废弃甲烷性气体利用中国发展分布式能源的另一个战略方向

　　摘要：分布式能源是一种崭新理念的能源利用系统，正是因为她是一件新生事物，世界各国和各个不同的组织都给予了意义近同，但提法有所差异的定义。我们注意到有不少人采用了这样一种定义--On-site Power，及"现场发电"--在"需求现场"或"资源现场"的，小型化或模块化的，因地制宜的能源综合利用系统。其目的在于：1、减少资源浪费；2、提高能源综合利用效率；3、降低输配电损失；4、减少用户能源成本；5、减少温室气体和其他污染物的排放；6、吸引能源用户直接参与节能和增加能源供应。

　　关键字：废弃甲烷性气体利用 分布式能源 战略方向

　　分布式能源是一种崭新理念的能源利用系统，正是因为她是一件新生事物，世界各国和各个不同的组织都给予了意义近同，但提法有所差异的定义。我们注意到有不少人采用了这样一种定义--On-site Power，及“现场发电”--在“需求现场”或“资源现场”的，小型化或模块化的，因地制宜的能源综合利用系统。其目的在于：1、减少资源浪费；2、提高能源综合利用效率；3、降低输配电损失；4、减少用户能源成本；5、减少温室气体和其他污染物的排放；6、吸引能源用户直接参与节能和增加能源供应。

　　由此，我们可以认为分布式能源实际存在着两个主要的战略发展方向：一个是在“需求现场”；另一个是在“资源现场”。

　　在需求现场，最具代表性的是安装在用户一侧的热电（冷）能源综合供应系统，其主要目的是实现“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”，这是世界著名的能源科学家，已故的吴仲华院士，1980年在为中共中央书记处讲课时精辟地总结提出了能源利用“十六字方针”。旨在通过对用户各种不同能源需求进行合理配置，扩大对能量温度的利用范围，提高系统火用效率最后达到节能目标。

　　除了需求现场之外，在人类的生产生活中还有大量的可以利用的能源资源“现场”，特别是一些小规模的资源和工艺过程的废弃资源，例如：废气、余热、余压等，由于在传统的，追求“重化工业”模式下的观念认为，这些废物“不具规模效应，没有工业化的开发利用价值”，使得大量能源资源被浪费，甚至进一步造成了环境的污染。

　　随着全球人口的不断增加，工业化国家群体的不断扩大，世界对于资源的消耗正在以前所未有的几何倍率在加速，资源急遽耗散，环境急遽恶化，整个人类的生存空间受到严重的挑战。资源短缺，特别是能源供应的瓶颈，加剧了国家之间的矛盾和猜疑，成为可能导致冲突的诱因。这一系列的问题使我们不得不改变传统的思维定式，需求一种更加有效的发展模式以延缓资源的消耗，拖延地球环境“平衡态”被打破的时间。因此，我们不得不建立新的发展观念，重视那些曾被废弃的资源。它们不仅是小规模的水能、风能、生物质能等可再生资源；更重要的是那些本应该加以综合利用的废弃资源，尤其是工业生产工程中废弃的可燃性气体、资源开采中伴生的可燃性气体、废弃物处理过程中间接产生的可燃性气体等等。因为这些资源可以较为低廉的代价转变为高价值的电能或高品位的热能，提供现代文明的直接动能，同时可以有效控制温室气体的增速。

　　减排与资源综合利用并举

　　科学家分析，在地球温室气体中，二氧化碳的含量占55％，甲烷17％。甲烷气体的温室效应是二氧化碳气体温室效应的24.5倍，也就是说排放1吨甲烷，等于排放了24吨以上的二氧化碳。2005年1月14日，由美国宇航局和欧洲宇航局联合放射的“惠更斯”号探测器成功地在土卫六登陆，证实了这颗被称为“泰坦”的土星卫星与40亿年前的地球环境相近，大气层中主要成分是氮气和甲烷，土卫六的表面温度低至-180℃，生命难以存在。如果我们继续肆无忌惮地排放温室气体，特别是甲烷，也可能有一天地球又恢复到当初的环境，地球的生物不得不重新进化一次，人类也许需要从三叶虫开始重新轮回一遭。尽管中国目前还不是温室气体最大的排放国，二氧化碳的排放总量还明显落后于美国，但是中国目前是世界甲烷气体最大的排放国，同时也是一个能源资源严重不足的国家。

　　中国是发展中国家，目前暂无须承担温室气体减排义务。但是，中国是世界上人口最多的国家，人均资源非常匮乏，几乎所有的资源都低于世界平均水平，中国的可持续发展必须解决好资源的利用效率问题。近年来，由于温室效应，造成全球气候异常，冰川消融，河流干枯，土地荒漠化，沙尘暴加剧等等，一些地区酷暑难熬，一些地区奇冷难耐，气候的变迁又增加了能源的消耗，进一步增加了温室气体的排放，使问题越演越列，陷入恶性循环。中国的国土环境恶化问题尤为严重，沙漠化、干旱、暴雨、地下水资源快速殆尽… …，自然灾害已经使中国成为世界上“全球变暖”的最大受害国之一。减排温室气体对于中国已经不仅仅是一个“义务”问题，而是一个我们该不该“自掘坟墓”的问题了。

