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推进能源技术革命需技术、金融和政策齐发力

来源: 发表时间: 2020-06-29

Advancing Energy Technology Revolution Requires Combination of Technology, Finance and Policy
推进能源技术革命需技术、金融和政策齐发力
■ 陈晓辉


推进能源技术革命需达成共识:首先,我们应该明确,煤炭和其他能源资源是中国长期需要依赖的战略能源资源。其次,保障国家能源安全和大气与污染的治理是各级政府的职责。其三,高耗能产业技术升级改造是先进能源利用技术的首选和低成本应用方式。其四,高耗能行业能源利用技术升级改造需要统筹规划
关键词:能源技术革命;大气与污染治理;统筹规划;扩大业务


Advancing the energy technology revolution requires a combination of technology, finance and policy. Firstly, we should make it clear that coal and other energy resources are strategic energy resources on which China has long relied. Secondly, it is the responsibility of governments at all levels to ensure national energy security and air and pollution control. Thirdly, the upgrading and transformation of high energy consumption industry technology is the first choice of advanced energy utilization technology and the low-cost application method. Fourthly, the upgrading of energy utilization technologies in energy-intensive industries needs overall planning.


首先,要系统解决能源生产、污染排放和各类废弃物的资源利用问题。这涉及煤炭的清洁高效利用、煤矸石固废处置和资源综合利用、城市城镇生活垃圾与生物质处置和能源利用、工业废弃物处置和综合利用、工业和医疗危废处置和能源利用等问题。其次,要综合解决现有工业生产过程中煤炭能源利用效率和污染排放问题,如现有燃煤发电等燃煤锅炉技术更新换代、落后的外热式焦化生产工艺和技术的升级换代、现有垃圾和生物质处置技术升级,以及工业与医疗危废的清洁安全处置技术应用等。这些工业方向和领域的能源与环保问题的解决,可以提高和优化全社会的能源效率、降低能源消耗和污染排放,并可显著提高国家能源安全。

能源资源利用与大气和环境污染

煤炭是中国的主要能源来源,每年用于发电和工业能源供应耗煤达二十几亿吨,实现煤炭的清洁高效利用是必须选择。而煤矸石、生物质、城市与城镇垃圾是对环境影响巨大的天量废弃物,每年折合标准煤约五亿吨,这是具有很高的能源利用价值的能源资源。其清洁高效利用,既可解决环境问题,释放被占用的土地资源,又可实现大量能源与资源综合利用。工业与医疗危废对人类健康和生活环境有直接危害,必须进行高效净化处置,而其所具有的能源成分可以得到清洁利用。这些是实现社会与经济可持续发展的重要基础和保障。

煤炭利用
煤炭在中国一次能源生产和消费结构中长期占70%左右。2018年,中国原煤产量为36.8亿吨,消费量则达39亿吨。在今后相当长一段时间内,煤炭仍将是中国的主体能源。中国能源消耗大致由五个方面构成:燃煤发电21亿吨;煤气化和民用7.9亿吨;煤焦化7.3亿吨;建材5.5亿吨;煤化工1.7亿吨。
其中燃煤发电行业的煤炭利用技术水平相对最高,已基本实现达标排放,但仍然需要进一步提高能源效率。而工业煤气化和民用、煤焦化、建材等成为当前需要集中治理的高能耗和重污染行业,虽然涉及众多行业领域和广泛的国计民生,但可以分为清洁能源利用和清洁加工利用两个领域,或焦化、气化和燃烧三个主要技术方向。利用先进煤焦化技术、煤气化技术和清洁高效燃烧技术,彻底解决煤炭清洁利用问题。政府应该在推动这些先进技术迅速工业化应用中发挥重要作用。

