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清華大學賀克斌:天然氣將在治霾和減碳中發揮更大作用 2017-08-19 14:40:59

摘要:清華大學環境學院教授 ,環境學院院長,中國工程院院士賀克斌出席會議并作主題演講。賀克斌院士在演講中表示,如果把天然氣的使用問題解決好,其將在治霾和減碳中將發揮更大的作用。

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圖為
清華大學環境學院教授 ,環境學院院長,中國工程院院士賀克斌
        能源新聞網訊 2017年8月19日,由國務院發展研究中心資源與環境政策研究所主辦的“2017年能源大轉型高層論壇”在北京召開,清華大學環境學院教授 ,環境學院院長,中國工程院院士賀克斌出席會議并作主題演講。賀克斌院士在演講中表示,如果把天然氣的使用問題解決好,其將在治霾和減碳中將發揮更大的作用。
        以下為賀克斌院士演講文字實錄:
        賀克斌:謝謝主持人,非常高興有機會來參加論壇,就天然氣利用和大氣環境質量控制問題給大家匯報一些東西。我想從長期以來,相對于油氣,天然氣是清潔能源,這是大家的共識,不需要專門的論述。但是我想由于近年來,包括前面兩位領導致辭中講的,我們社會經濟發展和能源和環境的因素受到了國內外的高度關注,特別是社會上產生了一些對天然氣的認識問題,所以有必要的重點談一談對這些方面的問題的認知,我們知道用英文的字頭來將,經濟能源環境生態都是用E打頭的,我們經常講四個E是一個大系統,所以在我們的經濟轉型中能源和環境密不可分這是非常重要的。
        我想我們可以看到中國在社會經濟發展到今天確實受到了很大的環境發展的制約,這是2012年通過衛星反演出的全球PM2.5的濃度分布,我們可以看到整個中國東部和印度的北部是全球濃度最高的地方。我們也可以看到在北京的空氣質量問題經常受到國內外的高度關注,這次2016年在聯合國UNEP環節署發布的一份報告,關于北京1998-2013年空氣污染控制的這樣一個評估報告。我是這個報告的牽頭作者。這里有一些信息大家可以看到,北京在1998-2013年這15年當中的GDP增長了720,機動車增長了300%,人口增長了70%,能耗增長77%,這種情況下,北京針對煤的問題,通過火電廠,煤的工業鍋爐,燃煤的工業鍋爐和民用用煤有一系列措施,橫著是1998-2013年的時間軸,縱向是什么階段采取了什么措施,1998年開始我們就可以看到就采取了強有力措施,特別是2005年開始煤改氣,2010年開始的天然氣的熱電聯供,發揮了非常重要的作用,第二個是針對它的機動車有很多措施,橫著倒數紫框第三排,清潔能源和新能源的機動車里面CNG車從1999年就開始改造,所以整個過程中,對于氣的利用,當然我們可以看到對于煤炭的情節利用和對像天然氣這樣的相對煤氣清潔能源的加大比例的使用,這是同時在用的兩個手段,所以我想這個思路中可以看到什么成績呢?北京在GDP漲幅、人口漲幅和機動車漲幅這么大的情況下,這樣的漲幅在世界歷史上去查,這種大都市是非常罕見的。
        但是,我們在中國的空氣質量的六個指標中有四個指標是在持續下降,其中有兩個指標是一氧化碳和二氧化硫,已經穩定的達到了國家的標準,還有兩個指標是接近達到。目前我們還剩兩個指標,一個是PM2.5,特別是冬季的,一個是臭氧,是夏季的,這是截止到2013年的時候面臨的空氣質量問題,但是我們不能單一的講到就是空氣質量不好,六個指標中一一來說的話,我們取得的成績和面臨的挑戰,也都是非常明顯的。
        所以說2013年開始,國家才推出了強有力的空氣質量改善,大氣污染防治的行動計劃,國務院直接推出,其中京津冀地區明確要求PM2.5要下降25%,到今年年底就要做到。
        我們再來看目前的情況是什么樣的呢?我們可以看到這是全國二氧化硫排放的變化情況,從1990年到2015年,我們可以看到從2005年開始國家采取總量控制的政策之后,總量就開始在下降,特別是我們的火電廠,下邊的紅顏色的部分,下降幅度,2013年大氣十條開始實施之后,又有一個折線的明顯下降,特別是對于燃煤的超低排放也有少量的,像北京這樣的地區開始做這個燃氣電廠的改造。氮氧化物從2012年開始,全國的總量開始下降,仍然是火電廠脫硫脫硝的功能是最明顯的,一次PM2.5從排放口出來的PM2.5,也是從2005年是一個節點,2013年是一個節點,兩次下降的幅度明顯的加大。
