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禁煤区：蓝天和煤、电、气的博弈
蓝天下的温暖
直观地看,近期冬天的雾霾少了.在北京,近几年每到10月末、11月初就会出现污染天气,还有过预警,可今年供暖季开启后空气质量并无急剧恶化.客观地看,秋冬之交即使出现过雾霾天,其污染的程度也仅仅是刚刚越过空气污染指数( AOI) 200的标线,和往年的“爆表”不可同日而语.
这可能存在三种解释：第一种,近期入冬大风天多了,的确是这样；第二种,往年最严重的雾霾多出现在12月或1月最冷、也就是逆温现象发生最频繁的时候,现在下结论为时尚早；第三种,禁煤区的设置与执行起到了效果.
记得两年前,笔者曾有过这样的观察：“晴好的天气,傍晚时分,当你从号称北京未来行政副中心的通州向市中心行走,迎着夕阳,你会看到炊烟袅袅的乡村景象.只可惜,那些地铁边上的村落因为体量太过庞大,村落上方的煤烟已经汇成巨大的烟尘团块,笼罩了一方天地,远看还以为是村子失火,近看才能分辨出每家每户喷涌出的烟柱.当你走近的时候,你会发现气味有时比燃煤还刺鼻,那是煤渣引燃了垃圾堆,塑料袋被烧着了.”
去年,北京的近郊区开始大规模实施煤改电,随着今年煤改电的收尾,变化发生了.
但这是在宴实在在的财政支出的基础上实现的.去年第一规模煤改电,主要技术设备空气源热泵一时紧缺,蹿升.在几乎所有的实行煤改电的乡村,政府都付出了巨量的补贴.一台5匹或6匹的空气源热泵的对外市场价动辄3万元,政府每户补贴2 4万元.即便如此,很多农户掏不出自付部分,最后还是政府买单.如5匹的空气源热泵,很多村子第一轮报价是2000元,但2000元的自付费还是令很多村民观望,后来政府主动让利,1000元就能安装,很多村民报名了.又过了些时日,不知何种原因,又返还了1000元,等于是给村民免费安装了取暖设备.
煤改电一时带动了工程建设和就业,带动了相应电气设备制造的繁荣.可背后是政府的巨大投入,当然,为了治理大气环境政府部门倾其所有,利国利民.当煤改电进入收尾阶段,空气源热泵的也大幅度降低了.不过,农户的房子远比城中胡同居民的空间敞亮,意味着需要更大功率的机器,于是颇有家庭申请第二块电表的情况,政府对每户家庭的设备补贴达数万元.
在北京的郊区,这的确是一个生活品质大幅度提升的取暖季.以往政府还参照城区煤改电的补贴方法给予用电谷电补贴,晚上9点到次日早上6点电价优惠到1毛钱1度,且这种优惠并非实时的,而是耍到供暖季后才能领到政府的谷电补贴.而现在的谷电优惠时间又增加了3个小时,从晚8时到早8时,并且补贴也实时到账,谷电也是1毛钱1度.5匹的热泵,即使是满负荷地运转一小时谷电屯费也就3毛多钱,一夜至多4元,白天电费回到正常的048元／度,电费多4倍,可20元打住了.但实际上机器不可能时刻运转,所以说一天的电费也就十几元,一个取暖季节4个多月,2000元应该足够.这比城中楼房的取暖费还少.当然村民的取暖花费要和烧煤取暖比,去年煤炭800~ 1000元／吨不等,一家人一个取暖季节至少烧4吨煤,如此看,烧电从成本上也是节省的.“改电”还是“改气”
为了治理雾霾,整治空气质量,政府可谓不计工本大投入：一两年间,总计近80万户居民的“煤改清洁能源”改造,几十万人的人力成本投入,电力改造、政府调研、工程招投标以及工程施工全面监督等,更重要的是,政府花巨资对“煤改电…‘煤改气”工程改造进行补贴,不仅补贴用户购机成本,更实行阶梯电价补贴用户电费.至此,北京市煤改电家庭总数已过百万.100万户煤改电家庭,每户1万度谷电补贴,1度0 2元,这就意味着每个取暖季节20亿元的用电补贴,这还不包含国家电网给予的峰谷调节优惠和放弃阶梯电价伴生的投入.而煤改电设备的补贴,仅以每户1万元的最低可能性计算,100万户就是100亿元.按照发布的信息,“十三五”期间,国网北京电力为实施1521个村、674万户“煤改电”工程,计划投资的数额高达275亿元.事实上,这个数额也只有北京这样一年土地出让金就可能几千亿元的超级大城市才有实力负担得起.
电厂燃煤发电,电又用来烧锅炉,火电厂发电的极限发电效率为40%,再算上电流传输上的损耗,用电取暖显然不是一个经济的能源利用方式.曾经北京市部分郊区试行过电锅炉取代煤锅炉的方式,在优惠谷电的政策下,农户一个取暖季节也得花上万元,这个试点以失败结束了.可如今北京的郊区却选择了高投入的“煤改电”,不能不说这是一场“跨越式”的赌局.现代技术提供了一种可能,就是从室外空气中提取热能,以抬升用电效率.
空气源热泵的原理可以用一个形象的比喻来说明：在青藏高原上煮鸡蛋,很难煮熟,原因是这里气压低,水还没有达到100℃就沸腾了,由水变成水蒸气的过程是吸收大量热量的.而到了高压锅里,水的沸腾温度就远高于1个标准大气压下的水的沸腾温度.于是乎,工程师想出了办法,在室外低温状态下将媒介的气压降低到“不得不”蒸发的程度,这时媒介会从低温环境中吸收大量的热量.再将媒介加压,气态媒介转化为液态时就会释放出刚吸收的热量了.
