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标题: 《大西洋》封面文章：探索用煤的新方法 [打印本页]

作者: fox666 时间: 2010-12-8 02:10 标题: 《大西洋》封面文章：探索用煤的新方法

新浪财经
美国《大西洋(20.29,-0.03,-0.15%)》杂志2010年11月刊封面图片　　新浪财经讯最新一期的美国《大西洋》月刊杂志于2010年11月10日正式出刊，本期封面文章标题为“探索用煤的新方法”。文章认为，对信奉环境保护主义者而言，"清洁煤('clean coal')"是一种冒犯和刺激性的矛盾表述。

　　但至少在目前阶段，满足全球能源需求，在环境变化尚未产生不可逆转的大灾难之前，控制它的唯一方法是以各种更可忍受的方式继续使用肮脏、乌黑和有毒的煤。已有的好消息是，新科技正使得新用煤方式成为可能。中国现在这方面是能源世界中的英特尔和谷歌。如果人们在严肃对待全球变暖趋势，美国就应与中国合作，以在煤应用基础上构建起更绿色的未来。否则，清洁能源革命会把美国甩在后面，并让全球环境和美国经济付出严重代价。

　　人类因从煤获取能源而开采煤矿一直有恶名昭彰的危险。开采完后遗留的矿区变成为地球表面的伤疤。煤燃烧时排放的副产品不只是肮脏乌黑的煤烟和二氧化碳，而且还包含有毒的汞、铅类重金属。污染物中还带有腐蚀性的氮、硫氧化物。由于煤的氢原子聚拢了更多碳原子，意味着煤比石油、天然气和其他碳氢化合物有更高的碳氢比，因此，与其他大多数矿物类能源相比，煤在碳遗留上天生有更糟的性质。中、美两国都是靠煤获取能源的大国，两国煤矿区景象也别无二致。

　　"清洁煤('clean  coal')"在煤炭圈内只是一句广告性质的口号，而环保运动人士却视其为是一种有冒犯和刺激性的矛盾表述。然而，支撑"清洁煤"设想的两种观念都受到了中美两国工商界、科学家和政府官员们的严肃对待。一种是要找到比现在危害程度更低、更可忍受的方式来利用煤。因无其他任何能满足全球无可避免的能源需求的办法，另一种观念是煤只能以当前方式加以利用。

　　这不是一场针对所有能源形式的全部努力的大辩论，而是一场承认中国在面对现实，全力以赴地对煤的使用发起除碳(decarbonize)的努力，以及承认美国做同样事情的困难。

　　根据测算，人类每年向大气排放的二氧化碳约达370吨，且排放量还随着人口，汽车，工厂和发电厂数量的增加而增加。25年前的全球排放量不足250亿吨，而未来20年的排放量可能达500亿吨。二氧化碳不是人类排放的唯一有温室效应的气体，它不仅影响大气吸收和散发热的能力，而是使更多太阳能笼罩着，加热地球，无法把热反射回空间。大量的甲烷、一氧化二氮(nitrous oxide)，各种悬浮颗粒(aerosols)和其他排放物对产生温室效果上也有很大影响。但因人类排放的二氧化碳最多，对环境影响持续时间更长，因此重点要放在控制二氧化碳排放上。

　　与10年时间即可消散的甲烷不同，进入大气的二氧化碳持续的时间会延续数十年，甚至数个世纪。这意味着一旦二氧化碳排放量超过了自然生态系统所能吸收的程度，大气中的二氧化碳浓度会持续增加。在瓦特发明蒸汽机车，即开始烧煤获取能源之前，大气中二氧化碳含量为每百万个干缩空气分子中约280个粒子(280 parts per million，ppm)。随着欧洲和北美地区的工业化，这一指标达到300ppm的程度。

　　目前二氧化碳浓度指标等于或高于390，可能是近数百万年来的最高程度。因每年排放370亿吨二氧化碳，大气中二氧化碳浓度未来每年会增加2ppm。

　　人们当前对环境恶化问题无争议，存在的争议主要涉及浓度更高的二氧化碳与未来环境变化，以及这种变化对今后的危害程度之间的精确关系。因全球气候可能出现突变而造成的严重后果，参加环保讨论的包括中、美两国主要燃煤和发电企业领导人，都接受了温室气体排放是要迫切解决的问题的事实。今夏在旧金山举行的美、中环境大会上，曾有电力企业的高管承认自己企业大量排放的事实和迫切希望改革的愿望。

　　主要的不确定性涉及当二氧化碳浓度达到450ppm，或更高时究竟会产生怎样的后果。特别是”正反馈 (‘positive  feedback’)” 循环何时会出现，以及怎样发生作用，让环境变得更热和影响温度上升速度。若此情形发生，南北极地的冰雪会消融，够反射太阳热量的白色冰雪面积将变小，吸收热量的深蓝色大洋的面积会更大。

