特大城市天然气规模化利用的环境保护效益-.pdf

2 0 1 2 第6 卷 第3 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s T e c h n o l o g y a n d Ec o n o my Vo 1 ． 6． N O． 3 J u n ． 2 0 1 2 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／j ． i s s n ． 2 0 9 5 1 1 3 2 ． 2 0 1 2 ． 0 3 ． 0 0 2 特大城市天然气规模化利用的环境保护效益 张中秀 中国城市规划设计研究院，北京1 0 0 0 3 7 摘要 能源结构性污染是影响我国城市环境空气质量的主要因素之一。优化能源结构，提高天然气作为清 洁能源的使用比例，能够有效降低大气污染物和温室气体的排放强度。介绍了不同用户使用天然气替代煤炭后粉 尘、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等污染物和温室气体的减排效果，对天然气规模化利用中储气调峰、供气安 全、价格政策等问题提出了建议。 关键词 天然气能源结构节能减排环境保护特大城市 中图分类号F 4 0 7 ． 2 2 文献标识码 B 文章编号2 0 9 5 1 1 3 2 2 0 1 2 0 3 0 0 0 7 0 3 0 引言 特大城市具有 国际化的特征 ，人居环境要求与 世界接轨 。我国清洁能源 占一次能源消费总量 的比 重偏低 ，能源结构性污染严重。控制大气污染物排 放 ，改善环境空气质量 已成为当前城市环境污染治 理 的首要 问题。在特大城市 中结合天然气 的推广使 用 ，降低煤炭消费总量 ，实现能源发展 的清洁化和 低碳化 ，有利于改善环境质量 、保障群众健康。 表 1 国内外城 市空气 P Ml O 指标对比表 注国内城市数据为2 0 1 0 年值 ，国外城市数据为2 0 0 9 年 1 特大城市规模化利用天然气的必要性 值 伦敦为2 o 0 8 年 值 。 我 国以煤为主体 、清洁能源比例偏低 的能源利 用结构特点是造成大气环境污染的主要原 因。特大 城市人 口密集 、交通拥挤 ，燃煤排放 、机动车尾气 和扬尘等污染造成城市大气环境较差。京津沪渝穗 5 市的空气可吸人颗粒物浓度 P M1 0 年 E t 均值与纽 约、伦敦 、东京等 城市的对比如表 1 所示 。可 见 ，我 国特大城市的环境空气质量距 离建设 国际化 大都市 的要求还有较大差距。 面对 日趋严重的环境约束 ，国家提 出了合理调 控能源消费总量 ，实施能源结构战略调整 ，提高能 源 利用 效 率 的要求 [3 1 。特 大城 市作 为 国际 化 大都 市 ，必然将实现低碳化发展 ，客观上要求加快能 源结构调整，提高清洁能源使用比例，控制污染物 排放 总量 。当前非化石能 源的起点较低 ，还不足 以 规模化利用 。在化石能源 中 ，天然气的污染物排放 量最低 ，提高天然气在能 源消费 中的 比重在 当前是 最为现实的 [ 5 1 。伦敦市和北京市通过大规模利用天 然气 、减少燃煤消费改善城市大气环境质量 ，都取 得了较好的效果 。 2 天然气利用的减排效果 在 特 大城 市 中推广 利用 天然 气 ，优化 能 源结 构，能够减少污染物和温室气体的排放 ，实现经 济 、能源与环境的协调可持续发展 。对于不 同类型 的用户 ，由于天然气的利用方式不 同，被替代对象 的排放性能也不同，因此应该分别计算减排效果。 收稿 日期 2 0 1 1 0 31 4 金项 住房干 城 乡建设邙科学技术项H汁划软科学研究项 F { 2 0 0 9 一 R1 ～ 1 “ 城市能源评价指标体系研究” 。 作者简介张巾秀 1 9 8 4一 ，博上， I 师，从事城『 『J - zH_ ,bb 源系统规划设计 j 研究工作。E - m a i l z h a n g z h m g x i u g m a i l ． o m 天然气技术与经济 ／ 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第6 卷 张中秀特大城市天然气规模化利用的环境保护效益 第3 期 2 ． 