破解能源短缺與空氣污染矛盾:使用新技術

　　近年來，我國頻繁出現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注。2013年，我國按照環境空氣質量新標準開展監測的74個城市中，細顆粒物PM2.5年均濃度為72微克/立方米，超過35微克/立方米的二級標準 1.1倍，僅拉薩、海口、舟山3個城市達標，環境空氣質量不容樂觀，大氣污染治理任重道遠。

　　機動車是空氣污染的重要來源，隨著我國家用轎車的快速發展，汽車產量和銷售量已達世界第一，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

　　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，一是工業污染排放強度高、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，加大了尾氣排放量；三是北方采暖的污染排放量大。當高排放遇到氣象條件不利，靜風、逆溫現象增多，空氣流動性差，污染物難以及時擴散，因此形成嚴重霧霾。

　　科技日報：面對這么嚴峻的大氣污染形勢，必須節能減排，那么該如何做好煤和油的文章?

　　金涌：首先應多買油、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，積極擴大國外石油、天然氣的穩定供應，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。根據工程院報告預測，到2020年我國石油供應的缺口可能在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煤炭，采用煤制油路線填補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，國際社會有強烈的批評聲音。權衡利弊，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%。在確定了市場經濟應成為主導的政策后，關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。石油主要用于生產汽油、煤油、柴油等液體燃料。2012年我國生產了2.82億噸成品油，有1.2億噸重質油原料是通過延遲焦化工藝獲得車用輕質油產品的，因而副產了數千萬噸石油焦(基本與煤同質)。一方面計劃用數千億元的投資建設煤制油裝置，另一方面又把重油變成數千萬噸石油焦，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油加工，可大大提高能源利用率。

　　如果通過煤炭生產氫氣，該能源轉化效率70%以上。用氫氣為重質油加氫，通過加氫裂化技術替代延遲焦化，僅此一項每年可多產出兩千萬噸的成品油，遠比增加兩千萬噸煤制油產能更合理。所以國家應鼓勵石化企業發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燃燒不完全，排出的細炭粒和未燃盡重質油蒸汽多，是城市灰霾的重要成分。

　　人們發現，含氧碳氫化合物燃燒完全，排氣污染少，適于用作清潔燃料。含氧化合物摻用燃料，可以促進烴類車用燃料燃燒，降低環境污染。如果在柴油中添加如聚甲氧基二甲醚DMM3—8等含氧化合物，還可促進柴油在氣缸內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使用。如果采用二甲醚部分替代柴油機燃料，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，氣缸內無需吸入大量低溫空氣(其中79%是不參與燃燒過程的氮氣)。每噸二甲醚開車里程數與柴油相同，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炭粒和重焦油蒸汽產生，對改善空氣質量，有更大貢獻。

　　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；遠景可替代數千萬噸的成品油。與此類似，甲醇汽油也有促進完全燃燒、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遲緩。隨著環保呼聲日益增大，推廣含氧化合物液體燃料一方面可以比煤制油節省數億噸/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。

　　發展電動汽車 開放加油站經營權

　　除了油外，還應如何推進機動車污染減排?

　　金涌：大力發展電動汽車。國際上的共識是交通工具采用直插式電動車最節能，而且污染完全可以集中治理。以煤超超臨界發電用于驅動電動車為例，煤電轉換效率可達45%，按電動機的電機效率75%估算，煤經電到驅動車輪的總能量轉換效率約為34%。對比煤制油的能量轉化效率為35%，汽油機的能量效率為25%，煤經合成油驅動燃油車的總能量轉換效率只有9%。因此煤的最合理的利用還要回歸發電。

　　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、防止霧霾等環境問題的關鍵。如果放開汽車加油站銷售渠道的壟斷，煤炭企業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。

　　如果煤化工企業有實實在在的經營銷售決策權，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創新，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。

　　環保部：機動車污染是造成灰霾的重要原因

　　中國環境保護部相關負責人今年1月表示，機動車污染已成為中國空氣污染的重要來源，是造成灰霾、光化學煙霧污染的重要原因，機動車污染防治的緊迫性日益凸顯。

　　環境保護部日前發布《2013年中國機動車污染防治年報》(以下簡稱《年報》)，公布了2012年全國機動車污染排放狀況。《年報》顯示，中國已連續四年成為世界機動車產銷第一大國。

　　《年報》數據顯示，2012年中國機動車保有量持續增長，達到22382.8萬輛。按排放標準分類，達到國Ⅳ及以上標準的汽車僅占一成，有7.8%的汽車還達不到國Ⅰ標準。按環保標志分類，“綠標車”占86.6%，高排放的“黃標車”仍占13.4%。

　　該負責人表示，隨著機動車保有量的快速增長，中國城市空氣開始呈現出煤煙和機動車尾氣復合污染的特點。由于機動車大多行駛在人口密集區域，尾氣排放直接影響群眾健康。

　　《年報》顯示，2012年中國機動車排放污染物4612.1萬噸，汽車作為污染物總量的主要貢獻者，其排放的氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)超過九成，碳氫化合物(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“黃標車”卻排放了58.2%的NOx、81.9%的PM、52.5%的CO和56.8%的HC。

　　據了解，國務院2013年9月批準發布的《大氣污染防治行動計劃》提出，要加強城市交通管理，對北京、上海、廣州等特大城市要嚴格限制機動車保有量。同時提升燃油品質，加速“黃標車”和老舊車輛淘汰，到2017年，全國范圍“黃標車”基本淘汰。