        所以我們可以看到,從現在開始,盡管我們的總的幾種主要污染物的排放量,還是比較大的,但是我們從2005年開始全面下降的希望還是非常明顯的。那么我們可以看到,排放量是地上的,我們最關心的是天上的污染物的濃度,這是中國國家標準要求的六種污染物的濃度,那么我們可以看這六種污染物的濃度,有五種都是在不同程度上下降的。臭氧在最近兩年有所上升PM2.5下降得非常明顯,氮氧化物的濃度也是在比較明顯的下降。現在面臨的問題是,經常我們可以看到,過一段時間冬季采暖季就來了,包括在北京會感覺到有這么多的霧霾的現象,或者是說污染比較重的現象,這張圖非常清晰說明一個問題,這四個方塊從2013-2016年四年,縱向是京津冀等十三個城市,從最北邊的秦皇島到最南邊的邯鄲的這十三個城市的排序,可以看到這四個方塊全年平均的改善效果是非常明顯,視覺效果非常明顯。紅色、紫色是污染種的,黃色和綠色是輕的,黃色是優,綠色是良,可以看一年的一頭一尾,11月份,12月份的時候是采暖季,紫色和紅色就出來了,三四月份,四五月份,五六月份的時候很多的藍天,冬季的時候重污染還是沒有完全消除,特別是有的時候,還有加重的情況。
        我們就會來看到為什么冬季有比較重的現象,PM2.5是一果多因,天上的PM2.5是地上多種污染源排放的,包括我們的化石能源的使用,更重要的是它一次排放的PM2.5飛到天上,特別是二次形成,也就是像二氧化硫,氮氧化物排到天上之后,會通過化學反應形成硫酸鹽硝酸鹽,成為PM2.5里面的重要成分,2015年12月份的一個例子,整個31天,出現了總共四次,特別是25號那次,20-25號前后,非常高的濃度,可以看到這個濃度中紅顏色是硫酸鹽,藍顏色的硝酸鹽,二氧化硫是氮氧化物轉換過來的,重污染的時候非常明顯。在這個圖上是棕色的二氧化硫。二次的成分非常高。
        第二個特點  是藍顏色的柱子濃度非常高,那是大氣當中的水氣含量或者是叫相對濕度,所以我們經常說北方的冬季非常干燥,但是每次重污染形成的時候,濕度都會影響。所以說這是中國氣象局團隊給出的一個長期的統計,2013-2015年三年時間,凡是出現重污染的時候,相對濕度在80%,這是說明濕度,或者是說大氣當中的水分對他的影響非常明顯。
        第二個是最新的科研成果也表明我們傳統的大氣化學理論在國際認知上,認為臭氧是引起二次化學反應的一個氧化劑,但是在北京重霧霾的時候,臭氧的濃度幾乎是零,最新的成果表明氮氧化物在這里,在中國已經出現了和國際上,洛杉磯和倫敦的現象不一樣的是,氮氧化物成為了一個重要的氧化劑,相對的排序已經超過了臭氧和過氧化氫,因為我們國家空氣中水氣的含量問題。二氧化碳的濃度比較高的問題,還有北方的偏堿性的,像氨等顆粒物里面的堿性成分的排放,所以造成了這個反應過程。
        也就是說我們從科學認知上,空氣當中的水分增加會加重重霧霾的形成,空氣當中的二氧化氮的濃度增加會加重重霧霾的形成,這是大家有基本共識的。
        接下來的問題是有一部分的報告開始用這個跟天然氣關聯,因為天然氣燃燒會增加空氣中的水分,所以會加劇霧霾的形成,第二個是天然氣燃燒會增加氮氧化物的排放,也會加劇霧霾的形成,在我們做PM2.5霧霾控制的專家隊伍里面,大家對前面的這個小節這部分是認同的。后面是大家沒有想到的,就是說一開始也沒有太在意,到后來發現在互聯網、甚至是有一些給我們領導的報告中,對決策層的影響開始顯現,所以對這些問題已經有一些正式的報告,或者是說今天這個場合給大家介紹一下這個方面的問題。
        首先一個,燃氣和燃煤來比是不是大量的增加了水汽的排放,一個電廠排放水,一個是煙囪,一個是冷卻塔和燃機里面的機力塔,這是以大唐電廠為例給出的例子,這兩個排水系統加在一起的話,這個燃氣跟燃煤比可能并沒有增加,甚至水分明顯的少。第二個問題是這兩個燒出來的水和天然大氣當中的水形成的氣態水和液態水來比較,根本不值一題,或者是說微乎其微,下面我想給出這個,這個是中國氣象科學研究院的專家,我們反復討論的時候提出來,如果我們按照全國天然氣消耗量,我不和煤氣比了,就說天然氣消耗的水,都算的話,一千八百億立方米產生的氣態水兩千八百億千克,這些氣態水百分之百轉成液態水,體積是2.89億方液態水,假設這些液態水的形成都平攤到我國東部,東南部,360萬平方公里,相當于一年里面是0.08毫米,每天是0.00022毫米的降水量,跟大氣當中正常的可降水量的60來比較的話,是27萬分一之,所以你算這個的話,根本就不要考慮了。但是我們單一拿出來的時候,一下子有這么多,2.89億立方米,他對大氣當中的水的轉換不是非常了解。
