碳减排压力下的南非煤炭工业
发表于南方能源评论，发表时有修改。请勿转载。2011年底，联合国气候变化大会在南非的港口城市德班召开，整个2011年，南非都能看到各个行业对节能、减排的各种计划。这里面，位置最尴尬的可能就是南非的煤炭产业。
南非是非洲大陆上工业最发达的国家，自然也是耗能大户，但是南非地处远离所有其他工业文明的非洲大陆最南端，能源供给只能依靠自己。南非境内缺少石油和天然气资源，所以能源的主要来源依靠煤炭。南非也很幸运地拥有大量的煤炭资源。南非大约拥有全世界4%的煤炭储量，是世界上第五大煤炭生产国，第四大煤炭出口国，对于一个人口只有五千万的国家来讲，可以说的上是很丰富了。南非可能是世界上对煤炭依赖最严重的国家，南非的煤炭工业为南非提供了90%的电力供应，同时还提供了差不多四分之一的液体燃油供应，为南非的总能量需求贡献了超过75%的能源。
南非的煤炭产业在南非经济中的地位非常重要。虽然南非的矿产业以黄金、铂族金属、钻石等高价值产品著称，但是为南非带来最大外汇收入的矿产品实际上是煤炭；从总产值来看，煤炭开采业创造的价值也超过了黄金开采业在南非的地位，名列矿产品的第二位。南非还拥有世界上规模最大的煤炭化工企业，有独特的煤炭化工技术，利用煤炭生产包括燃料油在内的两百多种化学品，上千种碳基产品。丰富的煤炭储量，相对好开采的煤炭资源，也为南非的发展提供了廉价的能源供应。在2000年代初期，南非曾经连续数年保持了全世界最低廉的电力价格，为促进南非经济发展起了重要作用。
但是煤炭的使用现在已经有了越来越多的问题，声音最大的问题，就是煤炭使用所造成的巨量的温室气体排放。实际上，在南非每年1.1多亿吨碳排放中，煤炭产业贡献了排放量的86%。而很令南非人自豪的世界最大的煤化工企业，也同时是全世界最大的单点二氧化碳排放源。由于非洲普遍欠发达，南非的煤炭产业所排放的二氧化碳，竟然达到了整个非洲大陆二氧化碳排放的40%。这样，随着全球对于气候变化问题的重视，南非的煤炭产业自然就成了被指责的目标，甚至为南非煤炭产业提供金融服务的南非银行体系，都被一些环保组织指责为破坏环境的帮凶。呼吁南非放弃煤炭的声音一直有所耳闻，甚至出现过几次极端环保组织去阻挠燃煤电厂建设的事情。在联合国气候变化大会在德班召开之际，南非煤炭产业面临的压力可想而知。
南非煤炭行业也有很长时间拒绝承认自己对气候变化的贡献。作者作为非洲化石能源协会的会员，最近五年来一直参加南非煤炭行业的各种会议，听到过各种各样的反对气候变化与人类活动相关的说法，即使到现在，在南非的煤炭行业会议上，仍然可以听到很多对气候变化问题的种种指责，可以说各种关于气候变化问题的负面传言在南非煤炭行业都有市场。这样的指责很多时候来自本行业的资深人士，演讲的时候往往也会得到很多掌声。不过各种各样的传言、指责，往往都可以找到主流气候学研究的清晰解释，完全动摇不了气候变化的主要科学结论。最近几年，明显有越来越多的南非煤炭行业人士在呼吁同行们清醒起来，正视问题，解决问题，免得影响整个行业的生存。在这个思想下，气候变化格局下南非煤炭产业如何生存，如果进行清洁煤炭利用等领域的研究和探讨越来越受到重视。
南非在清洁煤炭利用方面并不落后。目前大规模清洁煤炭利用领域的一个重要技术手段是以煤炭气化为起点的煤炭化工行业。通过使用煤炭气化技术，煤炭的各种有害杂质都可被控制地进入到灰渣里面，集中处理，甚至有可能变废为宝，成为有用的工业原料。同时，由于气体净化技术要比液体净化技术成熟，成本低，煤炭气化得到的气体可以相对方便廉价地得到净化，而经过净化的气体所制造的各类产品在清洁性方面往往优于其他途径得到的产品，利用这个气体进行发电，所排放的尾气也更加清洁，减少了很多直燃火力电厂的尾气污染问题。此外，由于工艺特点，利用气化技术的煤炭利用工艺不需要进行高额投资的改动就可以比较方便地进行二氧化碳的捕集，比直燃火力电厂可以更加方便地结合二氧化碳存储技术，进而大规模减少煤炭利用造成的二氧化碳排放问题。可以说，煤炭工业届对煤炭气化以及下游工艺寄予了厚望。
南非很幸运地拥有全世界最大的煤炭气化岛。虽然三十年前南非政府建立这个企业的目的与环保完全没有关系，但是这个全世界目前唯一的商业规模的煤炭液化企业生产两百多种化学品，拥有非常完整丰富的清洁煤炭利用的产业链条，在这个领域可以说拥有全世界最丰富的工业经验，相关的技术和研究水平至今位居世界前列，在世界几个主要煤炭大国的煤炭清洁利用领域，都可以看到这家企业的身影。