　　专家们认为，不断增加的二氧化碳浓度极大地增加了人类生存环境恶化的严重可能性，即更多的严重和持续的热浪袭击、更多毁灭性的飓风和洪水，更多像千年一旱这样严峻的干旱气候，致澳大利亚农业遭受重创，改变了厄尔尼诺现象模式，由此造成美国降雨模式发生变化。气候变化还可能造成严重的海平面抬高，使纽约、上海、伦敦、荷兰和其他有卫星城的大都市失去居住价值，对印度、孟加拉和其他一些地区的海岸线都市区造成不可估量损失。

　　以全球60亿人口计算，当前人类每年排放370亿吨二氧化碳意味着人均排放6吨多。但从平均数无法看到问题的实质。以美国为例，其年人均排放25吨，欧洲差不多11吨，日本略低于欧洲，而中国为8吨。总体上，因中国经济更侧重于建设和重型制造类，因此，它比欧美更强调使用能源。此外，中国建筑(3.45,-0.01,-0.29%)物保暖和隔热标准低，让每一美元经济产出比美国耗费更多燃料、电力和原始形态能源。但因中国整体生活标准不高，由此人均排放量不及美国的三分之一，而印度年人均排放仅3吨，不到中国的半数。像肯尼亚这类未工业化国家的排放量仅约1吨。

　　环境科学家在分析总结以上数据后认为，为稳定大气中二氧化碳浓度，整个世界的平均排放应降至肯尼亚的水平，即美国的排放量要减少96%。数据还意味着美国谈判代表在劝说拥有数以百万计穷人的国家，放弃美国长期以来发掘财富的方式时所要面临的外交挑战。

　　据常因公出差到中国的美国杜克能源公司(Duke  Energy  Corporation)的首席科技官David  Mohler的看法，表面上美、中年人均电力使用比达5:1，但中国近年新增的发电量都被出口企业消化掉，而非居民采暖、照明和家用电器等生活所用。美国人年人均使用13.6兆瓦小时电量，中国为2.6。据Mohler推算，若剔除出口工业用途因素，中国实际年人均用电量只有1.5兆瓦小时。

　　面对能源需求如此强劲的情形，人们自然想到清洁能源。一些专家建议进一步强调能源利用效率和进一步加大对自然环境的保护力度。一些人提出加大利用核能和增加使用天然气一类快速见效的措施，另一些人在全力推动太阳能和其他可再生能源。

　　在普林斯顿大学提出的减缓碳排放倡议(Carbon Mitigation Initiative，CMI)中，"碳素梯尺('carbon  wedge)"分析是针对相关问题解决方案的最佳说明。其假定为避免在未来50年内让二氧化碳浓度达到500ppm，全球应共同每年减排260亿吨二氧化碳。为达此目标，CMI提出了7个”稳定阶梯(‘stabilization  wedges’)”，每一阶梯不足40亿吨排放量的建议。一部份的40亿吨排量通过各国的努力实现，另一部份通过可再生能源，剩余部份则通过避免采伐森林和改变农业经营行为实现。所有做法最终会形成改善气候的综合效果。

　　然而，风能、太阳能和保护自然环境替代危害气候能源的设想，并不能从根本上解决人类对能源的需求。从煤在能源比重可以看到，全球各国，特别是中、美这两个最大能源消费国都大量采用燃煤发电，后者靠煤获取能源的比重接近能源总供给的半数。美国用天然气供应的能源比重为23%、核电20%、水电7%、其他形式能源占4%-5%。尽管最后一项值得关注，但即使此比重翻2-3倍，它们也无法满足美国能源总需求。中国火电厂提供的能源比重比美国更高，估计至少在70%，三峡和其他水电站提供约20%能源，而天然气、核电、风和太阳能所占比例很小。火电同样也约占全球能源总供给的半数。美国人年均用电量需烧掉7500磅煤。

　　美国在1995-2008年间，来自太阳能的电力增长三分之二，风力发电量增长15倍。然而，火电厂同期提供的电力在绝对数上却比其他任何形式能源增长的更快。美政府数据显示，煤电在以上时期内的增长量是风能的5.8倍，太阳能的823倍。美国去年的风和太阳能发电增长量巨大，但煤电增长仍是前两种形式能源的7倍以上。

　　美国人了解中国企业制造太阳能电池板在世界上执牛耳，并常使用最初在美国开发成功的科技。但中国快速增长的太阳能电力系统提供的电力仅占中国能源总需求的1%。依照中美两国当前火电提供能源的比重和能源总需求状况，要大幅减少火电的能源形式是根本不可能的。

　　中国能源部专家认为，未来数十年内难以实现大幅减少电煤消耗。对中国火电厂用煤的唯一重大制约只有铁路运输体系的运能。此外，运煤车辆阻塞公路的场景在中国也是司空见惯。这也是中国为何要在未来10年投资800亿美元，建设轻轨网络的原因。这由此也为铁路运输煤进一步敞开了大门。因此，人们未来还要继续忍耐使用煤所带来的各种副作用。

