近年来日本煤炭消费份额回升的原因
全球范围内的能源危机。
日本近几年受到了能源短缺问题的影响,同时也出现了部分能源危机,日本的很多地区的电力供应严重依赖于火力发电,与此同时,日本的燃气供应同样依赖于进口,这就导致日本的煤炭消费份额回升。
日本煤炭百分之五十以上来自澳大利亚。除了澳大利亚,印尼、加拿大、美国也是日本进口煤炭的主要来源。
没有实现碳达峰的国家是哪个:
日本近20年碳排放峰值分别位于2008年与2012年,约为13亿吨,2012年实现碳达峰。从2013年开始碳排放增速转负,二氧化碳排放量逐渐下降,至2019年排放量降至11.2亿吨,世界资源研究所预计日本或在2020年前后实现碳达峰。从能源消费结构来看,石油及其他液体的消费占比从1990-2019年基本实现逐年下降,核电及其他可再生能源消费占比在1990-2010年呈波动缓慢上升趋势,从15%升至19%左右。2012年日本煤炭进口量大增,使得煤炭能源消费占比激增,二氧化碳排放量迅速增至峰值;此后又恢复能源结构转型趋势,煤炭占比缓慢下降,可再生能源占比缓慢回升。2020年底日本政府公布了脱碳路线图草案,正式宣布将在2050年实现碳中和目标。
一、国内外资源状况
(一)世界煤炭资源状况
截至2009年底,全球煤炭探明可采储量8260亿吨,静态可采年限119年。其中,美国、俄罗斯和中国煤炭探明可采储量位居前三位,分别为2384亿吨、1570亿吨和1145亿吨,三国煤炭探明可采储量共计占全球份额的61.8%(表1)。
表1 2009年世界煤炭探明可采储量
资料来源:BP Statistical Review of World Energy,2010
(二)我国煤炭资源状况
截至2009年底,我国煤炭查明资源储量13096亿吨,比上年净增632亿吨,增长5.1%。其中,勘查新增561亿吨矿区数8932个,资源量、基础储量和储量分别为9907亿吨、3189亿吨和1636亿吨炼焦用煤查明资源量为2960亿吨,资源量、基础储量和储量分别为1821亿吨、1139亿吨和579亿吨。炼焦用煤主要集中在山西省,查明资源量和储量分别占全国的52.7%和57.6%。全国煤炭查明资源量增长较大的省(区)包括新疆维吾尔自治区(216.0亿吨)、内蒙古自治区(52.7亿吨)、宁夏回族自治区(12.8亿吨)、贵州省(11.9亿吨)、甘肃省(10.9亿吨)。煤炭储量和查明资源量主要区域分布如图1和图2所示。
图1 2009年我国煤炭储量地区分布
图2 2009年我国煤炭查明资源量地区分布
二、国内外生产状况
(一)世界煤炭生产
2009年,全球煤炭产量为34亿吨标准油当量,煤炭产量位居前七位的国家有中国、美国、澳大利亚、印度、印度尼西亚、俄罗斯和南非,以上7个国家煤炭产量共计占全球总产量的87.1%(表2)。
表2 2009年世界各国家或地区煤炭产量统计
续表
资料来源:BP Statistical Review of World Energy,2010
(二)我国煤炭生产
2009年,我国煤炭产量为30.6亿吨,与2001年相比,产量年均增幅15.2%,平均每年新增产量约2亿吨。与2008年相比,2009年新增煤炭产量3.5亿吨(图3)。
图3 2001~2009年我国煤炭产量统计
三、煤炭需求及展望
(一)世界煤炭资源消费状况
2009年,全球煤炭消费32.8亿吨标准油当量,与上一年相比,减少0.8%。全球主要煤炭消费国家为中国、美国、印度、日本和南非,这5个国家消费总量共计占全球份额的74.9%。其中,中国煤炭消费15亿吨标准油当量,占全球份额的45.9%(表3)。
表3 世界主要国家2009年煤炭消费及生产状况
资料来源:BP Statistical Review of World Energy,2010
