洁净煤技术(第二版)
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1.2 中国煤炭资源及其地位

1.2.1 中国能源资源的基本状况

截至2013年年底,我国无烟煤、烟煤、次烟煤以及褐煤的探明储量为1145亿吨,储产比为31年;石油探明储量为25亿吨,储产比为11.9年;天然气探明储量为3.3万亿立方米,储产比为28年[1]

从这些数据中可以获得下面的主要结论:首先,我国能源结构与世界其他国家显著不同,即煤炭在中国能源资源中居绝对优势地位,油气相对较少。第二,虽然我国能源资源总量名列世界前列,煤炭可采储量居世界第三位,但人均能源资源占有量很低。2013年,中国人均煤炭可采储量为84.147t,人均石油可采储量为1.837t,天然气为2425.187m3,分别为世界平均水平的67.25%、5.50%和9.31%,所以按人均来看,只有煤炭是唯一有竞争力并能满足总需求的能源资源。第三,中国能源资源的地区分布,总体说来是北多南少、西富东贫。其中煤主要分布在北方,油气在西部,水能富在西南;而我国经济发达、能源需求量大的地区却偏重在东南沿海地区。

当然,随着科学技术的进步与发展,特别是勘探开采技术水平的提高,勘探确定程度增加,可采范围加大,开采成本降低,资源探明程度还将继续不断提高。

1.2.2 中国煤炭的资源状况

按中国煤炭地质总局1999年第三次全国煤资源预测,全国煤炭资源总量为5.57万亿吨,但探明煤炭储量为10421.35亿吨,探明可经济开发的剩余总储量为1145亿吨,在探明储量中,烟煤占75%,无烟煤占12%,褐煤占13%。资源主要分布在华北地区和西北地区,分别为48.95%和29.98%,总计达78.93%,距工业发达地区都较远,而且地质储量探明程度也较低,后备工业储量不足。

基于中国煤炭地质总局汇总的全国30个省(自治区、直辖市)(不包括香港、澳门、台湾,上海未发现煤炭资源)2009年煤炭地质评价报告的统计数据,按照煤炭资源“井”字形区划格局进行整理,我国煤炭资源分布情况见表1-6。可以看出,我国煤炭资源较为丰富,截至2009年年末,煤炭资源总量为5.82万亿吨;其中,保有煤炭资源量为1.94万亿吨,尚有预测资源量3.88万亿吨。“井”字形区划下,东部、中部和西部的煤炭资源量分别占我国煤炭资源总量的7.9%、55.6%和36.5%;最大的煤炭资源富集区域为晋陕蒙(西)宁区(占全国资源总量的41.4%),其次为北疆区(30.8%);主要的资源富集省(自治区)依次为新疆、内蒙古、山西、陕西、贵州等[2]

表1-6 “井”字形区划格局下我国煤炭资源分布情况[2]

从这些数据中,可以看出以下几个我国煤炭资源的基本特点[3]

(1)资源总量相对分布不均 全国各地区均有煤炭资源分布,但主要集中在华北和西北地区,最大的为山西、陕西、内蒙古和新疆。其探明储量主要集中在以上四个省区,大约占全国保有储量的75%~80%。

(2)煤种齐全,但不均衡 中国煤炭资源的煤种,从低变质的泥炭、褐煤到高变质的无烟煤均有赋存,其中烟煤占75%,褐煤占13%。从资源利用角度,动力用煤约占50%,炼焦用煤占20%,但从资源需求角度,炼焦煤中的主焦煤、肥煤和瘦煤为短缺煤种。

(3)煤质较好 中国煤炭的质量总的来说比较好,已探明的保有储量中,灰分小于10%的特低灰煤占20%以上,含硫量小于1%的低硫煤约占65%,含硫量1%~2%的占15%~20%,含硫量大于2%的占10%~20%。

1.2.3 中国煤炭生产和消费现状

2013年中国矿物燃料生产总量为21.53亿吨油当量,其中煤炭为18.40亿吨油当量(36.8亿吨煤炭),占矿物燃料生产总量的85.44%,石油2.08亿吨,占9.66%,天然气1.05亿吨油当量(1171亿立方米),占4.89%,图1-1示出了2002~2013年我国能源生产与消费的趋势[1],从图中可以看出,近年来,我国煤炭生产与消费量均呈现快速增长的趋势,而石油的消费量也快速增长,而且中国近年来一直是石油净进口国。

