89.能源短缺與空氣污染,矛盾怎么破

能源短缺與空氣污染，矛盾怎么破主持人：李禾嘉賓：金涌（中國工程院院士、清華大學(xué)化學(xué)工程系教授）王垚（清華大學(xué)化學(xué)工程系副教授）■將新聞進(jìn)行到底近年來，我國頻繁出現(xiàn)的大面積空氣污染成了政府和市民心中揮之不去的陰影，也引起國際輿論的關(guān)注。2013年，我國按照環(huán)境空氣質(zhì)量新標(biāo)準(zhǔn)開展監(jiān)測的74個城市中，細(xì)顆粒物PM2.5年均濃度為72微克/立方米，超過35微克/立方米的二級標(biāo)準(zhǔn)1.1倍，僅拉薩、?？?、舟山3個城市達(dá)標(biāo)，環(huán)境空氣質(zhì)量不容樂觀，大氣污染治理任重道遠(yuǎn)。機(jī)動車是空氣污染的重要來源，隨著我國家用轎車的快速發(fā)展，汽車產(chǎn)量和銷售量已達(dá)世界第一，交通能源問題也日益突出。如何一箭雙雕地解決車用能源短缺與空氣污染的矛盾？改變思路使用新技術(shù)科技日報：近年來，造成我國近期大范圍空氣重度污染的主要原因是什么？王垚：三大原因，一是工業(yè)污染排放強(qiáng)度高、排放量大；二是城市汽車保有量逐年提升，交通擁堵期間汽車長時間處于怠速狀態(tài)，加大了尾氣排放量；三是北方采暖的污染排放量大。當(dāng)高排放遇到氣象條件不利，靜風(fēng)、逆溫現(xiàn)象增多，空氣流動性差，污染物難以及時擴(kuò)散，因此形成嚴(yán)重霧霾?？萍既請螅好鎸@么嚴(yán)峻的大氣污染形勢，必須節(jié)能減排，那么該如何做好煤和油的文章？金涌：首先應(yīng)多買油、多買氣。我國的化石資源稟賦為“富煤、貧油、少氣”，煤占化石資源總儲量的93%。但是在石油、天然氣和煤這三種主要化石能源中，石油和天然氣更易于加工、利用，也是相對清潔的化石資源。因此，在合理的價格體系及相對和平的國際形勢下，如果我國通過多種渠道深度合作，積極擴(kuò)大國外石油、天然氣的穩(wěn)定供應(yīng)，多留一些自有資源給下一代，將是功在千秋、惠及子孫的方針。根據(jù)工程院報告預(yù)測，到2020年我國石油供應(yīng)的缺口可能在6000—7000萬噸/年以上。由于頁巖氣、致密氣的大量開發(fā)利用，國際上目前對我國增加購買石油、天然氣并沒有異議，但是如果我國大量不理智地消費(fèi)煤炭，采用煤制油路線填補(bǔ)6000—7000萬噸石油缺口，則要多排近10億噸二氧化碳。王垚：大量增加二氧化碳排放，國際社會有強(qiáng)烈的批評聲音。權(quán)衡利弊，與其大量用煤，不如買油、買氣更清潔。目前，我國的石油對外依存度已接近60%。在確定了市場經(jīng)濟(jì)應(yīng)成為主導(dǎo)的政策后，關(guān)于對外依存度上限問題可以再思考。金涌：還要煉好油，多出油。石油主要用于生產(chǎn)汽油、煤油、柴油等液體燃料。2012年我國生產(chǎn)了2.82億噸成品油，有1.2億噸重質(zhì)油原料是通過延遲焦化工藝獲得車用輕質(zhì)油產(chǎn)品的，因而副產(chǎn)了數(shù)千萬噸石油焦（基本與煤同質(zhì)）。一方面計劃用數(shù)千億元的投資建設(shè)煤制油裝置，另一方面又把重油變成數(shù)千萬噸石油焦，這簡直是一個悖論。加氫裂化途徑在國際上被廣為采用，尤其適合于我國的重質(zhì)油加工，可大大提高能源利用率。如果通過煤炭生產(chǎn)氫氣，該能源轉(zhuǎn)化效率70%以上。用氫氣為重質(zhì)油加氫，通過加氫裂化技術(shù)替代延遲焦化，僅此一項每年可多產(chǎn)出兩千萬噸的成品油，遠(yuǎn)比增加兩千萬噸煤制油產(chǎn)能更合理。所以國家應(yīng)鼓勵石化企業(yè)發(fā)展煤制氫及重油加氫路線。金涌：還可添加醇醚，即低碳含氧燃料。柴油機(jī)功率大，多采用柴油車有助于提高能源利用效率已成為共識。但柴油車由于氣缸內(nèi)燃燒不完全，排出的細(xì)炭粒和未燃盡重質(zhì)油蒸汽多，是城市灰霾的重要成分。人們發(fā)現(xiàn)，含氧碳?xì)浠衔锶紵耆?，排氣污染少，適于用作清潔燃料。含氧化合物摻用燃料，可以促進(jìn)烴類車用燃料燃燒，降低環(huán)境污染。如果在柴油中添加如聚甲氧基二甲醚DMM3—8等含氧化合物，還可促進(jìn)柴油在氣缸內(nèi)完全燃燒而減少污染。由于合成聚甲氧基二甲醚時，消耗的煤炭量顯著比煤制油少，因此生產(chǎn)中排放二氧化碳少，能源效率高，特別適合在高寒缺氧的高原地區(qū)使用。