注:中国生产和消费数据严重失真,2009年中国煤炭净进口1亿吨,表中对中国数据进行了修正。
(二)我国煤炭资源消费情况
2009年,我国煤炭表观消费量为31.6亿吨,其中净进口1亿吨,由原来的煤炭出口国转变为进口国。以2001年为基期年,煤炭资源表观消费量年均增长18.1%(图4)。
图4 2001~2009年我国煤炭表观消费量统计
四、国内外煤炭贸易状况
(一)世界煤炭贸易情况
受全球经济危机影响,欧美地区煤炭资源需求量萎缩,但以中国为代表的新兴经济体经济企稳恢复较快,对煤炭资源需求量增加,总体平衡了全球煤炭资源需求总量。2009年,全球煤炭出口量与上一年持平,为9.3亿吨,主要出口国家分别为澳大利亚、印度尼西亚和俄罗斯,位居前三位(表4)。
表4 2002~2009年世界煤炭贸易量(出口)
资料来源:www.coalportal.com,IEA
注:*为预测数值。
2009年,全球煤炭进口量与上一年持平,为9.3亿吨。传统进口国家为日本、韩国、印度等亚洲主要经济体。随着中国经济持续发展,从煤炭净出口国转变为净进口国,且增量较大,2009年中国内地进口煤炭1.37亿吨,净进口约1亿吨,成为世界主要煤炭进口大国(表5)。
表5 2002~2009年世界煤炭贸易量(进口/入境)
资料来源:www.coalportal.com,IEA
(二)我国煤炭进出口情况
2009年,我国共计进口煤炭1.32亿吨,进口费用共计109亿美元,分别同比增长3倍和2.9倍。其中,从澳大利亚、印度尼西亚、越南和俄罗斯4个国家进口煤炭超过千万吨,且从俄罗斯进口量由2008年的不到78万吨一跃上升到1208万吨,同比增长15倍(表6)。
表6 2005~2009年我国煤炭进口主要来源
资料来源:中国海关统计年鉴,2005~2009
2009年,我国煤炭出口2240万吨,出口总金额23.7亿元,同比下降51%和55%。主要出口/出境国家和地区中,日本、韩国和我国台湾地区位列前三位,3个国家和地区出口煤炭量和出口金额都占全部出口量和金额的95%。煤炭进出口贸易由顺转逆,从2008年的65.6亿美元贸易顺差变为2009年的79.7亿美元贸易逆差(表7)。
表7 2005~2009年我国煤炭出口/出境主要流向
资料来源:中国海关统计年鉴,2005~2009
图5 2000~2009年我国煤炭进出口情况
五、国内外煤炭价格变化
(一)世界煤炭价格
受全球经济危机影响,世界煤炭价格2009年有所回落。其中,西北欧标价和美国发电用煤到货价下跌约53%和41%受中国、印度等国家对能源强劲需求影响,日本炼焦煤和动力煤到岸价下跌幅度较小,分别为7%和10%(图6)。
(二)我国国内煤炭价格
受经济危机影响,以秦皇岛港口大同优混、山西优混和山西大混为指导价格的煤炭价格分别从2008年7月21日的1050元/吨、980元/吨和870元/吨最高点下降到2009年3月下旬的585元/吨、550元/吨和470元/吨的最低点。随后受国家大规模政策引导,到2009年12月28日,煤炭价格缓慢上升到810元/吨、770元/吨和660元/吨的水平(大同优混、山西优混价格参见图7)。
图6 1990~2009年国际主要市场煤炭价格
图7 2003~2009年国内秦皇岛港口煤炭价格
六、结论
1)2009年,煤炭资源全球供应相对较为平稳,欧美地区受经济危机影响需求有所下降,并拉低煤炭当地到岸价,降幅达50%亚洲地区受中国、印度等国家经济企稳回升的影响,煤炭价格的下降幅度有所减小。总体而言,全球煤炭贸易量与上年基本持平。
2)2009年,受国家大规模经济政策引导,我国国内对煤炭资源需求增速较快,增量较大,大量进口煤炭资源,年度进口量约1亿吨,成为仅次于日本的第二大煤炭资源进口国。国内煤炭产量同比增加3.5亿吨,国内煤炭价格从历史最高位降低一半后缓慢回升到2009年年底的810元/吨水平,总体保持了煤炭行业的健康发展。