不过煤炭气化以后进行燃油以及化学品生产的工业装置的投资规模也是很惊人的。南非在30年前分两期建设这家煤炭液化企业的时候，总投资达到了当时南非年国民生产总值的16%，为此专门增收了燃油税以弥补政府开支，还花费巨额资金补贴已经在南非投产的炼油行业，弥补因为其丧失市场份额带来的损失，可以说代价巨大。由于全世界掌握相关技术资源的企业为数有限，进行这样的投资，显然会涉及到南非政治的各个方面，对于南非政府，对于南非的煤炭化工企业来讲，都不是一个容易做出的决定。由于南非的地理位置限制，燃油之外的其他产品市场有限，也无法容纳更多的煤炭化工企业，再加上煤炭气化发电的技术路线现在仍然不能说成熟，煤炭气化利用的路线在南非的大规模发展，并不算乐观。
南非目前的煤炭产业结构，是高品质的煤炭出口，利用高价格来赚取高额利润，换取外汇，中低品质的煤炭用于发电自用。由于国际市场煤炭价格越来越高，南非可以出口的煤炭的品质实际上也越来越低，这样，留在南非自用的煤炭的品质在持续降低。南非目前火电的主力大多建于上世纪七八十年代，工艺相对落后，再加上使用这些低热值、高灰份的煤炭进行发电，必然造成能量效率利用低下等问题。这些发电厂大约在2020年代开始退出运营。南非的电力需求也在持续增长，已经达到目前供电能力的极限，需要大规模新建发电能力。南非煤炭工业自然希望看到新增的发电能力仍然能够给煤炭留有足够的空间。
给了南非煤炭工业希望的就是新一代的燃煤发电技术，目前南非正在建设的Medupi以及计划建设的Kusile两个燃煤电厂，使用的就都是超临界技术，发电效率会比传统的亚临界发电厂提高了许多，可以减少单位发电量的二氧化碳排放。不过尽管如此，南非的中长期电力规划中，还是并没有给煤炭留有太多的空间。按照2011年初发布的南非电力规划，南非目前已经存在的以及正在兴建的总共有45.6GW煤电发电能力，而到2030年，仅计划再增加6.3GW的煤电发电能力，占新装机容量的15%，与此同时，却有10.9GW的煤电退出运营。按照这份规划，煤电在南非电力供应中的比例，将从2010年的90%下降到2030年的65%。这将导致到2020年代中期开始，南非的二氧化碳排放总量开始下降。这与南非目前所承诺的二氧化碳减排目标相符，但是对于南非的煤炭工业，真的不算是什么好消息。
不过南非缺乏水电资源，所以煤电与核电一起构成了南非基本负荷供电，从目前看，其地位仍然是其他新能源方式不可替代的。在南非中长期电力规划中，为了弥补煤电的缺失，南非将开始大规模的核电的兴建，总装机容量达到9.6GW。但是由于日本地震引发的福岛核电站问题，南非政府相关部门在重新考虑核电的安全性问题。虽然很难想象南非会因此就放弃核电发展，但是核电的建设肯定会大大延迟，实际上，南非的核电建设已经比计划的晚了两年时间。那么，能够弥补核电不能按期完成建设这个空档的，仍然应该是煤电。这大约算是2011年南非煤炭行业的一个好消息了。
南非煤炭工业的另外一个希望就是二氧化碳的存储。如果能够实现二氧化碳的存储，那么煤炭利用的二氧化碳排放问题就可以大大缓解，从而延长煤炭的利用期。对此，南非专门进行了全国范围的地质调查，普查了南非以及周边海域的可以用于二氧化碳存储的地区，结果并不乐观。实际上，南非内陆煤炭资源丰富的地区，基本上没有办法直接利用地质条件进行二氧化碳的存储，可能可以考虑的只有煤层存储这一目前仍然有很大争议的技术。不过南非煤炭产业也在考虑利用碳交易机制，利用自己的可能的海洋地质资源存储其他地区排放的二氧化碳，从而抵消自己内陆地区的二氧化碳排放量，实现总量的减排。当然这个努力方向，既涉及到诸多技术问题，也涉及到整个碳交易等复杂的国际政治经济问题，究竟能否挽救南非煤炭行业，还不好说。
煤炭的清洁利用代价是昂贵的。南非正在兴建的Medupi火电站，总装机容量4.8GW，预算内的投资竟然达到了336亿兰特（约42亿美元）。这个项目目前遇到很多问题，超出预算已经是必然的事情。不过，相比其他新能源，煤炭清洁利用的成本仍然是较低的。按照南非中长期电力规划提供的数字，这个项目每装机一千瓦7000兰特的造价，比核电的每千瓦2.7万兰特，风电的每千瓦1.4万兰特，太阳能每千瓦1.8-2.6万兰特的造价要低上很多，更不要说煤电的发电时间要比风电、太阳能多上数倍，平摊到每度电上的成本更加低廉。即使考虑到二氧化碳存储，在可预期的将来，对南非而言，煤电仍然是一个相对廉价的电力供应手段。煤炭是可以清洁利用的，虽然清洁利用的价格很高，但是这个代价真的不比新能源更高，为什么仍然备受指责呢？南非的煤炭工业很不理解。