1 发电用户 2 ． 3 工业用户 考虑到电网容量、用电的经济性与可靠性等因 素，特大城市本地电源率一般需要保证在3 0％以 上 。随着城市产业 的发展 、居 民生活水平 的提高 ， 未来一段时间内城市用电负荷仍将保持快速增长 ， 由此 产生 的 电力 缺 口部分需 通过建 设本 地 电源解 决。由于在环境保护方面存在较大压力，我国各特 大城市原则上已不再布局新的纯燃煤电站，新建电 厂将以燃气电厂、热电联产项 目为主。燃气轮机发 电效率可达到 5 0％一 6 0％，明显高于燃煤机组的 3 5 ％～ 4 5 ％，天然气 中的硫 、碳 、杂质含量远低于煤 炭 ，燃气 电厂低氮燃烧和烟气脱硝技术也 已发展 成 熟 ，因此天然气发电的减排效果显著 。以2 0 1 0 年燃 煤 电厂排放绩效指标二氧化硫 3 ． 0 8 g ／k W h 、氮氧 化物 2 ． 0 6 g ／k W h 、烟尘 0 ． 4 g ／k W h 、二 氧化 碳 8 5 1 g ／ k W h 作为参照 [6】 ，使用天然气后的实际减排 量如表 2 所示 。 表2 1 m 天然气替代煤炭发电的减排量表 2 ．2 供热用户 近年来 ，为改善城市 空气 质量 ，北京 、天津 、 石家庄 、乌鲁木齐、西宁等北方城市逐步开展了城 市集中供热的 “ 煤改气”工程 ，除热电联产供热 外 ，部分供热锅炉房燃料由燃煤改为燃气，减少大 气污 染物 低空 排放 和煤灰 、煤 渣 、运 煤造成 的污 染。不同规模的燃煤供热锅炉在热效率、除尘和脱 硫效率等方 面相 差较大 ，改用天然气后 的减排效果 如表 3 所示。 表3 1 m 天然气替代燃煤锅炉供热的减排量表 8 ‘ ／ N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o m y 工业用气 主要用于生产工艺 中的冶炼 、熔 化 、 退火 、干燥 、烘烤 、熬制等 ，近年来也 出现了工业 园区的燃气热 电联产能源站项 目。天然气燃烧效率 比煤高，燃烧过程易实现 自动控制，烟气余热可回 收利用 。工业用户采用天然气后 ，燃烧污染物排放 量显著降低 ，对改善大气环境有重要作用 。工业用 气的减排效果与工艺特点、生产规模等有关，可按 表4 进行估算。 表4 1 m 天然气用于工业替代煤炭的减排量表 2 - 4 居民和商业炊事用户 居 民和商业 用户 用气 主要 用 于炊事 、制 备热 水 ，替代小 煤炉 、液化石 油气 、人工 煤气 和 电力 等 。其中 ，液化石油气和人工煤气属气体燃料 ，其 燃烧效率和污染物排放与天然气基本相 当；天然气 替代电力的环境效益主要体现在对发电所需的一次 能源替代 主要是煤炭 。居 民和商业炊事用户用气 替代煤炭的减排量如表5 所示。在实际计算中，应 根据被替代燃料的构成比例综合计算减排量。 表5 1 m 天然气用于居民和商业炊事替煤的减排量表 17 1 2 ．5 汽车用户 随着特大城市机动车燃油质量和尾气排放标准 的不断提高，特别是 “ 国四”标准的实施，燃油机 动车和燃气机动车 的二氧化硫和氮氧化物排放水平 已基本趋同，烟尘和二氧化碳减排量可分别按照 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第3 3 期 天然气技术与经济 宏观研究 O ．0 4 g ／ m 和7 1 0 g ／ m 计算。 3 天然气规模化利用的几个问题 3 ． 1 季节调峰问题 采 暖 、热 电厂用户用气 的季节不均 匀性较强 ， 此类用户 比例偏大将造成冬季用气峰值 负荷高 ，调 峰压力大 。如果季节调峰 问题不能妥善解决 ，将造 成部分用户断气或限供，带来负面的社会影响。 我国目前地下储气库建设工作滞后 ，无法满足 下 游城市 的调峰需求。在未来较长时间内 ，即使上 游 供气 商加 快地下 储气 库建设 ，调峰 能力有所 增 强 ，能够支持特大城市的调峰量一般也不会超过总 供气量 的 1 5％。