采暖和藍天可否兼得成本是瓶頸

　　 這些天，北京的小伙伴們又上演了新一屆的“朋友圈杯霧霾‘段子’大賽”——

　　“在朋友圈爆照，哪里爆得過霧霾？霧霾不僅爆照率高，它的爆表率也不低。”

　　“根據達爾文進化論，隨著大氣污染的加劇，未來的人類進化最快的部位是……鼻毛。”

　　“空氣太差會不會影響下一代的長相？答案是會的，原因是很多人相親的時候看不清對方長什么樣。”

　　11月26日至12月1日，北京迎來了“今年以來最嚴重的大氣污染過程”。特別是12月1日，北京全城多地出現空氣質量指數（AQI）“爆表”現象，能見度不足200米。這天，居住在北京的人們幾乎都能用一張灰圖代表身處北京任何一個地方——不僅天安門、故宮、鳥巢紛紛“消失”在人們的視線里，北京許多標志性建筑如央視大樓也紛紛“發射成功”。

　　調侃完了，人們只剩下一個盼頭：等風來。

　　12月2日夜間，北風如約而至，送來一個清爽干凈的北京。緊接著，環保部公開表態稱找到了這次霧霾“元兇”：燃煤和工業排放——入冬以來燃煤供暖和工業排放造成污染物排放量迅速增加。

　　許多人迷糊了：北京城六區不都已經實現燃氣供暖了嗎？“療效”呢？

　　多地燃煤采暖，北京難偏安

　　隨著北方進入采暖季，我國多地（特別是華北和東北地區）進入霧霾高發期。監測數據表明，冬季是我國大氣污染較為集中的時期，全國重點區域各省（區、市）供暖季PM2.5平均濃度均比全年平均濃度高20％左右。特別是北方地區，在進入采暖期后，受季節性燃煤影響，污染物排放量劇增。

　　為了應對霧霾天氣，不少城市都在供暖方式上采取了改進措施。北京市近年來一直在實施燃煤鍋爐清潔能源改造，現在清潔能源占比已達80%左右，今年城六區將基本實現無燃煤鍋爐。

　　然而，此次北京所受的“霾伏”非但不比以往有所減輕，霧霾持續天數、空氣質量指數反而超過了歷史同期的程度。

　　同濟大學環境科學與工程學院教授蔣大和在接受《中國科學報》記者采訪時表示，北京這次霧霾如此嚴重，有可能受到更大范圍污染源的影響。

　　“氣象條件的變化有可能引發地區性的污染濃度峰值。像北京這次嚴重霧霾，不像是污染源突然高過往年，而是即使京津冀減少了產能，污染物還可以因為氣象條件從山東、江蘇、山西、河南、安徽等地傳輸過來。在北京地區積壓造成新的峰值。”蔣大和對記者說，北京是26日開始霧霾加重的，到11月29日還在原來嚴重的程度內。反而是11月30日、12月1日，PM2.5濃度上升到新的峰值。“我認為可以懷疑山東、山西、河南、安徽的污染物向北輸送影響到了北京。”

　　蔣大和告訴記者，11月26日~29日這幾天的天氣條件，PM2.5很難被清除掉，容易被輸送和積累。

　　河北、山東等地的霧霾成因與燃煤采暖關系不小。也就是說，北京此次遭遇強霧霾天氣，燃煤排放污染物的積累和輸送難脫干系。

　　環保部近日組織對北京、天津以及唐山、廊坊、保定、滄州等京津冀大氣污染防治核心區散煤潔凈化工作進行了專項督查。督查發現，煤質不達標仍舊是焦點問題之一，此次環保部隨機抽查10家集中供熱企業，7家儲煤煤質沒有達到非電工業用煤標準。

　　據住房城鄉建設部城市建設司一位負責人介紹，供暖只是壓垮空氣質量的最后一根稻草。表面看是供暖導致霧霾，但根子還是供暖結構和消費模式不合理。我國北方絕大部分地區城鎮和農村建筑的采暖是依靠燃煤，而且存在大量低質煤。城市大院、農村民宅使用的獨立小鍋爐比較多，污染物的排放就比較大。