不过南非究竟会在减少二氧化碳排放上面做多大的努力，还要取决于国际环境。南非目前作出的二氧化碳减排承诺，是与正常发展情况相比，到2020年减排34%，到2025年减排42%。这个正常发展情况究竟是什么样子的，南非政府并没有明确。按照南非煤炭行业自己的分析，这个指标实际上把南非的二氧化碳总排放量减排定到了2025年前后，与南非的中长期电力规划相符合。但是这个承诺有一个前提，就是发达国家需要协助提供资金和技术支持，因为无论是发展新能源也好，发展清洁煤炭利用也好，依靠南非自己的力量都是无法完成的。这些巨额投资带来的电力成本增加，很明显会影响南非贫困人口的生活质量，影响南非的发展，不利于南非应对贫困问题，需要国际援助。南非政府的态度很明显，如果没有国际援助，那么，减排目标很可能就只能是个口号了。 本帖最后由 不爱吱声 于 2012-1-17 18:25 编辑
美国刚刚和南非达成协议，帮助南非勘探和开采页岩气，南非（Karoo Region）页岩气储量丰富，如果能用天然气替代煤炭发电，那对减碳帮助极大，村长对南非的页岩气开采进展有所关注么？
南非和中国在这个方向上应该合作前景广阔啊。 不爱吱声 发表于 2012-1-18 02:23 static/image/common/back.gif
美国刚刚和南非达成协议，帮助南非勘探和开采页岩气，南非（Karoo Region）页岩气储量丰富，如果能用天然气 ...
争议很大。南非的页岩气资源在卡鲁，是个生态非常脆弱的地方，环保组织反对的声音非常大，很难推。不知道扯皮到什么时候去了。 燕庐敕 发表于 2012-1-18 02:48 static/image/common/back.gif
南非和中国在这个方向上应该合作前景广阔啊。
中国现在眼界高，看不上非洲的玩意。Sasol在国内的项目可研做好以后，给了个结论是不比中国自己的好多少。问题是中国自己还没弄出来呢。
国内煤化工行业决策层那是超级胡闹，几个院士商业立场很明显。我在国内开会公开说他们错误的，反响不错，但是影响不到决策层。
橡树村 发表于 2012-1-18 11:53 static/image/common/back.gif
中国现在眼界高，看不上非洲的玩意。Sasol在国内的项目可研做好以后，给了个结论是不比中国自己的好多少 ...
这歌完全是眼高于顶的问题了。 燕庐敕 发表于 2012-1-18 06:12 static/image/common/back.gif
这歌完全是眼高于顶的问题了。
我今年可能会找时间系统批判一下国内煤化工中期规划里面的胡闹。不过我在找某家企业掏钱呢，否则我沾不到多少好处，白给他宣传了。 橡树村 发表于 2012-1-18 12:14 static/image/common/back.gif
我今年可能会找时间系统批判一下国内煤化工中期规划里面的胡闹。不过我在找某家企业掏钱呢，否则我沾不到 ...
哎呀，村长你真的要权衡一下这个得失，不要急于行动吧。 燕庐敕 发表于 2012-1-18 06:17 static/image/common/back.gif
哎呀，村长你真的要权衡一下这个得失，不要急于行动吧。
我是打算直接在学外面术杂志发文章否定掉中期规划所参考的一些数字。有些数字也太外行了。 橡树村 发表于 2012-1-18 12:35 static/image/common/back.gif
我是打算直接在学外面术杂志发文章否定掉中期规划所参考的一些数字。有些数字也太外行了。 ...
有人被打脸还是会恼羞成怒的，这个对未来的合作还是有坏影响。学术文章确实没有科学问题，可是做项目基本和科学关系不大。 燕庐敕 发表于 2012-1-18 06:48 static/image/common/back.gif
有人被打脸还是会恼羞成怒的，这个对未来的合作还是有坏影响。学术文章确实没有科学问题，可是做项目基本 ...