(李瑞军)
2011年开始,全球煤炭消费量增速呈逐年下滑趋势,2015年和2016年世界煤炭消费量分别为37.85亿吨油当量和37.32亿吨油当量,同比增速分别为-2.7%和-1.4%,世界煤炭消费量降速放缓。
分国家来看,2016年,全球煤炭消费量为37.32亿吨油当量,同比下降1.4%;其中,中国2016年煤炭消费量18.88亿吨油当量,占世界煤炭总消费量的50.58%;印度超越美国成为全球第二大煤炭消费国,印度和美国煤炭消费量分别为4.12亿吨油当量、3.58亿吨油当量,占世界煤炭总消费量的11.04%和9.60%;俄罗斯、印度尼西亚消费量排名较上年有所上升。消费量排名前十的国家是中国、印度、美国、日本、俄罗斯、南非、韩国、印度尼西亚、德国和波兰。
中国、印度真正影响全球煤炭市场需求。随着全球煤炭消费重心逐渐由欧洲、北美东移至亚洲,2016年亚太地区煤炭消费量已接近全球总量的73.8%。在亚洲,日本、韩国作为传统的煤炭进口国需求相对稳定,越南、马来西亚等东盟国家增长虽然强劲但是基数仍然偏小,中国和印度两大新兴经济体合计消费占比全球61.6%,能够真正影响全球煤炭市场的需求。
中国、韩国、日本、台湾等主要煤炭消费国家和地区消费量(进口国以进口量增速为代表)触底回升,增速由负转正。自2015年开始,台湾省煤炭进口量止跌企稳,2013年开始韩国煤炭进口量由负转正,2017年1-5月进口量增速高达13%,日本自2012年以来进口量基本维持稳增长,2017年上半年,中国煤炭消费量增长约1%至18.3亿吨,煤炭消费量触底回暖。
1.2 全球80%左右的新建燃煤电厂位于亚洲地区
需要注意的是,目前包括日本、印度、韩国等国家正在筹备大规模的燃煤电厂项目,全球80%左右的新建燃煤电厂位于亚洲地区。英国能源和气候情报局的数据显示,全球在建燃煤发电厂中82%左右的电厂位于亚洲四大发展中经济体即中国、印度、越南和印度尼西亚。根据英国能源和气候情报局的数据,截至2016年底,全球在建燃煤电厂718座,其中,384座位于中国,149座位于印度,印尼和越南在建燃煤电厂分别为32座和24座,全球其他国家在建煤电厂129座。
此外,中国计划建造另外795座燃煤电厂,印度准备额外建造297座,印尼有87个新燃煤电厂项目,越南则准备另建56座,其他国家拟议中的煤电厂有504座。这意味着全球未来会出现至少2457座新的煤电厂,其中有1824座在亚洲这四个发展中国家,占比74%左右。
分国家和地区来看:
日本:日本计划未来10年内兴建41座燃煤发电厂,且日本政府对于进口煤炭的税率优于燃烧较洁净的天然气。日本在过去5年的时间中仅建成1950兆瓦(MW)的燃煤电厂,但是,截至2017年4月日本却有4256兆瓦(MW)燃煤电厂项目正处于建设阶段,并有17,243兆瓦(MW)已经处于开工前的规划准备阶段。
韩国:煤炭发电占韩国供电的40%左右,且韩国能源部表示,按计划到2022年韩国将建设20座新的燃煤电厂。
印度:印度燃煤发电供应60%左右的电力,目前,印度人均用电量仅相当于世界平均水平的20%,目前尚有3亿无电人口,印度总理纳伦德拉·莫迪(NarendraModi)于2014年5月就任后,一直努力推动煤电发展,致力于为成千上万还在使用煤油灯的印度人民供电,未来印度将大力发展燃煤发电,煤电占比将从目前的58%提高到2020年的68%。
越南:越南第一大电源为水电,但目前大中型水电站已经基本开发完毕,大力发展燃煤发电是保障能源安全最经济可行的措施。根据越南政府规划,越南煤电占比将由目前的40%提高到2020年的50%和2025年的55%,成为越南第一大电源。