超 出上游可调节范 围后 ，城市须 自 行 建设 地下储 气库 、大 型 L N G储 罐等季 节调 峰设 施 ，投资大、成本高、使用效率低，造成一定的资 源浪费。因此 ，对供热 、电厂用户的发展应稳步推 进 ，保 障用气结构的均衡配置 ，从需求 侧减轻季节 调峰压力。 3 ． 2 供应安全问题 天然气作 为基础能源供给的一部分 ，与居 民用 气 、供热 、供 电 、汽车加气和工业 生产密切相关 ， 影 响面大 。作为 国际化大都市 ，不能承受中断的风 险。为此 ，应将应急气源作为重要的战略物资进行 储备 ，并制订相关应急预案和配套政策 ，保障在上 游气 源发生不可预见事故时 ，城市有气 可供 。按照 国际惯例，天然气储备天数一般为1 5 ～ 3 0 d 。 上海市较早开展此方面工作 ，依托 五号沟 L N G 事故气源备用 站和洋 山港 L N G接收站 ，全市城市燃 气用户应急保障天数 已达到 1 5 d 。 3 _ 3 价格补贴 问题 目前 我 国天然气价格 比等热值煤 高 3 O％～ 4 0％，随着定 价机制 、资源税费的改革 以及进 口天 然气量的增加，未来价格仍有可能上涨。在大规模 推广天然气的过程 中 ，市场 自身缺乏经济动力 。天 然气利用在节能减排方面 的效益是直接 的 ，但在经 济方面 的效益是间接 的，因此需要政策 引导和财政 转移补贴。 天然气利用带来的二氧化硫减排指标用于支持 新兴 工业 发展 ，空气 环境 改善 带来 的城 市形象 提 升、人才集聚和产业升级都能够带来 G D P 和财政收 入的增加 。从 国家和政府角度 出发 ，这部分经济收 益应 当有一 部分用于天然气 发 电、供热价格 补贴 。 同时 ，应 出台天然气分布式能源 热 电冷 三联供 、 汽车 、空调等应用的配套政策 和鼓励措施 ，引导天 然气合 理高效利用 ；发挥财政资金 的引导和杠杆作 用，拓宽投融资渠道，保障项目建设和运营。 4 结束语 当前我国特大城市环境空气质量改善要求 日益 提高 ，走 清洁化 、低碳化的能源 可持续发展道路势 在必行 。近年来 ，很多大城市 已开展 了创建无燃煤 区的工作 ，煤炭逐步退出中心城 区 ，天然气利用成 为建设 生态 、低碳城市 以及 节能减排 、环境保护工 作的基础支撑。 天然气 规模化 利用应稳步推进 ，不但需 要妥善 解决气 源 、市场 、调峰和管网建设 的问题 ，而且还 需要在优化用气方式、保障供应安全、完善配套政 策等方面进行深入探索和研究。 参 考文献 [ 1 ]中华人民共和国国家统计局． 中国统计年鉴 2 0 1 1 [ M] ． 北 京中国统计出版社，2 0 1 1 ． [ 2 ] Wo r l d H e at h O r g a n i z a t i o n ．U r b a n o u t d o o r a i r p o l l u t i o n d a t a b a s e S e p t e mb e r 2 0 1 1 l D B ／ O L ] ． h t t p ／ ／ w w w．w h o ． i n t ／ p h e ／ h e a h h t o p i c s ／ o u t d o o r a i r ／ d a t a b a s e s ／ e n ／ i n d e x ． h t m1 ． [ 3 ]中华人民共和国国务院．国家环境保护 “ 十二五”规划[ E B／ O L J ． h t t p ／ ／ w w w． g o v ． e n ／z w g k／2 0 1 11 2 ／2 0 ／c o n t e n t _ 2 0 2 4 8 9 5 ． h t m． [ 4 ]戴星翼． 低碳发展 国际大都市的定位以上海为例[ J ] ． 探索与争鸣，2 0 1 1 ，2 7 6 5 7 6 0 ． [ 5 ]童晓光． 大力提高天然气在能源构成中比例的意义和可能 性[ J ] ． 天然气工业，2 0 1 1 ，3 0 1 0 1 - 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