　　煤炭清潔利用，成本是瓶頸

　　一個當前無法改變的事實是，我國是世界最大的煤炭生產和消費國，年消耗量約在40億噸標煤上下，燃煤在我國能源結構中仍占約65%~70%。

　　資源稟賦決定了我國煤炭產業的出路在于實現煤炭的清潔高效利用。今年兩會以來，“煤炭潔凈利用”開始為人們熟知和關注，而如何加快潔凈煤的發展和有效利用，更是人們關注的焦點。

　　一般意義上的煤炭“清潔”主要是指將煤炭中的灰分、硫分和其他有毒有害元素的去除，一般要經過洗煤和脫硫脫硝這兩個技術步驟。否則這些有害物質遇到高溫會氧化，一旦進入煙氣中就成了污染物，再凈化的成本更高。

　　在不多的擁有藍天的日子里，“APEC藍”“閱兵藍”讓人印象深刻。然而這些短暫的北京藍的背后是限煤和限排。中國工程院院士曹湘洪曾在接受《中國科學報》采訪時指出，要解決煤炭利用中的污染問題，不應僅停留在“限煤”方面，發展煤炭清潔利用更是關鍵舉措。

　　據曹湘洪介紹說，在我國煤炭消耗結構中，大中型火力發電廠等“用煤大戶”每年燒掉約80%的燃煤，其余20%煤炭被小鍋爐或居民用于餐飲、取暖。

　　“‘用煤大戶’用煤情況相對集中，所以更容易做到對其進行污染控制。為此，我們應著力于借助清潔利用技術，治理‘大戶’用煤的污染問題。”曹湘洪說，目前利用IGCC技術，火電站尾氣已經達到近零排放的清潔程度。

　　相比于常規燃煤發電技術，整體煤氣化聯合循環（IGCC）電站具有發電效率理論值高（實際值因為系統不穩定、個別電站的好壞差距相當大）、空氣污染物排放低等特點。因此，IGCC也被業界認為是潔凈煤發電技術中的關鍵和希望，是煤炭的“救世主”，有望“曲線救國”。

　　然而，盡管IGCC的前景幾乎無人質疑，但高成本卻使其飽受爭議。據一位不愿透露姓名的業內人士指出，雖然IGCC電站目前并不穩定，甚至同一座電站在不同期間的發電效率變動也很大，但IGCC目前最大的障礙仍舊是成本。

　　位于天津濱海新區的臨港工業區的華能天津“GreenGen”電站示范工程是中國第一個，也是目前唯一的IGCC 電站，根據財經國家新聞網的報道，當前華能IGCC電站的投資估計已經達到了每千瓦13000~14000元人民幣。現在IGCC電站的上網電價一度電約0.5元，但電價成本卻接近0.9元。據華能內部人士透露，目前IGCC電站不僅賠固定資產的折舊，也賠變動成本，“基本上一個月虧一億元”。

　　谷歌公司曾在2007年時提出了“Re < C”的愿景，希望借由發展技術讓可再生能源變得比煤炭更便宜。然而，隨著IGCC潔凈煤技術的發展，意外反向地“實現”了“C > Re”，即如果未來燃煤發電采用IGCC技術，那么燃煤發電就會比可再生能源還要貴得多。

　　據了解，華能天津GreenGen的發電成本已經比風力發電貴一倍，跟太陽光伏發電成本接近。而美國兩座最新的IGCC電廠造價比GreenGen還要高幾倍。按這樣的趨勢發展下去，“C > Re”多少有點諷刺。

　　中科院大氣物理所研究員王庚辰在接受《中國科學報》記者采訪時說，目前在煤炭清潔利用方面，發展了許多脫硫脫硝的技術手段，有些技術很成熟。只不過這些技術限于成本等因素，并沒有被很好地使用。

　　“環保意味著成本增加，這對于大型企業而言或許還可以承擔，但對更多的小型企業來講就難以承受。”王庚辰告訴記者，許多小企業明知道上面來查，還是我行我素。“為什么？他們也沒辦法，成本高可能是邁不過去的一道坎。”

