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煤層氣:待開采的資源庫

2005/9/21 17:35:48       
從國家發展改革委能源局8月26日在勝動集團主持召開的煤礦瓦斯利用工作研討會上,記者了解到,目前世界擁有的煤層氣資源總量約為240萬億立方米,資源量最多的5個國家依次為:俄羅斯、中國、加拿大、美國、澳大利亞。全國埋深2000米以淺煤層的煤層氣儲量約為30~35萬億立方米,大體與我國的天然氣總量相當,資源十分豐富。據計算,1000立方米煤層氣相當于1噸標準煤;其發熱量可達30MJ/立方米以上,據此估算我國的的煤層氣儲量相當于350億噸標準煤或240億噸石油。如果能將豐富的煤層氣資源加以開發利用,可以有效緩解當前的能源緊張局面。
煤層氣利用初嘗甜頭
 山西省晉城市無煙煤變質程度高,埋藏深,煤層頂底板透氣性差,煤體的煤層氣含量高,噸煤煤層氣含量達17.5~50立方米;壓力為1.1~13.7Mpa。目前已探明煤層氣田面積550平方公里,煤層氣總儲量達6.85萬億立方米,約占山西省煤層氣儲量的2/3強。晉城市現有各類煤礦590余座,其中高瓦斯礦井達145座,占山西省高瓦斯礦的1/3多。目前,在全市145座高瓦斯礦井中,有45座煤礦已建成了地面瓦斯抽放泵站,年抽排瓦斯量達到6.18億立方米,其中部分礦井有少量加以利用,絕大多數礦井都直接排放到大氣中,既污染環境,又白白浪費掉潔凈的高熱值能源。
 針對晉城地區豐富的地下煤層氣資源和現有生產礦井中建成完善的瓦斯抽排系統,2000年,時任勝利油田機械動力廠廠長陳宜亮帶領工程技術骨干深入晉城山區地方煤礦進行多次考察調研經與晉城市煤炭工業局通力合作,多方協調,選定晉城市沁水縣五里廟煤礦作為利用瓦斯發電試點。2000年8月份動工奮戰一個月于9月開始發電,機組運行相當穩定正常,我國第一臺瓦斯發電機組(站)從此在晉城誕生。
 自從第一臺瓦斯發電機組試點成功,勝利油田動力機械廠對機組不斷改進,性能逐步提高。由于瓦斯發電站一般為坑口電站,既可滿足煤礦的電力需求,又可降低煤礦用電成本。目前晉城市45座已有瓦斯抽放系統礦井中,有18座煤礦建設了燃氣發電機組共63臺,裝機總容量達32400KW。每臺機組加附屬配套裝置共需投資150萬元,按每度電0.25元售給煤礦計算,3年即可收回投資,煤礦用電相比電網電價便宜0.15元/度左右。一個30萬噸的高瓦斯礦,抽放濃度30%,折算成純煤層氣量約1300萬立方米,如果全部用于發電,可發電3900萬度,創造產值1500萬元除煤礦自用電900萬度/年,可以節約電費200萬元外還可上網送電3000萬度,創收750萬元。如果全排空,相當于每年白白直接損失掉950萬元。
 此外,在晉城地區,通過地面鉆孔抽采地下煤層氣,目前已形成規模,并已實現商品化產銷用體系。中聯煤層氣有限公司、晉城煤業集團、山西亞美大寧能源有限公司已建成了100余座地面抽采鉆井,并分別建成了煤層氣壓縮站,通過專用槽車將壓縮后的煤層氣運至城市內供居民生活和部分用氣工業使用。
理想的車用清潔燃料
 煤層氣等同于天然氣,是一種清潔燃料,可以代替汽油作為汽車燃料使用。記者在這次會議上了解到,目前中聯煤層氣有限公司和晉煤集團已分別在晉城市沁水棗園和潘莊建成煤層氣壓縮站。通過壓縮將煤層氣罐裝槽車,由拖車運至市區煤層氣加氣站,對改裝后的雙燃料汽車進行加氣。