印度尼西:印度尼西亚政府预计未来十年年均电力消费增速为8.7%,作为世界第5大煤炭生产国和第2大煤炭出口国,在全球煤炭市场不景气的形势下,扩大国内煤炭消费、发展燃煤发电成为印度尼西亚满足电力快速需求的必然手段,印尼政府计划3年内增加4300万千瓦的煤电装机。
未来以亚洲地区为首的燃煤电厂的扩建势必增加煤炭消费需求。
二、国际煤炭价格触底攀升
2.1 国际动力煤价格
国际三大港口煤价已恢复到2012年的水平。截至2017年9月7日,ARA指数同比上涨45.7%至89美元/吨;理查德RB动力煤FOB指数同比上涨37.6%至91.38美元/吨;纽卡斯尔NEWC动力煤FOB指数同比上涨38.2%至97.56美元/吨。
中国港口煤价大幅提升。截至2017年9月7日,广州港印尼煤(Q5500)库提价715元/吨,较2016年同比上涨20.2%;广州港澳洲煤(Q5500)库提价715元/吨,较2016年同比上涨220.2%
2016年中国动力煤价格触底反弹,快速攀升。截至2017年9月6日,秦皇岛海运煤炭交易市场发布的环渤海动力煤价格指数(环渤海地区发热量5500大卡动力煤的综合平均价格)报收于580元/吨,较2016年同比上涨17.4%;截至2017年9月4日,由中国煤炭市场网发布的CCTD秦皇岛煤炭价格报收于606元/吨,较2016年同比上涨20.2%。
2.2 国际炼焦煤价格
澳大利亚炼焦煤触底反弹,高位震荡。截至2017年9月8日,澳大利亚峰景煤矿硬焦煤中国到岸价220.5美元/吨,较2016年同比上涨25%;中低挥发分硬焦煤(澳大利亚产)中国到岸价185.25美元/吨,较2016年同比上涨11%。
中国港口炼焦煤:截至2017年9月7日,京唐港山西产主焦煤库提价(含税) 1600元/吨,较2016年同比上涨108%;连云港山西产主焦煤平仓价(含税) 1700元/吨,较2016年同比上涨93%。
中国产地炼焦煤:截至2017年9月1日,临汾肥精煤车板价(含税) 1580元/吨,较2016年同比上涨95%;兖州气精煤车板价1070元/吨,较2016年同比上涨62%;邢台1/3焦精煤车板价1430元/吨,较2016年同比上涨68%。
2017年初中国发改委、中国煤炭工业协会等部门联合印发《关于平抑煤炭市场价格异常波动的备忘录的通知》,通知以重点煤电煤钢企业中长期基准合同价535元/吨为基础,建立价格异常波动预警机制。绿色区间不采取调控措施;蓝色区间密切关注生产和价格变化情况,适时采取必要的引导措施;红色区间,启动平抑煤炭价格异常波动的响应机制。
纽卡斯尔港动力煤与秦皇岛港动力末煤的价格和走势吻合度较高。国内Q5500煤价在政策影响下,大概率在470-600元/吨之间波动,我们判断纽卡斯尔港动力煤(Q5700~6000)价格指数也将大概率在74~93美元/吨之间波动,不排除继续冲高的可能性。
在煤炭产能出清,经济复苏背景下,受产能周期影响煤炭价格或将维持中高位运行。
2020年全球煤炭需求下滑,产量下降,国际煤炭贸易萎缩,煤炭价格在上半年大幅下降。随着欧美发达国家绿色能源替代水平进一步提升,以及亚洲地区相对强劲的经济增长带动的煤炭消费增长,预计未来几年,煤炭出口和消费重心向亚洲转移的趋势将更加明显。
2020年全球煤炭产量有所下降
2017-2019年全球煤炭产量逐年增长,但增速呈现下降趋势,到2019年全球煤炭总产量达到79.21亿吨。2020年,中国煤炭经济研究会初步测算全球煤炭产量同比下降了4%左右,新冠疫情对全球宏观经济的巨大打击进一步导致煤炭产量有所下滑。
美国煤炭产量降幅最大
2020年,在全球16个主要产煤国中,煤炭产量增长的有3个国家(包括中国、印度、越南),其余13国煤炭产量均呈现不同程度的下降。煤炭产量最大的中国,全年产煤量为38.4亿吨,同比增长0.9%排名第二的印度,得益于四季度产量的快速回升,全年产煤7.41亿吨,同比增长0.8%而美国的煤炭产量跌破5亿吨,仅产煤4.89亿吨,同比下降了23.7%,降幅最大。
