如此成功，不理解还有什么能源危机，甚至决策阶层也有这种荒谬的误解。记得当年评估广东大亚湾核电站风险时，香港有议员居然质询“何不利用太阳能？”此君不知道，现有最先进的太阳能发电技术其实还处于“小打小闹”的水平，当真用来取代一座数以百万千瓦计的核电站，需要天文数字的资金、器材和土地，根本不具备现实的可行性。如果我们找不到更加高明的方法，一直沿着“小打小闹”的路子走下去，最乐观的专家也表示，所有这些替代能源加起来，充其量只能取代目前化石燃料百分之十的使用量。 真正在数量级上堪以有效取代石油、天然气和煤炭等常规化石燃料的未来新能源，科技界看好的是“取之不尽”的太空太阳能发电和受控核聚变反应（中国媒体称为“人造太阳”）。此外，最近发现海底可燃冰（甲烷）也令人寄予厚望。这些革命性的庞大开发课题现在都还处于极不成熟的设想、规划，或初级实验阶段。 近三十余年实践表明，此类超级先进新能源科技开发进展极其迟缓，不是尚未启动，就是还没有走出实验室，倘非出现奇迹性突破，很难在短期内产生飞跃，至于实现商用化，在数量级上有效取代日渐紧缺的化石燃料，路漫漫兮，来日方长，怕下不来几个三十年。世人必须立足现实，清醒地看到当今化石燃料为主，水力和核能为辅的“旧能源”时代，与“取之不尽”的可再生的“新能源”时代之间，存在一个青黄不接、险象环生的“能源峡谷”时期，从现在算起，历时恐怕不止一百年。 现代人类面临的严重任务，不仅要大力开发节能技术和可再生新能源，还万万不能忽略了如何保证安渡“能源峡谷”的现实对策，方可避免文明大倒退，挨得到新能源供应充沛的良景美辰。 造物给世人留下了最后的机会。值此险峻的“能源峡谷”时期，我们至少还可仰仗两大支柱――煤炭和核能。 石油、天然气寿限将至，幸运的是还有煤炭二百年以上；而常规的裂变型核电站所需的铀原料，也可供应百年以上。如果吾人善用煤炭和核能，则犹有百年以上绰绰裕度，去完成历史性的能源过渡长征。 目前全球一次能源供给量份额中，核能远不及化石燃料，仅为后者的6％左右。今後出于需要，可望加速发展核电；但核能存在放射性危害可能性，其防护措施要求巨额投资，建设周期旷日持久，特别是许多国家关于核安全的歧见已成为政治性争议，存在极大发展阻力。美国核能发电量占20％，但近三十年来停步不前，没有新建一座核电站，反而关闭了许多反应堆。 相比之下，煤炭应用既广泛又成熟，可以预期，本世纪中后期，煤炭在化石燃料中所占比重终将回升，成为最大的支柱，有人比拟为灰姑娘找回了她的水晶鞋，或是重新夺回昔日的能源之王地位。 美国的煤炭可采储量估计为四千亿吨，约占世界总储量的13％左右，还能维持使用二百五十年。 石油危机后，美国政府高度重视利用煤炭，主要用于生产现代社会最为洁净、方便、有效的二次能源――电力。美国大力提倡以煤代油用于发电，成为历届政府一以贯之的政策，通过立法和宣导，取得明显的效果。在一次能源消费方面，三十年中煤的比例从17.1％上升为23.1％。现在美国生產的煤幾乎全部用于發電，发电用油则持续减少，石油发电仅占全部电力生产约2％，而发电用的石油占全国总用油量的份额也只有2％左右。 美国庞大的汽车工业为了因应国际竞争和石油末日的到来，1988年起在非竞争基础上进行技术合作研究与开发。1992年，三大汽车公司克赖斯勒、福特和通用联手成立美国汽车研究理事会（United States Council for Automobile Research, USCAR），结成战略联盟，致力提高汽车燃料效率，开发替代能源技术，并减少有害气体和二氧化碳的排放。1993年9月，克林顿总统与三大汽车公司总裁在华盛顿宣布：美国政府将与三大汽车公司合作进行一项推动汽车技术革命的合作计划，即新一代汽车合作伙伴计划（The Partnership for a New Generation of Vehicles, PNGV）。 汽车工业未来前途，取决于成功开发先进的替代能源。美国的主攻方向为氢燃料电池，它的发电原理是电解水的逆反应，让氢和氧相结合而产生电力，副产品为无害的纯水，可望成为高效、无污染、无噪音的新世代驱动系统。