 據有關專家介紹,煤層氣可以替代汽油作為汽車燃料。煤層氣作為汽車燃料具有以下應用優點一是環保效益:尾氣中不含鉛,基本不含硫化物,與燃油相比,一氧化碳可減少72%,氮氧化物減少39%,是更環保的清潔燃料;汽車噪音小;二是經濟效益:氣價低廉,與使用汽油燃料相比同樣里程,油費要節省30%~50%。投資少,建煤層氣壓縮站周期短,宜推廣;三是技術成熟。目前天然氣汽車已在全國各大中城市廣泛推廣應用,煤層氣與天然氣相同,所以推廣應用較為便捷。目前中聯煤層氣有限公司和晉煤集團已分別在我市沁水棗園和潘莊建成煤層氣壓縮站。通過壓縮將煤層氣罐裝槽車,由拖車運至市區煤層氣加氣站,對改裝后的雙燃料汽車進行加氣。
 此外煤層氣在城市中應用途徑也非常廣泛。煤層氣可通過煤層氣槽車或集中輸氣管道送至城市集中居民區,供居民、賓館、飯店等使用,減少燒煤的浪費和污染,優化城市大氣環境。
 煤層氣發電余熱和尾氣還可以綜合利用:發電尾氣余熱通過加裝熱交換器,取代井筒熱風爐,向井筒供暖風,解決冬季井筒結冰問題;利用尾氣余熱采用熱水型溴化鋰吸收式冷熱水裝置,可以獲得最廉價的冷、熱風,對辦公樓房和居民住宅實現冬季供應暖風,夏季供應冷風,可以享受到城市中央空調的條件;在發電及尾氣部分加裝熱交換器,可以提供洗澡用水;拆除原鍋爐系統,減少燒煤污染和浪費,同時省去操作人員;通過管道把低溫尾氣送入蔬菜大棚,為蔬菜大棚提供熱量和植物所需的二氧化碳源;在尾氣余熱利用以后,還可以再增加一套設施來回收二氧化碳,用二氧化碳生產干冰或壓縮灌裝出售。
煤層氣開發亟待政策配套
 記者在這次會議上了解到,目前煤層氣的開發和利用還缺乏相關的配套政策,這也在一定程度上限制了煤層氣的開發利用。
 首先是瓦斯發電并網難,并局限于自發自用。以晉城市為例,該市地方煤礦從2000年9月開發建設全國第一臺瓦斯燃氣發電機組以來,雖然已累計建設18座煤礦瓦斯發電站,裝機共有63臺,裝機容量達3.24萬KW。但是因受種種條件限制,煤礦已有瓦斯抽放泵站不能自建瓦斯發電站,已建有瓦斯發電站的不能擴建。原因其一,煤礦建瓦斯發電站并網難;其二,雖然通過關系并網,并網協議中明確只限自發自用,不得向電網倒送電和自行轉供電、發展用電戶。由于地方鄉村煤礦用電負荷極少,一般在600KW左右,所以煤礦只能安裝兩臺500KW機組就足夠用了,而兩臺發電機用瓦斯還不足煤礦抽排瓦斯量的1/10。如果按煤礦抽放量安裝發電機組,發電量將超過自用量,出現向電網送電,凡是倒送的電量,電力部門既不統計也不給予結算電費,反而按違反協議給予處罰。
 其次是瓦斯發電專線并網,不準煤礦自發自用。由于利用煤礦瓦斯進行發電,其燃氣發電機組設備已定型,技術基本過關,發電工藝簡單、投資少、工期短、見效快,易實施,所以建瓦斯發電站的礦點在不斷增多,而且發電站的裝機臺數也在增加,這就形成在這一區域的多數煤礦用電變成了自發自用,并且有倒送電現象,造成電力部門在這一區域的售電市場受到很大沖擊,售電量急劇下降。對此,電力部門采取了對所有瓦斯發電站實行專線上網的措施,所發電量全部上網,電力公司按當地最低電價給煤礦結算電費,而煤礦生產用電,按電網工業用電售價向電力公司購電。即煤礦是低價賣出發電量,高價買進用電量,自發電不能自用。瓦斯發電的上網電價,晉城市以正式文件呈報給了省物價部門,但因瓦斯發電規模太小,成本核算復雜,至今未給予審批。
 煤礦瓦斯開發利用缺乏激勵機制。國家未將煤層氣包括礦井抽排瓦斯像煤炭、石油、天然氣那樣作為一種能源對待,也沒有對瓦斯的開發利用制定專門的相關激勵政策。
 地方有關部門由于理解和認識上存在偏差,已有的優惠政策也難以兌現。電力部門提出,如果煤礦企業用電都自發自用,電力部門售電量減少,損失該由誰來補?