如果采用二甲醚部分替代柴油機(jī)燃料，則不但合成時煤炭消耗約為煤制油工藝的50%，由于自身含氧，氣缸內(nèi)無需吸入大量低溫空氣（其中79%是不參與燃燒過程的氮?dú)猓?。每噸二甲醚開車?yán)锍虜?shù)與柴油相同，十六烷值比柴油還高，成品油替代量的潛在能力更大，更重要的是完全沒有細(xì)炭粒和重焦油蒸汽產(chǎn)生，對改善空氣質(zhì)量，有更大貢獻(xiàn)。如果以添加低碳含氧燃料量為15%—30%計算，則可以分別替代三千萬噸以上的成品油；遠(yuǎn)景可替代數(shù)千萬噸的成品油。與此類似，甲醇汽油也有促進(jìn)完全燃燒、降低空氣污染的功效。多年來，山西、上海等許多地方積極推動甲醇汽油，甲醇添加比例14%—85%，已有很好試用效果。含氧化合物液體燃料多年來推進(jìn)遲緩。隨著環(huán)保呼聲日益增大，推廣含氧化合物液體燃料一方面可以比煤制油節(jié)省數(shù)億噸/年煤耗，十幾億噸二氧化碳排放，另一方面可成為消除霾的有力措施。發(fā)展電動汽車開放加油站經(jīng)營權(quán)科技日報：除了油外，還應(yīng)如何推進(jìn)機(jī)動車污染減排？金涌：大力發(fā)展電動汽車。國際上的共識是交通工具采用直插式電動車最節(jié)能，而且污染完全可以集中治理。以煤超超臨界發(fā)電用于驅(qū)動電動車為例，煤電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)45%，按電動機(jī)的電機(jī)效率75%估算，煤經(jīng)電到驅(qū)動車輪的總能量轉(zhuǎn)換效率約為34%。對比煤制油的能量轉(zhuǎn)化效率為35%,汽油機(jī)的能量效率為25%,煤經(jīng)合成油驅(qū)動燃油車的總能量轉(zhuǎn)換效率只有9%。因此煤的最合理的利用還要回歸發(fā)電。王垚：煤炭的合理利用是交通能源高效利用和減少二氧化碳排放、防止霧霾等環(huán)境問題的關(guān)鍵。如果放開汽車加油站銷售渠道的壟斷，煤炭企業(yè)會選擇含氧液體燃料、煤電這樣的高能效、低投資、低污染途徑，為減少灰霾做出貢獻(xiàn)。如果煤化工企業(yè)有實實在在的經(jīng)營銷售決策權(quán)，在加油站銷售甲醇汽油、二甲醚燃料、含氧添加劑柴油、生物柴油，甚至在加油站設(shè)電動車充電裝置變得可行。這樣不但我國巨大的石油缺口可以得到補(bǔ)足，煤耗和二氧化碳排放可以大幅降低，城市霧霾也可以顯著緩解。通過制度改革和技術(shù)創(chuàng)新，完全可以走出一條符合國情的雙贏道路，解決我國城市交通能源和污染問題。■相關(guān)閱讀環(huán)保部：機(jī)動車污染是造成灰霾的重要原因中國環(huán)境保護(hù)部相關(guān)負(fù)責(zé)人今年1月表示，機(jī)動車污染已成為中國空氣污染的重要來源，是造成灰霾、光化學(xué)煙霧污染的重要原因，機(jī)動車污染防治的緊迫性日益凸顯。環(huán)境保護(hù)部日前發(fā)布《2013年中國機(jī)動車污染防治年報》(以下簡稱《年報》)，公布了2012年全國機(jī)動車污染排放狀況?！赌陥蟆凤@示，中國已連續(xù)四年成為世界機(jī)動車產(chǎn)銷第一大國。《年報》數(shù)據(jù)顯示，2012年中國機(jī)動車保有量持續(xù)增長，達(dá)到22382.8萬輛。按排放標(biāo)準(zhǔn)分類，達(dá)到國IV及以上標(biāo)準(zhǔn)的汽車僅占一成，有7.8%的汽車還達(dá)不到國I標(biāo)準(zhǔn)。按環(huán)保標(biāo)志分類，“綠標(biāo)車”占86.6%，高排放的“黃標(biāo)車”仍占13.4%。該負(fù)責(zé)人表示，隨著機(jī)動車保有量的快速增長，中國城市空氣開始呈現(xiàn)出煤煙和機(jī)動車尾氣復(fù)合污染的特點(diǎn)。由于機(jī)動車大多行駛在人口密集區(qū)域，尾氣排放直接影響群眾健康。《年報》顯示，2012年中國機(jī)動車排放污染物4612.1萬噸，汽車作為污染物總量的主要貢獻(xiàn)者，其排放的氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)超過九成，碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO)超過七成。值得注意的是，僅占汽車保有量13.4%的“黃標(biāo)車”卻排放了58.2%的NOx、81.9%的PM、5