　　替代煤炭，地熱供暖或是契機

　　煤炭清潔利用有瓶頸，再找辦法就是替代了。

　　早在今年5月，國務院副總理張高麗在京津冀及周邊地區大氣污染防治協作機制第四次會議上就曾強調，全力推進燃煤控制，一手抓煤炭減量，一手抓散煤替代。

　　冰島首都雷克雅未克是目前世界上最清潔的首都之一。然而，人們或許難以想象，就在上世紀90年代，雷克雅未克的上空也被霧霾所籠罩。1970年，雷克雅未克實現99.8%的住宅采用地熱系統供暖，全市區90%的能源來自地熱。2008年，雷克雅未克成為國際知名的環境友好型城市標桿。

　　中國地熱物理學會地熱專業委員會主任、中科院地質與地球物理研究所研究員龐忠和告訴《中國科學報》記者，冰島成功利用地熱供暖的模式，在中國也有樣板，就在距離北京不遠的河北雄縣。

　　龐忠和介紹說，“雄縣地熱城”是中科院地質與地球物理所和中石化綠源公司科研合作的成果之一，是利用“大型巖溶熱儲”地熱資源實現規模化城市供暖、打造無煙城的國家示范工程，是河北版圖上為數不多的一抹綠色，被譽為“雄縣模式”。

　　“地熱能是我們腳下踩著的寶，京津冀地區地熱資源豐富，開發出來用于冬季供暖的話，能夠為減少霧霾解決一部分問題。”龐忠和告訴記者，現在地熱供暖在技術上已經沒什么阻礙了，隨著淺層地熱產業規模的形成，成本也會降下來。

　　今年11月，北京市地勘局、北京市地熱研究院近日在通州西集地區打出了本市第三眼水溫高達92℃的地熱井，出水量也超出預想。據測算，西集地區的地熱資源若充分開發，將足夠為300多萬平方米的建筑清潔供熱。北京市政府領導考察后希望新的北京政府辦公樓能夠用上地熱供暖。

　　無獨有偶，即將建成的北京第二機場也明確了未來要用地熱來供暖。

　　“習主席在巴黎氣候大會作出2030年減少碳排放的政府承諾，也給我們提出了要求。現在霧霾又來得這么兇猛，我認為地熱的推廣力度還需要再加強。”龐忠和對記者說，淺層地熱到處都有，現在該產業每年以十幾個百分點的速度在增長。

　　“我們算了筆賬，”龐忠和說，“整個中國的地熱能——包括淺層熱、水熱和深層熱如果都利用起來，每年應該能夠超過10億噸標準煤的利用量。”現階段中國能源消費的年消耗量約在40億噸標煤上下。替代10億噸標煤的概念，就是20%以上能源為清潔能源，空氣污染將減少近1/4。

　　“這值得舉國家之力去做。”龐忠和指出，地熱資源雖然說不上取之不盡用之不竭，只要前期調查評價工作到位、設計到位，合理把握開采量，是可以做到持續利用的。

蔣志海制圖

　　專家觀點

　　中國工程院院士曹湘洪：

　　要解決煤炭利用中的污染問題，不應僅停留在“限煤”方面，發展煤炭清潔利用更是關鍵舉措。

　　中國地熱物理學會地熱專業委員會主任龐忠和：

　　地熱能是我們腳下踩著的寶，我國許多地方地熱資源豐富，開發出來用于冬季供暖的話，能夠為減少霧霾解決一部分問題。

　　鏈接

　　氣候大會前 煤炭“遭人嫌”

　　當地時間11月18日，英國能源和氣候變化大臣Amber Rudd在公布英國新的能源發展方向和能源政策時表示，英國政府計劃到2023年限制燃煤電站使用，到2025年將關閉所有的燃煤電站。

　　目前，煤炭發電占英國電力的近三分之一。聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2014年的報告中稱，持續增長的煤炭消耗帶來的二氧化碳增加，使得地球溫室效應加劇。與此同時，煤炭的燃燒產生二氧化硫和其他一些有毒化學物質不僅威脅著人類肺部健康，還導致了建筑物結構的損傷以及海水的酸度增加。而根據某種計算方式，煤炭發電廠所排放的輻射物質甚至比核電廠所排放的還要多。

　　“對于發達經濟體來說，如英國，依靠污染嚴重、50歲‘高齡’的燃煤發電站是不能讓人滿意的。以煤炭為原料的火力發電站不是未來。我們需要構建新的能源基礎設施，來適應21世紀。”Rudd說。