燃油锅炉效率为65% - 75%、电热水器效率为70%~ 80%、热泵效率为300%~ 500%,根据国家行业规划,热泵最低能效要求也需达到260%.在这个热效率基础上,热泵与电厂发电相结合,煤炭转化为热能的效率远超过居民的散煤燃烧,既取得环保效果又节约了能源,至少是两全其美.2015年中国6000千瓦以上火电运行小时数仅为4329小时,产能过剩严重.“煤改电”可以在短期内增加电力需求,减少火电装机浪费,又解决了散煤燃烧问题.但空气源热泵这种终极解决方案并非十全十美,其最大的弊端在于它真的很贵.
并且,对电网公司来说,电网投资巨大,10千伏及以下电网平均每户投资就达1 35万元,且无法收回投资,电网设备仅在冬季取暖季使用,供暖结束后长期闲置、设备利用率低,造成资源浪费,变压器和线路电杆数量多,选址、选线难度大等,供电公司当前不得不面对一连串麻烦.电厂与电网分立运营,属于不同的实体,电网怎么会有动力进行网路改造？故而“煤改电”是否能推进下去,完全看政府的财力、协调能力和决心.
于是乎,我们看到河北省2017年的煤改电设备补贴为居民负担15%,政府负担85%,但最高不超过7400元每户,这笔补贴费用显然没有北京优惠了.而对于煤改气家庭,按燃气设备购置安装投资的70%给予补贴,每户最高补贴金额不超过2700元.每个采暖季,采暖期用气补贴为1元／立方米,每户每年最高补贴气量1200立方米.不难看出,由于财力有限,这里更多地选择了我们本来缺乏的能源——天然气作为散煤取暖的主要替代方案.
燃气之困
“富煤、缺气、少油”的资源特点导致我国天然气消费总体处于起步阶段.2016年天然气在一次能源消费中的比例约为5.9%,仍远低于全球平均的23 8%,即使如此低比例的消费,天然气中近三分之一的气源仍依赖进口.资源禀赋决定了“煤改电”比“煤改气”更为可靠可行.
于是,我们不愿看到、却很可能发生的一幕不可避免地发生了：进入供暖季后,河北天然气全面告急,全省天然气供应进入橙色预警状态.在保定,由于资源持续紧张,燃气管网处于低压运行状态,特定时段全市燃气管网压力由正常的4公斤降低至不足0 5公斤,造成保定全市大范围居民无法正常用气,燃气管网面临瘫痪.而就河北全省而言,天然气供应严重紧张,供需缺口达10%～20%.
站在煤海之上的山西,这里的“禁煤区”也以“煤改气”为首选.比如笔者看到的山西长治市2017年的“煤改电”和“煤改气”计划书,其中改电的居民家庭数超过8000户,改气的则接近8万户,两者相差近9倍.而据陕西广播电视台的报道,在陕西农村的几所学校中,因为燃煤锅炉被拆除,导致在校师生无法取暖,难以过冬.为了达到减少污染的指标,学校把燃煤锅炉先拆了,但尴尬的是,学校既没有天然气管道接入,也没有能够承载全校空调供暖的大功率变压器.显然,这里也是以改气为主.
取暖季到来,天然气进京又一大动脉陕京四线开通了,可新管路也压不住天然气,2017年11月底液化天然气创下9400元／吨的历史新高,比柴油还贵3500元.自g月以来,液化天然气累计涨幅已超过100%.显然,是“煤改气”及北方供暖季到来等因素大幅提高了天然气需求,以至于暴涨.
政府铁腕治污,环境治理的力度和决心在一次次环保督察中显示出来.化工用品暴涨,甚至影响到下游行业开工,政府在所不惜关闭了小、散、乱、污企业.纸张暴涨,电商叫苦不迭,新闻出版业更面临无米可炊的局面,可那些环保不达标的纸浆企业仍被关停整改.北方的供给侧改革之初,很多是针对环保不力的低端钢铁制造业,虽造成了短期内的集中失业,政府仍显示出了铁腕治理的决心.整顿低端钢厂过后,曾经的钢材低再也未重现.
当环保风暴延伸到了京津冀地区一年一度的冬季雾霾治理,禁煤区的环保执行力度已非昔日可比.可在设计和执行的过程中,集中的实施与整治是否也带来了的扰动？而若计划周详,这些变动或可平缓一些.比如2016年的空气源热泵的,2017年已经腰斩,各地政府若分别“锚峰”实施“煤改电”,一年便可节省数亿乃至数十亿元的设备购置费用.
而天然气更是明显的协调“漏洞”的产物.2017年作为《大气污染防治行动计划》的目标年份,北京、天津、石家庄等地就“煤改气”规定了量化指标,可地方政府“煤改气”的数量早已超过了量化指标.河北省就增加了200万户左右的城乡冬季采暖用户,冬季采暖季的天然气需求就要增加20亿立方米左右.可山东的煤改气增量却未在计划之内,一年中突然出现了50万户的煤改气新用户,供气方措手不及.而天然气的运输和存储都需要相当专业的设备,即使进口也难以短时间内筹措解决,很可能在个别地区个别时段造成居民冬季无法取暖.
当然,对于绝大多数居民用户,天然气仍是发改委定价,普通消费者对天然气的变动还不敏感,但非居民用天然气的市场化正加速形成.
即使在平稳的2016年,中国的天然气也比美国多出了一大半.天然气是中国工业的软肋,更是环保减排绕不过去的一道坎.但愿这次禁煤区的扰动和取暖能源危机,使我们能更长远地看待煤炭、电力和天然气的相互关系,调整好能源结构,给冬季带来蓝天,也带来可持续的供暖.
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