俄罗斯煤炭出口逆势增长
从出口情况来看,IEA数据显示2017-2019年全球煤炭出口量逐年增长,2019年达到14.36亿吨。2020年新冠疫情对全球煤炭贸易造成较大影响,中国煤炭经济研究会预测2020年全球煤炭出口下降至13亿吨。
2020年,全球煤炭出口量排名第一的印尼全年出口煤炭4.07亿吨,同比下降11.3%其次是澳大利亚,预计全年出口煤炭3.61亿吨,同比下降8.9%排名第三的俄罗斯,在下半年中国强劲煤炭进口需求的拉动下,全年出口煤炭1.93亿吨,同比增长1.7%。
近几年俄罗斯煤炭向中国市场转移趋势明显。过去很长一段时间,西欧是俄罗斯主要出口市场,但随着西欧国家“去煤化”步伐加快,俄罗斯出口西欧的煤炭量快速萎缩,出口重心由西向东转移。
2020年下半年,俄罗斯出口中国的煤炭量达1460万吨,比2019年同期的1090万吨增长了33.9%。俄罗斯政府层面也将加快铁路、港口等物流设施建设,加大煤炭出口向东部转移的步伐,积极拓展亚太区域煤炭市场。
亚洲地区进口消费需求强劲
中国、印度、日本、韩国是全球主要煤炭进口国家。其中中国作为全球最大的煤炭进口国,2020年进口煤炭3.04亿吨,同比增长1.5%印度进口煤炭2.18亿吨,比2019年减少3000多万吨,同比下降了12.4%日本进口煤炭1.74亿吨,同比下降6.8%韩国进口煤炭1.23亿吨,同比下降12.7%。
2020年全球主要煤炭进口国家和地区中,中国、越南、泰国、巴基斯坦和土耳其煤炭进口量实现正增长,其他国家和地区煤炭进口量均呈现不同程度的下降,其中德国的降幅最大,为-27.3%。
整体来看,亚洲市场煤炭进口需求占据主要份额,并在全球宏观经济低迷的情况下,以中国泰国、越南等为代表的亚洲国家依旧能保持逆势增长,市场潜力较大。
煤炭市场发展趋势分析
在欧美市场,绿色可再生能源快速替代煤炭,近几年欧美国家的煤炭消费持续下降,2020年美国可再生能源发电量首次超过燃煤发电量,全年煤炭消费量下降21%欧盟国家煤炭消费量下滑幅度更大,欧盟27国2020年煤炭进口量下降32.7%。
在亚洲市场,例如越南、印尼和南亚的印度、巴基斯坦等国,煤炭消费量还有增长潜力。2020年,越南、巴基斯坦的煤炭进口量均实现正增长,印尼受新冠肺炎疫情影响,煤炭产量和消费量虽然都出现下降,但疫情稍有缓和后,马上加快了燃煤电厂的建设步伐。
从整体来看,全球范围的煤炭出口和消费重心逐渐向亚洲转移趋势明显。
—— 以上数据及分析来源参考前瞻产业研究院发布的《中国煤炭物流行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
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北极星大气网讯:10月21日,国务院新闻办公室举行新闻发布会称,截至2019年底,全国实现超低排放的煤电机组占煤电总装机容量86%,中国建成了世界最大规模的超低排放清洁煤电供应体系。放眼国外,煤电在为世界提供了百十年的电力后虽然渐显颓势,但许多国家至今仍在投入技术对其进行污染治理和改造,使它继续为人类服务。
图 国际能源署称世界燃煤发电在2018年到达创纪录的顶峰,然后从2019年开始下降。
印度:控制煤电污染会损失百亿美元
长期以来,煤电一直是全球电力生产的领导者。根据英国石油公司(BP)2018年发布的《世界能源统计年鉴》,本世纪以来,燃煤发电在全球电力生产中的占比基本徘徊在40%上下,几乎是核电、水电和可再生能源发电量之和。从煤电占能源供应比例来看,中国、印度、波兰和南非四国国内超过2/3的电力来自煤电。
图 印度燃煤电厂长期排放不达标,已经成为国家环境问题中的痛点。