目前几乎所有大汽车制造商都已研发出了燃料电池原型车，2003年2月，布什总统又为未来5年燃料电池研究拨款17亿美元。预计在2010年左右，氢燃料电池汽车可在美国实现全面商用化。在眼下的过渡阶段，液体燃料（汽油、柴油、醇类）和电力的混合动力车被视为现实的选择。 氢燃料电池的原料是氢，作为物料来源，可谓无穷无尽，但要依靠电力或热能才能生产出来；因此在石油趋于匮乏的“能源峡谷”时期，关键在于充分发挥煤炭和核能这两大支柱的作用，借以落实高效、清洁的大规模电力和热力供应。 从卡特政府开始，历届美国政府都拨巨款支持开发清洁、高效和综合利用煤炭的“清洁煤”(Clean Coal)计划，其中位居要津的无疑是IGCC发电技术。 IGCC作为“旧能源、新方法”，是将净化燃煤的气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统，可能逐步取代现有常规蒸汽电站，成为燃煤发电技术的一个主要发展方向。七十年代中后期，美国有关科技、企业界纷起响应，一时有全面开花之势。 中东石油危机引发的高油价，促使产油国竞相增产求利，影响价格逐步回稳。这种暂时的宽松局面，使得美国降低了IGCC的热度，进入八十年代后，转上了较为稳健、渐进，但确凿有效的开发步骤。 1972年在西德Lǔnen的Kellerman电厂建立了第一座IGCC装置；而世界上真正试运成功的第一座IGCC电站是1984年启动的美国加州Cool Water电站，美国紧接着兴建的另一座IGCC示范电站是Louisiana州Plaqutmin的Dow化工厂内的LGTI电站，于1987年启运。 Cool Water电站成功地验证了IGCC技术的可行性，跨过了原理概念性开拓验证阶段。接着美国、英国、荷兰、西班牙、德国、日本、印度等国纷纷建起了IGCC商用化示范电站，其中最受关注的是美国的Wabash River（1995）、Free town（1995）、Tampa（1996）和Pinon Pine电站（1996），以及欧洲荷兰的Buggenum电站（1994）、西班牙的Puertollano电站（1998）等。它们多已并入电网作商用化示范运行，证明能够实现有害物质零排放，净效率可达43％以上（高于超临界参数燃煤发电机组在同样净化要求下的最高水平），运行可靠性良好，其建设投资和运行成本基本上已具备竞争力。 IGCC的技术日臻成熟，目下正在发展第二代商用化示范电站，以加强整体化，并采用最新技术，然后可以进入商用化普及应用阶段。现在新型工业燃气轮机的进气初温已达1430℃，用以组成的IGCC系统净效率应将超过50％。美国1998年4月推出的《综合国家能源战略》，要求2012年燃煤发电效率提高到60％以上。作为对照，目前发达国家火力发电厂的平均发电效率为37％左右。 现在世界上已建、在建和拟建的IGCC电站约三十座，总容量超过820万千瓦，其中美国拥有十五座，居世界之冠。IGCC已是世界能源界关注的一个白热点。 燃烧含炭化石燃料产生的二氧化碳为惰性气体，与硫化物不同，并非一般意义上的有害物质。八十年代以来，“温室效应”理论视二氧化碳排放为造成地球暖化的原因。尽管这还是一个存在争议的理论，但限制二氧化碳排放量已成当今国际环保共识，IGCC技术必须而且可以作出正面回应。作为IGCC的进一步发展方向，“碳捕获”———二氧化碳捕获、利用，或永久封存已成为计划的重点之一，以实现完全意义上的零排放。如果试验成功，煤炭将彻底脱掉污染大户的帽子，成为真正的清洁能源，IGCC也将成为超低排放污染物的完美发电方式。达到这个目的还需要时间，这也是布什总统政府不批准限制温室气体排放量的《京都议定书》的主要原因之一。 美国的总体能源战略，可以从维持政治、经济、军事强势地位，确保国际能源市场供应渠道畅通，制定资源开发优先次序，建立充足的石油储备，鼓励支持发展开源节流新科技等多方面进行考察；这里要强调说明的是：由于美国开发IGCC卓有成效，处于遥遥领先的地位，已经掌握了大规模商用化的技术和物质条件，因此可在历史性的“能源峡谷”过渡时期从容应付，进退自如，立于不败之地。 |
|
ICP备案号:豫ICP备05015792号