煤矸石危废处置与利用
作为煤炭开采和消费大国,中国现有煤矸石存量50多亿吨,相当于动力煤约6.5亿吨;每年煤矸石增量约3~3.5亿吨,相当于动力煤约0.39亿吨。这些煤矸石固废的处置和能源利用,可彻底解决煤矸石固废的大气与环境污染问题、民用与工业用节能减排问题,以及煤矸石灰渣的资源综合利用问题,并节约大量煤炭资源和开采。
目前,煤矸石的综合利用效率低,技术和技术力量较落后。由于煤矸石的热值低,现有煤矸石处置和能源利用方法,均采用煤矸石配以适量原煤后,以传统的直接固体燃烧的方式释放煤矸石的热能,其不仅存在热能效率低,原煤消耗量大,而且产生各主要污染物的量也很大,造成严重的大气污染排放问题和由此产生的污染物减排成本,影响煤矸石环境治理效果和企业与社会效益。

生物质处置与利用
中国生物质能资源广泛,可有效利用并可减少其对环境造成的破坏。在各类生物质资源中,林业木质剩余物的规模最大,每年可获得约九亿吨;其中大约3.5亿吨可作为能源利用,折合标准煤约两亿吨。农作物秸秆年产生量约为10亿吨,除部分作为造纸原料和畜牧饲料外,大约3.4亿吨可作为燃料使用,折合标准煤量后为1.7亿吨。
目前,中国国内生物质能源利用主要是利用直燃式锅炉系统实现生物质发电或供热,其能源效率低。

城市垃圾处置与利用
中国垃圾堆存量已达60亿吨,占用耕地5亿平方米。全国660个城市中有200个城市陷入垃圾包围之中。2019年,中国城市生活垃圾清运量达到2.04亿吨。垃圾焚烧是目前国内外普遍采用的垃圾处置和能源利用技术,全国生活垃圾焚烧处理能力为59.14万吨/日。然而,现有垃圾焚烧存在能源利用效率低和二噁英及其他污染物排放问题,难以满足城市与人民生活水平和生活环境可持续发展的要求。

工业危废处置与利用
2018年,中国200个大、中城市工业危险废物产生量为4643万吨,平均每个城市产量为23.2万吨,且增速非常明显。工业危废的产量巨大,且成分复杂,含有有毒有害材料,对人民生命健康和生活环境构成严重和直接的破坏性威胁。因此,须首先解决的是工业危废的严格净化处置问题;其次是其能源利用价值和其他可利用价值。工业危废直接焚烧是现常用的处置方法,存在产生二噁英污染排放问题。

医疗危废处置与利用
2016年,全国214个大中城市医疗废物产生量达72.1万吨,处置量72.0万吨。相比工业危废,医疗危废的产生量不大,但成分复杂,包括具有病毒和细菌等有毒有害材料,对人民健康和环境有害。因而,医疗危废首先需解决其严格的净化处置;其次是其能源利用价值和其他可利用价值。同样,因为采用的是常用处置方法,存在产生二噁英污染排放问题。

能源利用领域的现象和问题

以上所列能源资源的利用和环境问题,是国家长期面临和迫切需要解决的重大问题;也是国家能源资源结构、能源与环保技术、风险投资理念与环境,以及地方政府对国家重大技术方向的政策引导行动滞后等诸多方面因素导致的综合性问题的结果。解决这一综合性问题的关键,是如何有效实现先进能源技术开发和产业化应用、重大能源技术资金投入,以及政府对重大能源技术的政策支持。

节能减排与综合治理问题
笔者认为,工业大气污染是一个具有普遍性的问题,只有利用先进技术在“前端”大幅度提高能源效率,才能经济、有效、彻底地降低污染物的产生。当前,包括燃煤发电和煤焦化在内的工业大气污染治理模式,几乎都是在污染物产生之后,通过在“后端”添置的污染物减排装置实现减排。这种做法不仅污染物减排效率低、设备投资高,而且设备运行成本也高,导致工业生产能效低、生产成本和能源浪费高、经济和社会效益低。虽然高能耗行业早已对通过提高能源效率实现“节能”和污染物“减排”的技术路线形成共识,而且中国国内已有多项先进和成熟的清洁高效能源利用技术,但由于多种原因,这些绿色创新技术的推广应用受到严重制约,致使污染物排放问题不能得到有效解决。