以印度为代表的亚洲发展中国家,由于缺乏较为先进的清洁能源、储能技术以及成熟的可再生能源政策框架,使用清洁能源的成本较高,对印度这样的新兴经济体来说,廉价的煤电仍是最佳的发电选择,这就使得南亚和东南亚一带成为全球少有的煤电占比增长地区,但这也给当地煤电治污带来了不小的麻烦。
图 印度杜蒂戈林的一座亚临界燃煤电站,这种电站热效率最低,单位电量的碳排放最多。
几年前,印度科学技术与政策研究中心(CSTEP)进行的一项空气污染研究表明,由于印度的燃煤电厂向大气中排放大量有害气体和颗粒物,到2030年因不遵守排放标准导致的早死病例多达30万至32万例,此外还有5100万人因呼吸系统疾病住院。安装更先进的设备来控制硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等是个不错的选择,但这笔账算下来,印度的燃煤电厂要损失98亿至115亿美元,每度电的成本会因此提高9%至21%,印度当局经过权衡,最后认为控制煤电污值得投入。2015年12月,印度环境、森林与气候变化部(MOEFCC)出台了限制燃煤电厂中硫氧化物、氮氧化物和颗粒物浓度的新标准,给国内燃煤电厂两年限期执行。但到2017年12月,当局发现几乎没有燃煤电厂安装了治理污染的设备,于是被迫将最后期限延长至2022年。”有消息人士说,两年限期让煤电行业承受了巨大的压力,这才导致了延期。但大多数专家认为,到2022年许多燃煤电厂仍不会遵守严格的标准。当局对此有所准备,正从招标和施工审批、杜绝监测数据造假和监督改造成本上加大管理力度。目前,印度正在改造境内所有旧煤电厂,使其排放水平降至国家标准,同时将关闭一批严重超期服役的老旧电厂。
图 印度是世界产煤大国,图为印度一处露天煤矿。
抛开具体的技术不谈,我们可以认为印度在煤电污染治理中遇到的问题是许多发展中国家普遍存在的。不过,好在随着可再生能源发电成本的不断下降,煤电在印度能源结构中的“王者”身份也许会开始动摇。
日本:逐渐淘汰低效燃煤电厂
据国际能源署(EIA)2019年公布的数据,2018年日本90多家燃煤电厂的发电量估计为3170亿千瓦时,在日本电力结构中占比约为1/3。日本煤炭消费总量中99%来自进口。2018年,日本进口煤炭总量超过2.1亿吨,若加上天然气发电量,日本有74%的电力来自于化石能源,这一比例远高于欧美发达国家。
图 福岛核事故发生后,日本煤电建设连续数年增长。
日本煤电高占比的原因是一次 历史 性突发事件。早在2010年时,日本经济产业省就计划减少燃煤发电量,计划到2030年将煤电份额减少一半以上,用核电弥补这一空缺,将核电比例提升至50%。然而,2011年发生的福岛核事故不仅大大削弱了日本电力的“清洁度”,更引爆了公众多年来都无法缓和的“反核”情绪。为弥补关停核电带来的电力缺口,日本启动了很多煤电项目。不过,日本较好地处理了煤电产能扩大和污染治理之间的矛盾,原因是日本在煤电污染控制技术上有底气。
日本自上世纪七八十年代以来,在燃煤发电诸多环节研发了大量先进技术,并投入使用,其中一些技术出口国外(包括中国)。在烟气污染防治技术方面,日本应用的以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线中,湿法脱硫的协同除尘效率可达 70%~90%。再如资源化脱硫技术中的活性焦脱硫技术,是通过移动床利用活性焦吸附解吸二氧化硫,利用硫酸生产工艺制备硫酸,集脱硫和收集工业原材料于一体。该技术在日本等国的大型电厂中投入应用,日本的新矶子电厂已有 2 600兆瓦机组的应用业绩。
在低氮燃烧方面,日本的三菱、日立公司等在低氮氧化物燃烧器开发与应用上均有良好表现。在低氮燃烧技术相关专利申请方面,全球相关专利申请企业排名前10位中,日本占有6家,美国有3家。但好消息是,近几年来我国在这方面的专利数量正迅速增加。