　　“我們要確保英國有安全、充足、可供給的能源。這些是家庭、企業現在和未來能依靠的。英國正在解決投資不足、老化的電站，代替以可靠，效率高能減少碳排放的電站。”Rudd在新聞發布會上稱。

　　除了英國政府，一些發達國家也在行動。今年8月份，奧巴馬公布了他所稱的有史以來抗擊氣候變化的“最宏大、最重要”的一步——《清潔能源計劃》的最終版本，將減少美國對煤電的依賴程度，同時進一步發展風能、太陽能等可再生能源。這也是2014年11月奧巴馬訪華時，中美共同發表的氣候聲明中的承諾。據估計，為了達到這一目標，數百座燃煤發電站將被關閉。

　　此外，加拿大的安大略省也在2014年宣布，全省已關閉所有燃煤電廠，這相當于700萬汽車停止行駛，對環境有更大改善效應。

　　然而，“告別煤炭”在能源上的支出將是印度、非洲這樣的發展中國家所難以承擔的。貧窮問題也同樣危害著發展中國家居民的生命安全，而緩慢的經濟增長更將拖累其領導人在能源問題上作出改變。

　　值得一提的是，在這次的氣候大會上，中國再次承諾2030年單位GDP的二氧化碳排放比2005年下降60%~65%，2030年非化石能源比重提升到20%左右，2030年左右化石能源消費的二氧化碳排放達到峰值，2030年森林蓄積量比2005年增加45億立方米。（趙魯 整理自網絡）

　　地熱能 有潛能

　　在可再生能源大家族中，地熱是唯一的來自地球內部的能量。我們的地球正處于“壯年期”，地心溫度高達4500℃，因此能量巨大。由于人類利用的熱量很小，地溫一般可以在相同的時間尺度上恢復，因而地熱能是可再生能源。并且，地熱能是一種清潔的能源，基本上不污染大氣，也不排放溫室氣體。

　　盡管地熱能具有巨大潛力和顯著的優勢，但是由于技術發展水平及政策等因素的制約，目前它在能源結構中發揮的作用仍然較小。

　　不過，未來地熱能可望發揮很大作用。近年來，國際能源署（IEA）、政府間氣候變化組織等先后牽頭制定了世界地熱能技術路線圖，充分肯定了地熱能在未來能源構成中的重要地位。

　　地熱能分為淺熱、水熱和干熱3種主要類型。其利用方式包括發電和直接利用兩個主要方面。考慮到技術上的差異，IEA的路線圖僅包括水熱能和干熱能開發。根據目前的評價結果，水熱型地熱能的電力資源量為每年45EJ（或12500TW·h），這個數字相當于2008年全世界發電量的62%。而直接利用的地熱資源量為每年1040EJ，相當于289000TW·h，這個數字是2008年全世界用熱量的6.5倍。

　　此外，干熱巖地熱資源的開發潛力巨大。盡管目前尚未作出全球總量的評價結果，但是，美國和中國的數據已經表明，這個量也將是個天文數字。據美國麻省理工學院的評估報告，美國在深度3.5~7.5km、溫度150~250℃范圍內具有約1330×104EJ的巨大熱量資源，只開發這些資源的2%，就相當于2006年美國一次能源消耗量的2600倍。

　　目前，全球共有78個國家利用地熱能，其中27個國家擁有地熱發電廠。截至2010年，全球地熱發電的裝機容量為10.7GWe。全球地熱直接利用的裝機容量達到50.1GWt，約為地熱發電的5倍。以1995~2010年為例，世界地熱直接利用的增長率達到13%，其中淺層地熱能的貢獻比較大。目前這一增長率仍在保持。

　　中低溫地熱發電技術在中國擁有悠久的歷史，積累了豐富的實踐經驗。20世紀70年代初，我國先后在廣東豐順、山東招遠、遼寧熊岳、江西溫湯等地建成試驗性地熱電站。這些地熱區熱水的溫度低，均屬于中低溫地熱，大部分采用一次擴容發電，僅有江西溫湯采用雙工質循環。目前，已建成30多年的廣東豐順地熱電站仍在運行。