能源资源利用与先进技术问题
先进的能源利用技术可以大幅提高能源效率,从不同的能源资源获得电能等清洁二次能源,更少产生污染物排放,实现能源的高效清洁利用。而现有的主要能源资源利用技术却普遍存在能源效率和污染排放问题,这些涉及燃煤发电、煤焦化、工业与民用燃煤热能供应、城市垃圾与生物质焚烧处理等行业和领域,大致可分为以下三类:
一是燃煤锅炉技术:其涉及燃煤发电和高耗能工业生产与民用热能供应领域,是主要的煤炭能源利用方式。现有各主要燃煤锅炉技术普遍以固体煤炭燃烧方式,实现煤炭的热能释放,其能源效率低,且污染气体排放严重。
二是煤焦化技术:现有煤焦化技术是一种低能效、高污染的煤炭资源利用工艺技术。由于采用的传统外热式焦化工艺和焦炉系统,其系统能源效率是现有大型工业生产工艺中能源效率最低的一种,是造成大气污染排放的元凶之一。
三是气化技术:该气化技术目前在中国国内处于领先地位,可有效解决煤炭和废弃物等固体焚烧方式的能源效率低和大气污染排放严重的问题。其在不同领域的应用,可有效解决煤矸石处置与资源利用、生物质能源利用、城市垃圾处置与能源利用、工业与医疗危废净化处置与能源利用等领域的能源效率低和污染排放严重的问题,以及垃圾焚烧和工业与医疗危废净化处理过程中产生二噁英的问题。

先进能源技术在推广应用中的瓶颈
目前中国国内已有高新技术企业具有上述三个方向多项国际领先的先进能源利用技术,但由于后面将要讨论到的多方面原因,它们还没有在各主要高耗能行业得到应用。
这些能源利用技术因具备以下五点先进性,已引起中国国内相关行业的关注与专家认可:一是具有比现有相应的能源利用技术显著提高的能源效率和污染减排效率。二是技术应用项目的规模平均投资与现有相应能源利用技术项目投资相比,持平或更低。三是技术应用基本不改变现有相应技术的工艺流程与辅助设备系统。四是技术应用可通过对现有相应技术设备系统的技术升级改造实现或新建。五是技术应用项目规模在保障项目经济性前提下,可满足不同规模用户的需求。

能源利用技术投资问题
能源行业和能源技术是关系任何国家能源安全的战略投资和发展重点。虽然先进能源技术的开发和产业化应用对于中国整体能源效率和能源技术水平的提高具有重要意义,特别是中国长期存在能源效率低和大气与环境污染问题严重的现状,属于需要国家重点关注和支持的领域,但由于技术开发时间长、技术示范项目投资比较大,且主要涉及能源等高耗能传统产业,很难获得中国国内相关产业投资和风险投资,也因此无法引入政策引导基金,严重限制了先进能源利用技术在中国的开发和工业化推广应用。

能源技术政策支持与政策实施问题
能源利用技术水平的提高和工业化推广应用直接影响中国的国家能源安全以及能源效率和技术水平的提高,是应该得到政府主导和重点支持的领域。由于能源利用技术开发投入大,在技术工业化推广应用过程中,技术改造示范项目投资成本比传统技改高,一般民企不愿意投入。中国的相关能源技术支持政策缺乏针对性,且行业减排标准是基于传统技术基础上制定的,因此很难让高耗能民企拿出真金白银去选择这种高于目前行业减排标准的先进节能减排技术,毕竟投资有风险。高耗能国有企业虽不计较投资成本,但其对先进技术反应冷淡的原因是他们投入的技术已是传统工艺路线中最好的,只是减排不彻底,没有解决二噁英问题,或能耗降幅小,投资回报期长,让他们否定已满足现在减排与降耗标准的技术而去选择投资更先进的技术,在目前看很难,至少缺乏改进的动力。能源安全与大气环境治理是关乎民生的大事,因此,政府应加快推进结构性改革,有的放矢地制定激励政策,引导高耗能、高污染行业企业投资和使用国际上更先进的技术。