　　人类之所以使用煤作为能源，是因其在自然界广泛存在，且主要生存在美、俄、中、印4国境内。4国的总人口约占全球40%，煤储藏量却占全球60%以上。另外，煤的开采成本也远低于其他形式能源。人类使用煤的更重要原因，是因为毁灭环境和对导致大气中含碳浓度增加的间接成本不受制约，也不存在任何外在化的损害形式。有环保专家认为，因烧煤造成肮脏和污染仍未达到限制它使用的程度，所以它的成本才会如此之低。当美国和国际上都无制约烧煤的立法和多边约定，肮脏和污染仍会继续下去。正因为彻底改变能源基础结构有违于现实，是需多年才能完成的，因此人们还将一如既往地继续从煤获取能源。

　　人类在上个世纪中有着各种发明创造，在医学、电脑和通信系统、宇航和纳米等几乎各领域上的科技都有重大突破，但唯独在生产电力能源仍保留着蒸汽机发明家瓦特所使用的技术：燃烧煤、石油和天然气来加热水，产生推动转轮的蒸汽来发电。若从今往后的10年内，电厂能比今天的效率稍有提高，无疑将是一个巨大进步。当今最先进的，以超高压和超高温方式把燃烧效率最大化的"极超临界('ultra-supercritical')"火电厂，充其量最多只能把煤的48%的潜在能源转为电能，其余部分则随发热而损失掉。"超临界('subcritical')"电厂一般只有上世纪30年代的效率。因此代价最大和最先进的科技只是在改进，而不是突破，因突破意味着发电不再使用煤。

　　加州Lawrence Livermore国家实验室的Julio Friedmann认为，风和太阳能会越来越重要，但很难让这两种能源形式占到能源总供应量的10%以上。他还指出，太阳光电池板能源转换效率虽取得从25%提高到30%的巨大进步，但人们实在难以用太阳能电池作为炼钢厂的能源。他认为至今最流行和最有效的发电方法还是用煤，且人们今后还会继续下去。在不改变煤使用方式前提下也绝不会有气候改善，特别是美、中在煤使用方式上的进步。

　　改善使用煤的方式主要有两个努力方向，一是在二氧化碳排向空中之前就捕捉住它，二是烧煤时降低二氧化碳排放量。前一个看来代价很大，因它需要对现有燃烧设备内部做改革，像一位中国电厂经理所言那样，这样做就如同把自己的住家装修成宫殿一样。而美国目前只有两座经过改造的小规模类似火电厂在运行。

　　从火电厂开始建造之初就设计捕捉二氧化碳气体装置的确要比改造成本低很多。但用以处理、压缩和解决被分离后的二氧化碳气流的寄生负载的能源需求，将占火电厂总发电量的30%，甚至更高，所以，在发同样数量电力情况下，电厂要烧掉更多煤。显而易见，在无强制性排放限制或执行碳排放价格政策时，任何想要让煤燃烧的更清洁的做法都会比传统方式的成本高得多。美国金融和能源界人士因此现都对改变现状无动于衷。

　　降低二氧化碳排放量的做法本质上更有效。煤在燃烧前经化学处理后，能产生含有更低碳成份的可燃性烟雾。这意味着需经过烟囱分离和储藏的二氧化碳数量更少。

　　以上两种方式的最后一步是处理被分离后的二氧化碳，以避免其向空中散发。二氧化碳有大量的小规模商业用途，其中之一是软饮料充碳。而大规模和长期性储存碳的方法是将其注入可无限期收藏的地下多孔岩石地带。它还可以迫使石油流出多孔的岩石方式，让产油量逐渐减少的油井重新恢复原貌。

　　在探索改善煤使用方法上中国走在了世界的前面。杜克能源公司的David  Mohler承认中国至今在此的进展很快，成效也很大，其学习解决问题的速度和能力在美无法实现。

　　一位在华工作的美政府官员表示，在美国获得建设电厂的许可证需花10年，而在中国只需21个月就能完成了电厂建设。他还称，人们可以把中国想象为巨大的科技应用实验室。中国对能源的需求快速增长，因此它一直在增加发电量。从想法到应用，中国只需美国的一半时间，有时甚至是三分之一。美国有先进的想法，而中国有快速应用的能力。这正是两国可以合作的地方。

　　中美在煤的利用上的合作对世界是个福音。两国在合作中尽管存在分歧和争执，但现在看来双方似乎都在找出可继续合作下去的途径。双方想法虽尚未公之于众，但它们在试图解决世界性问题是值得重视和赞誉的。

　　Lawrence  Livermore国家实验室的Julio  Friedmann称，中国人令人印象最深刻的是，他们决心要做那些需要做的事情。中国想要成为世上首个最大的拥有可供出口的，最佳清除煤污染科技的国家。美国尚未展示出可比的决心，而美国最悲哀的外在表现似乎是对解决问题没有深思熟虑，而且一直处于被动和次要地位，这反映出现代美国在公共事务上，没有集中众人意志能力的结果。

　　中国虽在整体有很大弱点，但另一方面它又很有实力。相对而言，中国面临的挑战，让美国面对的威胁看起来微不足道。中国应对能源挑战，以及对解决使用煤带来的不可避免的污染的现实问题的承诺，展示它在面对巨大问题时，拥有美国当前缺乏的认真态度

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