2015年6月,日本成立由政产学各界组成的“促进新一代火力发电技术协会”,开始举全国之力推动下一代火力发电清洁高效利用技术的开发。日本内阁于2018年7月批准第五个战略能源计划,推动日本向高效和下一代燃煤发电转变,以逐步淘汰低效煤炭使用。今年7月,日本经济产业大臣梶山弘志表示,日本将在2030年前逐渐淘汰低效燃煤发电厂,这是其战略能源计划的一部分,日本经济产业省官员开始制定更为有效的新框架,以确保逐步淘汰低效燃煤发电厂。
美国:煤电发电量最大的发达国家
全球能源监测机构发布的数据显示,2019年全球燃煤电站发电总量排名前十的国家由高到低依次为:中国、印度、美国、日本、韩国、南非、德国、俄罗斯、印度尼西亚、澳大利亚。在新建燃煤电站方面,2019年这10国中仅有美国、德国、澳大利亚3个国家没有新建燃煤电站投运,且美国2019年关闭的燃煤电站容量位居10国之首。但如今的美国仍然是煤电发电量最大的发达国家,燃煤电厂对美国空气污染带来的影响(包括PM2.5、臭氧和酸雨等)也不容忽视。在美国,燃煤电厂每年消耗的煤炭占煤炭消费总量的90%以上,燃煤电厂排放的二氧化硫约占全美国排放总量的一半,排放的氮氧化物占10%。
图 美国亚拉巴马州的寡妇溪燃煤电厂停运后,美国谷歌公司2018年开始动工,将其改造成一个使用可再生能源的数据中心。
在美国,大多数燃煤电厂采用湿法烟气脱硫系统(WFGD)来控制二氧化硫排放,用低氮燃烧器、燃尽风和选择性催化还原系统(SCR)来控制氮氧化物排放,用静电除尘器(ESP)来控制颗粒物(PM)。大约有一半的燃煤电厂还会使用带有袋式除尘器的活性碳喷射系统(ACI)来控制汞排放。美国在低氮燃烧领域较为擅长。美国有公司开发了旋转对冲燃尽风技术(ROFA),从锅炉二次风中抽取30%左右的风量,通过不对称安放的喷嘴,以高速射流方式射入炉膛上部,形成涡流,从而改善炉内的物料混合和温度分布,从而大幅降低氮氧化物生成。目前,该技术在欧美发达国家有良好的应用。
全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨,而燃煤过程中汞排放占相当大的比重。从上世纪末开始,汞污染治理一直是美国燃煤电厂的防治重点之一。美国环境保护署(EPA)称,在1990年,下列三个工业部门的汞排放总量约占美国的2/3:医疗废物焚化炉、市政垃圾焚烧厂和燃煤发电厂。前两个行业已受到排放标准的约束,但燃煤电厂的汞污染还有待治理。
图 2018年11月,美国北卡莱罗纳州的诺曼湖上热气蒸腾,附近的马歇尔电厂向湖中排放了大量温度较高的废水。
本世纪以来,美国燃煤电厂根据“清洁天空计划”的要求,开始重点解决排汞控制问题,美国能源部为此选择了8项新的排汞控制技术试验项目进行投资。美国电力科学研究院的专利排汞控制技术作为试验项目的一部分,在6个项目中进行试验。此外,美国能源部计划长期大规模地对富有发展前景的排汞控制技术进行试验,尤其是在燃烧褐煤和装有较小型静电除尘器的燃煤电厂展开试验。
欧盟:多国公布淘汰煤电时间表
在欧洲国家中,德国率先向燃煤发电污染开刀,在上世纪80年代制订了《大型燃烧装置法》,要求自 1987年7月1日起,大型燃烧装置排放烟气中的二氧化硫浓度不得超过400毫克/立方米,烟气中的硫含量低于燃料含硫量的15%。因此,几乎所有的德国电厂都在原有的机炉厂房旁建立起高大崭新的烟气脱硫、脱硝设备,这成为德国电厂的一大特色。德国人后来把1983至1988 年期间在全西德范围内加装烟气净化设备的举措称之为“改装运动”。到1988年,西德已有95%的装机容量安装了烟气脱硫装置,燃煤电厂的二氧化硫排放量由1982年的155万吨降低到1991年的20万吨,削减幅度达到87%,在欧盟和世界范围内起到了很好的示范带头作用。
图 位于劳西茨的一个德国燃煤电站,德国已经决定于2038年彻底停运燃煤电厂。