现有可应用的先进清洁能源利用技术

在上述行业领域内,目前已有多项完成技术开发与技术国产化和工程化的国际先进、成熟的能源利用技术具备了工程应用条件。这些革命性技术的工业化应用,必将从根本上解决相应领域内长期难以解决的能源利用效率和污染排放问题,扩大中国的能源供应来源,提高能源利用效率和中国的能源安全水平。

燃煤锅炉技术和清洁煤炭利用
已经完成技术工业化的新型煤气化锅炉技术设备系统,采用先进的常压高温煤气化技术原理,实现煤炭在常压高温状态下清洁高效气化,并通过专有锅炉设备气体燃烧控制系统,完成热燃气的优化和超低氮氧化物燃烧,使燃煤锅炉系统实现优化和高效运行,可有效提高锅炉系统能源效率约30%和显著降低氮氧化物排放。其通过煤炭清洁高效气化、高效热能释放、低污染物排放,并利用锅炉的热交换系统实现煤炭的清洁高效热能吸收和转换,完成集中供热或发电。其可广泛用于煤炭能源利用的燃煤发电和热能供应等行业,以及不同规模的工业用和民用煤炭能源利用项目,如城市和城镇集中供热系统。预计每年可以中国国内节约动力煤6.5亿吨左右。

高效煤气化和清洁能源利用
先进的常压高温煤气化技术可以迅速替代现有各类低能效、高污染的传统常压煤气发生系统,为像化肥、玻璃、水泥和城镇集中供暖等不同规模和工艺技术过程的高耗能行业提供煤炭清洁利用技术解决方案。如果这些高能耗行业采用更先进的煤气化技术对其原有技术进行升级改造,则可显著提高能源效率,每年可为中国国内节约动力煤1.5亿吨左右,并可实现大气污染的有效治理。

内热式煤焦化和尾气污染治理
由于采用传统的外热式焦化生产工艺技术,煤焦化包括兰炭生产是中国大气污染的主要污染源之一,造成严重的能源浪费和大气污染排放。目前,中国国内已有先进的内热式煤焦化技术,可大幅度提高炼焦生产的能源效率二至三倍以上,并实现大气污染物近零排放。如果这一技术能落地应用,将会推进中国煤焦化产业的技术升级和绿色转型,预计每年可节能合动力煤达1.1亿吨左右,并彻底解决生产环节对大气污染排放的问题。

垃圾与生物质气化和能源利用
因城市垃圾成分复杂,现有垃圾焚烧技术不可避免地会产生二次污染,特别是二噁英。而先进的常压高温垃圾气化技术,使生物质和垃圾废弃物中的有机成分在“高温还原”环境下完成高温裂解气化,避免垃圾焚烧,从而有效解决垃圾处置的二噁英问题;实现生物质材料和城市垃圾的高效净化处理,同时限制和减少氮氧化物和硫氧化物的形成和排放。通过气化与高效气体燃烧直接耦合实现能源利用,每年可以完成相当于3.2亿吨动力煤的生物质和城市垃圾清洁净化处理和能源利用。

工业与医疗危废处置和能源利用
国际先进的工业与医疗危废净化处理与能源利用技术,是利用成熟的常压高温气化技术和设备系统,实现固体、液体、气体危废和VOCs中有机成分和有毒有害成分在无氧的“高温还原”环境中的高温裂解,避免二噁英的产生、限制和减少氮氧化物等其他二次污染物产生,并可实现高效能源回收利用,生产热能或电能等二次能源。

建立能源资源清洁利用可持续投资和发展的政策环境

丰富的可利用能源资源和先进的能源利用技术是能源安全的重要条件和基础,在进入产业化示范阶段时,只有政府推动示范项目的政策支持力度足够大、激励手段足够到位,政府引导资金和社会资金才敢于投资、敢于试错。一旦产业化示范项目成功,在中国集中精力办大事的体制优势下,推广进入快车道则是没有什么悬念的事情。那么,有效解决能源资源清洁高效利用与环境和大气问题,并最大程度地提高国家能源安全水平就不是一句落不到实处的空话了。根据笔者在推广中的实践体会,建议如下:

建立和形成广泛共识
首先,我们应该明确,煤炭和其他能源资源是中国长期需要依赖的战略能源资源。煤炭将在中国能源供应中长期发挥重要作用是客观现实,因此,煤炭资源清洁利用技术应用就应该是实现能源供应安全战略和解决大气污染问题的核心;其他能源资源的清洁高效利用具有同等重要的能源生产和环境与大气污染治理作用。
其次,保障国家能源安全和大气与污染治理是各级政府的职责。在关系国家能源安全和大气污染治理的重大问题上,政府应主导和推动相关先进能源利用技术的工业化推广,由中央和地方政府共同承担先进技术首次工业化应用的工程技术的投资风险;因为那些只有高新技术而资金匮乏的中小型高科技企业根本没有资金能力去承担首个示范项目的投资风险。只有这样,先进技术才能尽快完成产业工艺路线,才能在相关行业迅速推广,才能彻底解决国家的能源安全和大气与环境治理问题。
其三,高耗能产业技术升级改造是先进能源利用技术的首选和低成本应用方式。先进能源利用技术的重要特征之一是其实施和应用成本要低于或至少等同于现有技术,可以通过对现有技术的低成本技术升级改造实现。只有这样,才能大幅度提高中国工业和能源技术水平和国际竞争力。
其四,高耗能行业能源利用技术升级改造需要统筹规划。高耗能行业和企业能源利用技术升级改造会改变该行业和企业的产品结构和地方清洁能源供应及相关产业结构。为实现高耗能产业技术升级改造和绿色转型的效益最大化,地方政府要积极参与和引导相关产业与清洁能源产业结构调整优化和设施建设;使高耗能产业的技术升级,既能有效解决地方大气污染问题和清洁燃气供应问题,又能优化地方产业结构,促进和扩大就业与经济可持续发展。

制定政府专项支持政策和措施
一是做出科学和专业的分析和决策。尽快组织相关行业专家,对包括钢铁冶金、煤焦化、煤化工、清洁能源等各主要高耗能行业,以及对地方“煤改气”和清洁燃气供应、能源与产业结构与社会和经济效益等进行全面和深入的综合评价,确定国家对于高耗能行业大气污染治理与技术升级、绿色转型的技术和发展方向,选择和确定先进能源利用技术;并制定强有力措施进行工业推广应用,集中解决能源资源利用和环境与大气污染问题。
二是制定更为严苛的减排标准,倒逼传统高耗能企业绿色转型。现有高耗能行业和企业的生产工艺和能源利用技术并不理想,虽可达到当前国家能源效率和环保排放标准,但因标准的不断提高而疲于反复对减排系统进行修补和持续投入。为此,政府相关部门应依据当前各项先进能源利用技术的能源效率和污染排放指标,制定更为严苛的国家标准,倒逼传统企业绿色转型,也以此杜绝相对落后的能源利用技术进入企业而导致能源浪费和大气污染。
三是有力推动和促进先进能源资源利用技术的工业示范项目落地。推动各项先进能源利用技术的工业示范会对高耗能行业、金融机构和社会资本生产巨大的启示和推动作用,使得先进技术应用和绿色产业投资的正循环作用能够有效解决能源浪费和大气污染问题。对于愿意利用先进技术进行先行先试的传统高耗能企业,建议国家发展与改革委员会制定允许先行先试技改立项的政策支持,对示范结果达到突出节能减排标准的项目予以国家重大工程技术工业化项目的形式和资金支持力度,积极推进先进能源利用技术的工业示范项目落地。
四是税费上罚要罚得到位,奖也要奖得及时。很多高能耗产业多为以民营为主的大型企业,对地方经济及就业贡献和影响巨大。因而严重影响了当地政府对本地高能耗企业违规生产和污染排放行为的监管和处罚力度。面对民营企业力求维持现有生产方式和现况不变,建议国家税务总局对这种影响公众健康的企业的污染排放苛以重税的同时,也要制定对采用先进能源利用技术的企业予以及时返税奖励的规定,以鼓励企业在技改方面的投入。

