【能源“不可能三角”系列专题(二)】传统化

  发布时间: 2021年12月29日 08:36:14   作者: 广丰能源网

  【20211224】宏观专题:传统化石燃料的 “清洁性”困境 能源“不可能三角”系列专题(二)

  1 专题综述

  1.1 传统化石燃料的“清洁性”困境

  提到“碳中和”与节能减排等概念,大家的第一反应就是要拿化石燃料开刀,似乎直接砍掉所有的化石能源需求就可以完成“碳中和”的目标。然而随着中国能源需求逐年增加,仅仅依靠光、风、水等新能源远不能满足需求。与此同时,今年大规模限电的情况也在提醒我们,例如煤炭这样的传统化石能源还是我国能源安全的最后保障。

  图1. 中国能源消费结构

【能源“不可能三角”系列专题(二)】传统化

  本文中,“清洁性”主要是指燃料释放单位能量的同时所释放出的气体数量(本文中统一使用的衡量单位为gCO /MJ),我们在此称之为“清洁系数”,而清洁能源,如太阳能、风能等,理论上是不会产生二氧化碳排放的,故清洁系数为0。

  在实现“碳中和”的道路上,化石能源在受到“清洁性”打压的同时,似乎又有着自身“需求弹性”的支撑,面临着“清洁环保”与“刚性需求”之间无法调解的困境。

  所以我们认为,在清洁性方面,并不是简单地一刀切掉所有的化石燃料,而是根据化石燃料自身的碳排放特性去调整化石燃料这一部分的能源结构,保供的同时降低碳排放量。

  故本篇专题将从碳排放的角度出发,着重分析煤炭、原油以及天然气这三种化石燃料的清洁性,最终结合实际供需格局,给出化石燃料在“能源不可能三角”模型中清洁性方面的处理思路。

  值得强调的一点是,2021年12月中央经济工作会议明确表示,原料用能不纳入能源消费总量控制,故本文只考虑作为燃料提供能量使用的化石能源。

  1.2 核心观点

  谨慎削减煤炭用量,高效利用技术或是答案:考虑到能源安全的问题,煤炭的需求弹性非常低,要谨慎削减煤炭的用量;在未来,“怎么用”或将代替“用多少”,成为解决煤炭问题的正确答案。

  天然气是优质能源替代品,成品油是重要边际减量:天然气的单位碳排放可以释放更多热量,是煤炭的两倍有余,属于优质的能源替代品,未来可以尽可能提高其使用比例。而随着车载储能和生物柴油等技术的推广,成品油的需求弹性将大幅提高,且不涉及能源安全等问题,在未来或将成为碳排放重要的边际减量。

  推荐关注:煤炭深加工设备、商业车载储能设备、生物柴油、天然气供应;同时可关注因生物柴油在我国推广带来的植物油需求边际增量。

  2 煤炭:国情决定地位,关注深加工技术

  2.1 能源安全的保证,主观上将保留一定比例煤炭比例

  “多煤少油缺气”的资源格局决定了煤炭在我国的重要地位,尤其是在能源领域。尽管近年来中国能源消费结构中,煤炭消费总量保持稳定,所占的比例正在下降,但仍占据55%以上。

  图2. 中国原煤贡献的能源消费量与总量占比

【能源“不可能三角”系列专题(二)】传统化

  1mol碳原子的燃烧热为393.5kJ,换算纯净碳的清洁系数为118.2gCO /MJ 。

  在本系列第一篇专题中我们也提到,目前想要依靠光伏和风能取代煤炭作为主要能源是不可能实现的,“传统能源清洁化”工作与发展新能源一样关键。即便从数据上讲,大幅削减煤炭的量可以产生最直接而明显的减排成果,但是在最后进行“能源不可能三角”结果计算时,我们会主动设置煤炭需求的最低下限。

  2.2 后续关注煤炭的利用技术

  煤炭燃烧时产生二氧化碳是不可避免的,但能源安全与“碳中和”倒也不是二选一的简单问题,当前煤炭在利用方式上存在的主要问题就是使用方式较为粗犷,在清洁与高效利用方面煤炭仍有较大的提升空间,目前减少煤炭供能过程中碳排放的主要方法有:提高洗选率,提高燃烧利用效率。

  2.2.1 提高入洗率

  煤炭洗选是提高煤炭利用率的第一步,对原煤进行洗选可以初步去除50%以上的灰分,以及60%左右的无机硫;而灰分每减低1%,冶炼的焦炭使用量可以减少2.66%,每度电消耗的动力煤可以减少1%~1.5%。

  目前中国煤炭入洗率大约在80%左右,距离西方发达国家90%以上的洗选率尚有一定差距,且在技术升级上也存在一定空间。

  2.2.2 提高燃烧利用率

  目前煤炭的主要供能方法为通过燃烧为锅炉供热,故提高燃烧利用率也是保障能量供应的同时减少碳排放的有效办法之一。

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