图1-1 2002~2013年我国能源生产与消费趋势[1]

应该说目前我国煤炭生产与消费基本平衡,但随着新一轮国民经济的增长和人们生活水平的提高,我国的能源需求尤其是煤炭需求仍将会有一定程度的增加。

表1-7示出了2002~2012年中国煤炭平衡数据[4]

表1-7 2002~2012年中国煤炭平衡[4]

2014年,我国发电量为55500亿千瓦时,其中,火电发电量41700亿千瓦时,占全国发电量的75.14%;水电发电量10700亿千瓦时,占全国发电量的19.28%;核电发电量1262亿千瓦时,占全国发电量的2.27%[5]。可以看出,我国发电量持续稳定增长,其中煤电占有绝对的主导地位,其次为水电。2014年,虽然我国原煤产量已居世界第一位,发电量也居世界第一位,但按人口平均,原煤每人2.829t,发电量人均4057.551千瓦时。表1-8为2002~2014年我国发电量的情况[5~12]

表1-8 2002~2014年我国发电量[5~12]

进入21世纪后,我国能源消费的增长已经超过了国民经济的增长速度,在2003年出现了煤炭、石油和电力同时紧缺的局面。因此从长远看,能源的相对短缺将是伴随我国经济社会发展整个过程的长期问题。而从供给方面看,截至2015年4月底,全国6000kW及以上电厂装机容量为13.4亿千瓦[13],电力供应能力充足,为国民经济发展和居民生活的用电需求提供了足够的装机容量保障。

我国能源生产和消费中的主要问题之一是能源的利用率低,国际上通用国内生产总值(GDP)的能耗强度作为衡量能源效率的宏观指标。2000年我国万元GDP能耗为1.459t标准煤(ce),到2013年下降到0.638t标准煤,下降幅度高达56.28%,但与世界先进水平相比还存在较大的差距。2012年,我国煤炭终端消费87055.7万吨标准煤,占中国煤炭生产量的23.88%[4]。煤炭比重偏高、终端能源消费结构不合理是造成我国环境污染严重的重要原因。2012年,我国能源加工转换总效率为72.4%,发电及电站供热总效率为43.0%,炼焦总效率为94.6%,炼油总效率为97.0%[14]

在短时间内改变我国以煤炭资源为主导的能源消费结构的可能性较小,因而还是需要以大力推动洁净煤技术来达到减少污染排放、提高煤炭利用效率的目的为主。

1.2.4 中国煤炭需求预测

2013年煤炭在我国一次能源消费构成中占66.00%,预计2040年仍将占比56.15%[15]。因此,在未来能源的利用中,煤炭仍将是支持我国能源供应的主要来源,表1-9和图1-2示出了我国能源消费结构和电力结构[16,17]。值得注意的是,尽管未来节能力度较大,但到2040年,我国一次能源的消费量仍是相当惊人的,我国未来能源消费仍将以煤炭为主。

表1-9 我国一次能源消费结构及构成[16]

图1-2 中国电力结构趋势[17]

同其他能源形式相比,在现在的世界能源系统中,由于煤的可获得性好,资源相对充足,因此是最为可靠的能源,也是相对廉价的能源。以2013年美国的煤炭、石油、天然气价格为例,在相同热值下,天然气价格约是煤炭的1.44倍、而石油的价格约是煤炭的7倍。

而且更为重要的,也是本书将全面阐述的:煤炭是可以洁净利用的能源。通过洁净煤技术,可以直接减少燃煤造成的环境污染问题,更加经济、高效、环保地开发和利用煤炭资源的价值。若全面采用洁净煤技术,每年可以减少上千万吨二氧化硫的排放,减少因此造成的经济损失6000亿元;同时通过洁净煤技术,还可以弥补液体燃料的短缺,弥补石油资源不足的问题。据预测,到2050年,将有22%左右的煤用于制备液体和气体燃料,将有40%左右的油品短缺可用煤的液化来满足。