由于燃煤电厂烟气在脱硝、除尘和脱硫的同时,可对汞产生协同脱除的效应。欧盟《大型燃烧装置的最佳可行技术参考文件》建议,汞的脱除优先考虑采用高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线。采用电除尘器或布袋除尘器后加装烟气脱硫装置,平均脱除效率在75%(电除尘器为50%,烟气脱硫为50%),若加上SCR装置可达90%。
在清洁煤领域,欧盟研究开发的项目有整体煤气化联合循环(IGCC)技术、煤和生物质及废弃物联合气化技术、循环流化床燃烧(简称CFB,当前主流清洁煤燃烧技术)技术、固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。
图 英国北约克郡的艾格伯勒燃煤电厂已经于2018年关闭,同年该厂区成为电影《速度与激情》的拍摄场地之一。
在欧洲,煤电发展现状和预期因国家而异。这主要取决于各国监管机构对脱碳、空气质量的政策,以及煤电在各国电力生产中的地位等。为了落实《巴黎协定》中的节能减排目标,欧洲各国政府也相继公布了淘汰煤电的时间表:英国决定在2025年前关闭所有煤电设施;法国计划到2021年关闭所有煤电厂;芬兰考虑到2030年全面禁煤;荷兰将从2030年起禁止使用燃煤发电等。类似情况也在世界其他地方发生。包括美国在内的许多国家正在远离煤炭,因为其他清洁能源正在变得越来越便宜,而环境法规也让这种矿物燃料的市场遇冷——既然燃煤发电有替代选择,为什么还要用呢?
中国:煤电排污标准比发达国家严
由于煤电在我国电力供应结构中占比超过一半,全面实施超低排放和节能改造,有利于提升我国煤电行业清洁、高效、高质量发展的水平。自2014年以来,我国大力推进国内各发电企业实施超低排放和节能改造工程。一方面推行更为严格的煤电能效环保标准,提出全国有条件的新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,具备条件的现役燃煤机组实施超低排放改造。另一方面,有关部门进一步明确超低排放电价政策,有效降低了企业改造和运行成本。
图 燃煤电厂是20世纪最重要的人类遗产之一
据中国电力企业联合会统计,在2012年至2017年这5年间,在全国煤电装机容量增幅达30%的情况下,煤电的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量下降幅度达86%、89%、85%。煤电机组供电标准煤耗从325克/千瓦时下降至312克/千瓦时。考虑到我国煤电装机容量全球最大,现在超低排放改造的基础容量已经超过7亿千瓦,这在全世界都绝无仅有。以前,我国的烟气污染物排放标准比发达国家要宽松,但现在我国燃煤电厂烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放水平已与燃气电厂接近,比发达国家的排放要求严格50%以上。
图 印尼中爪哇岛哲帕拉的孩子们在燃煤电厂附近玩耍,对近在咫尺的污染源视若无睹。这种景象在煤电持续扩张的东南亚很常见。
中国的燃煤电厂发生的变化说明,煤电作为上个世纪遗留下来的象征物并没有过时,只要我们有智慧地对其进行充分利用,它就能继续生存并焕发出生机活力。
图 南非国有电力公司新建成的库塞尔燃煤电厂也采用湿法脱硫装置
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我国一次能源消费量为32.5亿吨标准煤,同比增长了6%;不过能耗强度进一步降低,单位产值能源消费量下降4%。即便在如此形势下,我国能源消耗强度仍偏高,是美国的3倍、日本的5倍。周大地介绍,去年,我国GDP总量首次超过日本,但日本去年的能源消费总量是6.6亿吨标准煤;我国出口在去年超过德国,而德国去年消费4.4亿吨标准煤。是欧盟3.8倍