　　实际上，中国政府和许多企业已经开始行动，最近全国人大顺利通过的《可再生能源法》就是最好的一个例证。《可再生能源法》对于中国是一个里程碑，因为它第一次确定了“强制收购”的原则，符合国家标准的可再生能源，无论是电力、燃料，还是热能，垄断经营企业必须按照政府核定的价格全部收购，否则不仅要补偿项目投资者的经济损失，还要受到政府的罚款惩处。这对于那些由各级政府所有的国有资本把持的垄断部门而言，无疑是一次历史性的跨越。

　　然而，从《节约能源法》到《可再生能源法》，中间失缺了一个关键的环节--“资源综合利用”。将一切可以利用的资源，特别是能源的综合利用问题用法律形式确定下来，以代取作为法规的国务院1996年发布的36号文件--《关于进一步开展资源综合利用的意见》，以及其他相关部委的一系列《规章》和政策，并沿用《可再生能源法》确立的“强制收购”原则。

　　在资源综合利用工作中，甲烷性废弃气体的回收利用应该是重中之重。因为，与一氧化碳或氢气等资源比较，甲烷热值更高，使用更便捷，他们不仅是非常宝贵的优质可燃性气体燃料资源，同时，对于温室气体减排意义非凡。

　　资源总量知多少

　　甲烷性废弃气体主要包括以下几个方面，其中有的资源属于可再生能源，但大多资源应属于资源综合利用项目：

　　煤质性可燃性气体：煤层气、矿井瓦斯、焦化煤气（冶金焦炭和化工焦炭）、煤化工工艺过程废气等。此外，地下气化气、高炉煤气、转炉煤气和煤化工伴生气体等废弃可燃性气体，但是后者甲烷含量较低，主要成分是一氧化碳或氢气。

　　石油质可燃性气体：石油伴生气、小规模天然气田、炼油过程伴生气等，在这些气体中不仅有甲烷，还有大量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷，以及气体可燃性气体。

　　生物质可燃性气体：工业沼气（工业生产废弃物处理过程沼气）、城市沼气（垃圾填埋、污水处理、粪便及泔水处理过程沼气）、生物沼气（养殖场、水生植物和植物制气）。植物热解气化等也属于生物质可燃性气体，但主要成分是一氧化碳。

　　上述资源总量非常巨大，初步估算折合1100亿立方米天然气资源的能量，如果采用分布式能源系统进行热电联产，按照发电效率35％，供热效率50％，这样一个较为理想的状态估算，可以形成7500万kW的发电能力，相当于目前全国17％的装机容量；同时形成近1.1亿kW的供热能力，可以满足2～3亿人口的冬季采暖和夏季制冷，以及卫生热水的需求。

甲烷性废弃气体总量及可形成发电供热容量

　　上述资源仅是一部分可以利用的可燃性气体资源，此外，还有大量非甲烷性气体资源等。如果仅上述资源的利用得以落实，每年可以节约用于发电的煤炭1.32亿吨，用于供热的煤炭1.1亿吨，总计折合标煤2.42亿吨，相当于原煤3.388亿吨，为目前原煤产量的17.4%。

节约煤炭总量（标煤）

　　　这些资源不仅可以减少能源的消耗，还可以每年减少巨额二氧化碳当量的温室气体的排放。根据推算，如果能够利用这相当于1100亿立方米天然气的资源，可以减少4305万吨甲烷气体的直接排放，这相当于10.55亿吨二氧化碳当量，若减去这些甲烷自身燃烧所产生的1.58亿吨二氧化碳，约减排近9亿吨。如果将代替的3.388亿吨原煤也计算在内，按原煤含碳55％计算，合计6.83亿吨二氧化碳，总计减少排放15.8亿吨的二氧化碳当量。目前。承担减排义务的西方发达国家如果不能降低排放，达不到规定的义务减排量，就需要到发展中国家购买相应的减排份额，再按照国际市场的平均价格计算，每吨二氧化碳每年排放量若为10美元，就可以销售158亿美元的碳基金。针对我们为利用这些甲烷气体需要投入7521万kW的发电容量，每kW可以从发达国家得到1735元人民币的经济补偿。而目前国内主要厂家，例如胜动集团的燃气发电机组的单位kW价格也仅为2000元，也就是如果政策得当，使用者不需要投入大量资金，就可以将这些污染源物迅速转化为电力和热能。如果采用效率更高、更先进的进口机组，单位kW价格也不过增加一倍左右，用户都可以在很短的时间收回投资，迅速产生巨大的经济效益。

甲烷气体减排量（万吨）