        另外還有報告提出北京一千公里范圍內,空氣當中因為采暖季的時候,一天燃燒天然氣有15萬噸的液態水,那個計算一點兒錯沒有,教科書上也有計算流程,但是問題和剛才一樣,就是把它折算成每天都算百分之百液體水的話是0.15,折算成采暖季,25毫米的液態水的話,是千分之六,也就是0.6%,這是微乎其微的。所以說我們在這個方面,并且更不用說煤跟天然氣之間比較,天然氣沒有增加它的液態水。所以說這兩個澄清之后,它把它當成一個因素,甚至是引用了我們做環境的一些,思路會影響霧霾,問題是它是微乎其微的因素。所以你要單一的拿出來說,讓大家誤解成一個排序第一的因素,這是一個最大的問題。第二個是說它的排放,天然氣是國際上給出來的一些平均的信息。就是說煤、油、天然氣,無論從常規的二氧化硫,氮氧化物,還是全球關心的碳排放,明顯的低這次一個基本的事實,特別是我們說要用單位發電量或者是發電量來算它的濃度,而不是用立方米,因為它的燃燒效率的不同。所以說用單位的產出千瓦小時來折的話,出來的排放系數是非常明顯的差異。如果我們用一個全生命周期,從天然氣的開采和使用的整個過程來比較的話,煤、油、天然氣的比較也是非常明顯的,天然氣的氮氧化物的排放明顯比它低的情況。
        是不是說它開采的時候少,燃燒的時候,它是一個什么樣的變化呢?我們單獨把它的每個周期拿出來來看的話,煤炭的情況和生命周期,和天然氣的幾段生命周期來比,基本上在它的二分之一還要弱。有的大概是三分之一的這種情況。
        所以我們在這里可以看到,無論是初始濃度,還是采取了控制措施的濃度,可以說,第一對比二氧化硫和顆粒物,大家現在沒有爭議,天然氣幾乎是近零的排放系數,但是比氮氧化物,天然氣初始濃度不比煤的高,第二個是采取技術措施,比如說低碳加上后續的控制,SCR這些措施以后,跟煤之間的超低排放來比較的話,大家在一個水平的,所以說明顯的減少了硫和塵,沒有增加氮氧化物的排放,這是基本的結論。
        這個是大唐的一個電廠,一年下來比較燃煤和燃氣機組的排放,氮氧化物,二氧化硫和煙塵的排放也是明顯的降低。我們可以看到從2013年開始,中國大氣十條開始實施以后,京津冀是一個特別的地區,國務院有特殊的要求,所以北京、天津、河北的規劃里面,它的總能耗在這幾年當中有作增加,但是,它的天然氣的用量,藍色的那部分是明顯增加的,分別就北京和天津、河北,都有增加。我們當時說是指望煤轉氣得到相當的減排量,可以看到北京、天津、河北分別拿天然氣來干什么,用到民用的桃色的柱子,天然氣發電是北京、天津比較多,是紅色的部分,河北基本上是民用和中小工業鍋爐,我們說這個地方集中做了那么多天然氣的使用,是不是如果按照前面說排放的那兩個重要的因素,那么它的氮氧化物的濃度,PM2.5的濃度,是北京從2013-2016年的PM2.5,氮氧化物和二氧化硫的濃度情況,氮氧化物是二氧化氮來講的,可以看到PM2.5的下降,可以說里面一次也下降了,還有其他的措施,如果天然氣大大增加氮氧化物的話,二氧化氮的濃度也是下降了16%,一氧化硫大家沒有爭議,一直下降,從20%,16%,13%,無論從地上因素來看,還是天上因素來看,天然氣回到油和煤來講,無論是常規污染物還是說碳,它都是一個清潔能源,這一點是毋庸置疑的,我們提出了以上的這些觀點,供大家參考。
        最后一個小節是空氣當中的水份和二氧化氮,確實會增加會產生霧霾,問題是和大氣當中的降水量相比,燃氣人為產生的水氣對形成重霧霾的影響是微乎其微的,包括燃煤的水分折算下來也是微乎其微的,與燃煤相比,燃氣發電可以大大降低二氧化硫和顆粒物的排放,氮氧化物,按照單位發電量的初始排放也明顯較燃煤低,和燃煤一樣采取適當的減排措施,比如說低碳燃燒,SCR技術,這之后可以更較燃煤排放來降低。所以天然氣從環境角度來講,用得越多,對環境改善的減排壓力會起很好的作用,關鍵是有氣用,用得起,我們有的地方談到會希望用,有氣用,用得起,如果我們把這個問題解決好,在治霾和減碳會發揮更大的作用,怎么有氣用,怎么用得起,這不是我的專業,我不敢在這里多說,我今天在這里洗耳恭聽,請大家多利用天然氣,使環保的壓力會大大緩解,使我們冬天能有更多的藍天,謝謝大家。(能源新聞網)

        注:本文整理自賀克斌于“2017年能源大轉型高層論壇”上的致辭,未經本人審閱。

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