 財政部自2001年1月1日起,對利用煤矸石、煤泥、油母頁巖和風力生產的電力,部分新型墻體材料產品實行按增值稅應納稅額減半征收的政策,瓦斯氣同樣是煤炭開采過程伴生的廢氣,與煤矸石同類,但利用瓦斯發的電力和生產加工的產品,卻未被列入減稅免稅范疇,享受不上減免稅的優惠待遇。
 財政部、國家稅務局1994年3月29日財稅字1994001號文件《關于企業所得稅若干優惠政策的通知》文件中規定,企業利用本企業生產過程中產生的“三廢”生產的產品的所得,免征所得稅5年。而其他企業投資處理利用該企業的“三廢”,即只可減免所得稅一年。這就是說自己無力無資處理“三廢”,別人出資幫助他處理“三廢”,卻不如原企業處理得到的優惠多,這顯然已同當前的經濟發展不相適應。
 與會代表建議:國家發改委就國務院1996年8月31日國發199636號文件,結合當前實際情況補充完善,呈請國務院下發貫徹執行,并要求國家電管部門行文落實。國家發改委就瓦斯綜合利用減免增值稅和企業所得稅,參照財政部財稅2001198號和1994001號文件,制定專門優惠政策。國家發改委就瓦斯發電上網電價應根據瓦斯發電成本制定出臺合理的分地區上網電價,減免一切電量代征費以利提高煤礦瓦斯利用的積極性。國家發改委應制定煤礦利用瓦斯發電所發電量優先滿足企業自用,多余上網的相關政策。國家盡快制定煤層氣開發利用具體的激勵和管理政策辦法。
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美國搶占能源技術制高點
 美國十分重視凈煤技術,把它當作未來能源技術的制高點,政府、企業和研究機構等都積極組織相關技術的研發。
潔凈煤發電高效環保
 凈煤技術的發展始于上世紀80年代,是新一代煤炭處理方法,可在提高能源效率、降低空氣污染的情況下,充分利用世界豐富的煤炭資源。為了更好地開發凈煤技術,美國能源部于2003年提出了未來電廠計劃,由政府部門與私營機構及國際組織共同投資10億美元,在5年內完成設計、建造一座零排放的煤基發電廠,10年內開始運作。未來電廠將利用最新技術把煤炭變為富氫煤氣,既可用于清潔發電,也可提高石油產品標號。未來電廠將煤炭從有損環境的能源變為有益環境的能源,是朝著無污染能源邁出的重要一步。未來電廠技術可以使燃煤電廠效率提高到60%或更高,差不多是傳統燃煤電廠效率的兩倍。目前,美國已經研發出了零污染排放的未來煤炭發電廠模型,在技術上是可行的,但在商業上仍有待進一步驗證。
 美國作為煤炭生產和消費大國,煤炭的90%用于發電,煤電占全美電力的55%以上。因此,計劃在10年內撥款20億美元用于推動凈煤技術的發展,并制定了“美國凈煤發電計劃”,目的是到2018年使燃煤發電廠排放的硫、氮和汞減少近70%。世界能源委員會研究報告認為,對于主要煤炭消費國來說,今后幾十年內,從煤炭中提取的合成氣體、液體和氫將是重要的長期能源供應來源。預計到2030年,全球約有72%的發電將使用凈煤技術。
煤炭氣化促循環生產
 煤炭氣化技術,特別是集成氣化聯合循環簡稱IGCC技術今后將得到廣泛應用。IGCC技術是把煤炭轉化為燃氣并去污過濾后使用,從而提高燃氣的能效并減少氮氧化物、二氧化硫和汞的排放量。目前,美國已有7個大規模的煤炭氣化項目在運營之中。北達科他州擁有年產量為540億立方英尺的大型煤炭氣化廠。在明尼蘇達州美國康菲石油公司等投資12億美元建造一座531兆瓦IGCC發電廠。與其他煤轉電技術相比,IGCC技術可以節省40%的水。美國正在研究將煤炭氣化成含有大量氫氣和二氧化碳的氣體,并將氫氣分離出來供發電和其他方面使用;同時分離二氧化碳和氧化氮,用以生產肥料,發展循環經濟;剩下的二氧化碳則進行地下封存,以防止其污染自然環境。
氫能源開發前途無量
 能源專家認為,煤炭氣化技術的不斷完善將會拉開“氫能源”和“氫經濟”的序幕。美國未來電廠研發工作如果獲得成功,燃料電池汽車、氫能生產和加氫基礎設施的商業化可在2015年之前實現,氫動力汽車將在2020年前問世。現在的制氫費用是常規能源的4倍,美國計劃到2010年將能量相當于每加侖汽油的氫氣降至1.5美元。
 目前,氫能源技術已引起汽車行業的極大興趣。氫動力汽車問世已經不再是十分遙遠的事。在此之前,油電混合動力汽車因油耗可降低30%以上,不需要改變現有的能源結構、基礎設施和產業結構,將受到關注和較快發展。不過,業內人士指出,油電混合動力汽車只能作為未來清潔能源技術的過渡階段,未來氫燃料電池汽車將占主導地位。美國計劃在今后5年投資17億美元,用于克服發展和擴大氫能、燃料電池和先進汽車技術的若干重大技術和經濟障礙。福特汽車目前正在同時對油電混合動力、清潔柴油、氫燃料內燃機和氫燃料電池等4項節能技術進行研發;通用汽車已經研發出氫燃料電池概念車,并將加快商品化的步伐。
 (本文由國家發展改革委網站能源局子站提供)

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