对能源利用技术应用提供资金和金融支持
首先,建议设立先进能源利用政府引导资金。国家发改委应会同财政部就先进能源利用专项设立国家、重点省、市政府引导资金,引导高耗能企业投资能源利用技术升级改造,推进各产业能源利用技术水平的提高。
其次,建议对实行先进能源利用技术升级改造的高耗能企业,予以绿色金融信贷支持。国家应从政策层面鼓励政策性银行、商业银行对这类企业加大绿色金融信贷支持力度。
作者系质源恒泰清洁能源技术(北京)有限公司董事长


                            陈晓辉:为了故乡的天空重现儿时的湛蓝
陈晓辉是质源恒泰清洁能源技术(北京)有限公司董事长,一位从小在北京长大的美籍华人。凭借自动控制工程专业的坚实基础,并通过在生物医学工程专业和金融专业博士和硕士严格和系统地学习与训练,他成为可深入并横跨工程技术、现代金融和能源技术等多学科、多专业领域的专业人士。
他在美国能源企业和能源与金融风险对冲机构工作了20多年,积累了对能源市场和能源技术,包括能源期货与能源金融衍生品交易、大型能源合同架构和定价、清洁能源和节能减排技术和项目投资,以及清洁能源技术与先进设备系统开发和产业化等方面的丰富经验;直接参与和领导了先进煤焦化、煤气化、垃圾与生物质气化、工业与医疗危废净化处理等多项技术及专有设备系统开发与设计,并拥有多项相关工程技术发明和专利。他还参与、管理和领导了清洁能源技术产业化和工程技术项目开发与实施;设计能源项目合同架构和风险对冲,以及制定能源项目合同定价和金融风险对冲战略与实施策略。
作为美国能源市场和先进能源技术领域的资深专业人士和投资人,他自2009年开始筛选投资项目,并向中国国内介绍引进当前国际领先的成熟先进煤炭清洁利用技术,并于2013年回到中国投资创业,在北京中关村创办质源恒泰清洁能源技术(北京)有限公司(简称:质源恒泰)。他的初心很简单,用质源恒泰的煤炭清洁利用技术解决北京雾霾问题,让北京的天空重回儿时的湛蓝。但令他没有想到的是,推进这项技改技术的落地,竟会如此困难。他甚至发现中国国内工业能源效率低和大气污染与排放严重的问题,似乎不是单纯用先进技术就可以解决的。
2017年质源恒泰在我刊组织50评委专家团和独立评审团评选2017“十大绿色创新企业”的活动中,从20家入围企业的角逐中脱颖而出,荣登国际融资2017(第七届)“十大绿色创新企业”。我也因此与他认识,并不断将这个平台上的很多投资专家和行业专家介绍给他。每一次与专家的交流都让他受益,他不断修正企业商业模式的不足,使之逐步接近可行。
在几年的接触中,我越来越坚信质源恒泰的先进技术迟早会在中国国内落地,这不仅仅是因为该企业的技术是改变多个重污染、高耗能行业的革命性、系统性技术,更为重要的是他这位企业当家人的修为与定力,在一次又一次遭遇各种拒绝、敷衍、不公甚至敲诈的情况下,他依然不沮丧、不抱怨、不放弃,坦然处之,这就是企业家精神。我认为,怀有这种精神的人,早晚会成功,也早晚会成就保护地球生态环境的大事业。(撰稿 李路阳)

“相关链接”

2019(第十届)清洁发展国际融资论坛投资人、专家与绿色创新企业专题对话纪实第三场对话:治污降耗企业引资靠什么
http://www.ifmbj.com.cn/huiyihuodong/0G621132019.html

2017年第8期——质源恒泰:创新IHC技术,实现精准治霾
http://www.ifmbj.com.cn/meiyuezazhi/jigou--8226-quyu/201707/20-1777.html

2017(第八届)清洁发展国际融资论坛专题对话第二场:产业黑马与标准创新
http://www.ifmbj.com.cn/guojirongzi/0H11O52017.html


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