这些胡闹数字已经影响到项目推广了，反正不折腾也没项目 这个碳排放会否导致气候变暖本身就是挺扯淡的，即使如此，根据中国历史记录，中国古代气候比现在高很多，商代河南有大象，是亚热带气候。唐朝长安能够种橘子。而且，气候变暖能够是降水增多，非常有利于中国干旱的西北改善生态环境。历史记录里面，气候比较温暖的时候，中国一般经济繁荣，文化昌明。
所以，中国应该大力支持全球气候变暖 灰太狼 发表于 2012-1-18 07:13 static/image/common/back.gif
这个碳排放会否导致气候变暖本身就是挺扯淡的，即使如此，根据中国历史记录，中国古代气候比现在高很多，商 ...
可以自己看中国的古气候研究以及现代气候学研究。
你这个说法纯粹是闭门造车。 橡树村 发表于 2012-1-18 13:14 static/image/common/back.gif
可以自己看中国的古气候研究以及现代气候学研究。
你这个说法纯粹是闭门造车。 ...
请指教，哪一点在闭门造车？竺可桢的研究结果，还有大量的历史文献和考古发掘记录，都是闭门造车？最近几十年，在气候变暖的同时，中国西部降雨量在增加，这个看看晨风最近到西部拍的照片可见一斑。
不知道你有神马依据认为气候变冷会导致降水增多？ 灰太狼 发表于 2012-1-18 07:32 static/image/common/back.gif
请指教，哪一点在闭门造车？竺可桢的研究结果，还有大量的历史文献和考古发掘记录，都是闭门造车？最近几 ...
没有定量的研究就没有任何意义。
比如你讲的结论，就需要具体问，当年平均温度究竟是多少？降雨什么样子的？灾害多不多？农作物的分布是这么样子的？增产或者减产的具体原因是什么？如果温度更高，又会是什么样子的？目前的人口压力下，适应新的变化需要付出多大的代价？很复杂的问题。
竺可祯发表在非学术地方的文字到现在还被这么多人吹捧，你以为古气候学这四十年没任何发展？竺的时代古气候研究才刚刚起步，他使用的评价方法，结论都已经没有直接参考价值了。真对目前国内的古气候学感兴趣，可以找一本大约叫做中国古代气候研究的书，汇编了08年以前关于中国古气候的文献资料。
气候变化本身带来的有好处，有问题，关键在于如何评价是好处多，还是坏处多。不同的地区，这个结论都会不同。挺热闹的学问呢。 灰太狼 发表于 2012-1-18 07:32 static/image/common/back.gif
请指教，哪一点在闭门造车？竺可桢的研究结果，还有大量的历史文献和考古发掘记录，都是闭门造车？最近几 ...
最近西部的确降雨增加很多，有文献支持。这里的问题是，这是温升不到一度的变化，那么两度如何？三度如何？五度如何？
一般说温升两到三度对中国的农业整体是有利的。也就是说现在的幅度中国是占了便宜的。但是相应的洪涝灾害甚至一些地质灾害的代价能否平衡调农业增产呢？这需要详细考察。
温升五度基本上就是灾难了。 橡树村 发表于 2012-1-18 14:43 static/image/common/back.gif
最近西部的确降雨增加很多，有文献支持。这里的问题是，这是温升不到一度的变化，那么两度如何？三度如何 ...
增温5摄氏度，呵呵，100内可能吗？即使这样，黄河流域变成亚热带气候，不过是回到中国商代气候而已。难道会是灾难吗？想象下，这是大西北变江南，内蒙新疆的戈壁变成大草原。黄土高原变成郁郁葱葱的森林。
人类难道要组织这个变化？ 灰太狼 发表于 2012-1-18 09:15 static/image/common/back.gif
增温5摄氏度，呵呵，100内可能吗？即使这样，黄河流域变成亚热带气候，不过是回到中国商代气候而已。难道 ...
这只是你自己的想象呢。所以说你闭门造车。
哪篇文献说六七千年前平均温度比现在高五度了？
一百年以内五度并不是完全不可能的。而且西北灌溉很大程度上依赖冰川融水。这几年冰川消融加快，西北形势不错，冰川没了呢？
并且，你只看一百年？ 国际上推的这个碳排放约束，还有约束与金钱的挂钩现在看起来已经基本上搞成了，这帮人的政治能力可真不能小看。问题是怎么对待中国和美国这俩大国和印度，南非，俄罗斯这些地区强国的抵制，国际碳排放交易最终主导一定不会是西欧几国了，犹太金融集团如果真的掌控了这个交易那必将引起战乱 定风波 发表于 2012-1-18 10:02 static/image/common/back.gif
国际上推的这个碳排放约束，还有约束与金钱的挂钩现在看起来已经基本上搞成了，这帮人的政治能力可真不能小 ...
还早呢。现在达成的只是就可能达成协议达成一致。我个人对这个前景很悲观