中國鼓勵煤制氣投資是步美后塵還是成功逆襲？

近年來(lái)，中國東部城市霧霾污染日益惡化，老百姓要求改善環(huán)境和保護健康的呼聲日益高漲。在2013 年，中國政府以治理東部城市霧霾為理由，大幅放行煤制天然氣項目的審批，并公開(kāi)鼓勵煤制天然氣的投資。

然而，煤制合成天然氣在全世界范圍內都是一種使用經(jīng)驗極少、成熟度低的技術(shù)，在實(shí)際應用過(guò)程中會(huì )對環(huán)境造成重大影響，比如水資源消耗、二氧化碳排放、三廢污染和煤炭上游開(kāi)采破壞等。慶華和大唐的兩個(gè)“示范項目”甚至在投產(chǎn)數月之內就因嚴重故障而被迫停工檢修，而且大唐還發(fā)生了傷亡事故。

中國煤制氣的支持者在宣傳該技術(shù)時(shí)，往往以美國大平原項目的經(jīng)驗為例。然而，中國的媒體與產(chǎn)業(yè)界對于美國發(fā)展大平原煤制天然氣項目的歷史經(jīng)驗存在諸多誤解。我們希望通過(guò)詳細回顧該項目的發(fā)展歷程，以及美國發(fā)展煤制氣的政策歷史，來(lái)為當下中國煤制氣的監管提供有力的借鑒。

世界煤制油氣的技術(shù)最早起源于德國。早在20 世紀30 年代，德國就開(kāi)發(fā)了魯奇(Lurgi)煤炭氣化工藝。由于德國缺乏油氣資源，希特勒為了發(fā)動(dòng)侵略戰爭，不惜代價(jià)全力支持大規模生產(chǎn)煤制油，以滿(mǎn)足納粹德國機械化部隊的燃料需求。在侵華戰爭期間，日本也在其本土及其占領(lǐng)的中國東北地區研究煤制油氣的工藝。雖然實(shí)驗室的研究取得了一些成果，但是在規?；慨a(chǎn)方面均以失敗收場(chǎng)。

西方國家煤制油氣的研發(fā)，大多是歸到合成燃料(synthetic fuels)項目下，合成燃料的研發(fā)以煤制油氣為主要內容，也包含了頁(yè)巖油的提煉。世界上(中國以外)到目前為止規?；a(chǎn)煤制油氣的案例只有三個(gè)，一是納粹德國的煤制油，二是南非的煤制油，三是美國的大平原煤制氣。煤制油與煤制氣的技術(shù)有很多相關(guān)的地方，不容易分開(kāi)來(lái)談。南非的煤制油技術(shù)是沿襲納粹德國的煤制油技術(shù)發(fā)展而來(lái)，美國大平原煤制氣的魯奇氣化爐則是由南非引進(jìn)。因此這三個(gè)項目可以說(shuō)是一脈相承。

南非的煤制油發(fā)展歷程

早在第二次世界大戰之前，南非安格羅瓦爾(Anglovaal)公司就試圖從德國魯爾化學(xué)(Ruhrchemie)公司引進(jìn)煤制油技術(shù)，并與德國魯奇(Lurgi)公司簽訂了技術(shù)授權協(xié)議。但是實(shí)際的技術(shù)引進(jìn)工作隨二戰爆發(fā)而暫停。二戰結束后，德國魯爾化學(xué)公司的煤制油技術(shù)專(zhuān)利大多被英美等國掠奪或沒(méi)收，安格羅瓦爾公司因此轉向南非政府尋求援助。

在安格羅瓦爾公司的鼓吹推動(dòng)下，南非政府于1947年立法推動(dòng)煤制油的發(fā)展。1950

年9 月，南非政府決定成立國營(yíng)的沙索(Sasol)公司進(jìn)行煤制油的開(kāi)發(fā)工作，自此南非的煤制油研發(fā)轉向完全由政府主導。

沙索公司同時(shí)從美國與德國引進(jìn)了煤制油技術(shù)，他們選定了德國戰后由魯爾化學(xué)公司與魯奇公司合作研發(fā)的Arge固定床(fixed bed)氣化爐工藝，并同時(shí)從美國凱洛格(Kellogg)公司引進(jìn)其流化床(fluidized bed)氣化爐技術(shù)。南非專(zhuān)家經(jīng)評估認為德國的技術(shù)經(jīng)過(guò)充分的量產(chǎn)驗證，比較值得信服，而美國的技術(shù)雖然在實(shí)驗室中顯現出較優(yōu)越的性能，但是缺乏實(shí)際量產(chǎn)的經(jīng)驗?？梢哉f(shuō)，兩種技術(shù)路線(xiàn)各有利弊。

沙索公司引進(jìn)凱洛格公司的氣化爐后，在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)遇到了許多技術(shù)上的問(wèn)題，氣化爐溫度難以控制，容易過(guò)熱，催化劑易受污染毒化而失效。這些問(wèn)題經(jīng)過(guò)反復試驗仍無(wú)法解決，凱洛格公司最終不得不退還沙索公司支付的技術(shù)轉讓金。在凱洛格公司退出后，沙索公司并未放棄這項未引進(jìn)成功的流化床技術(shù)，而是繼續研究改進(jìn)，并在此基礎上逐步開(kāi)發(fā)出了自有產(chǎn)權的Synthol工藝。沙索一號煤制油廠(chǎng)于1955 年開(kāi)始生產(chǎn)，同時(shí)采用魯奇工藝與Synthol

工藝。生產(chǎn)初期大小問(wèn)題不斷，但是南非政府不計虧損堅定支持。沙索一號廠(chǎng)不斷累積經(jīng)驗，研究改進(jìn)的歷程長(cháng)達二十年，直到1976 年，沙索公司才累積了足夠的經(jīng)驗與信心，決定開(kāi)始興建沙索二號廠(chǎng)。

同樣地，沙索公司也是在二號廠(chǎng)運轉多年后的1982 年才興建三號廠(chǎng)。長(cháng)期謹慎的研發(fā)改進(jìn)而不貿然投資，再加上南非政府的強力支持，是沙索公司成功的重要原因。此外，南非是發(fā)展中國家，對環(huán)保的要求不如歐美嚴格，高污染的煤制油產(chǎn)業(yè)比較容易為社會(huì )所接受。

南非政府對煤制油強有力的支持有其特殊的歷史背景，當時(shí)的南非政府因實(shí)行種族隔離政策而遭受許多國家的貿易制裁，因此在國際市場(chǎng)上買(mǎi)原油(97.80, -0.28, -0.29%)十分困難。但是缺乏石油的南非，其煤炭資源卻非常豐富，這就使得南非政府大力支持煤制油，發(fā)展出了在全世界獨樹(shù)一幟的煤制油產(chǎn)業(yè)。

南非政府不但長(cháng)達數十年不計成本地堅定支持沙索公司發(fā)展煤制油，還直接進(jìn)行市場(chǎng)干預以保障煤制油的銷(xiāo)售。南非政府與所有的南非石油公司都達成了協(xié)議，這些公司必須關(guān)閉其部分的煉油產(chǎn)能，轉而買(mǎi)下沙索公司產(chǎn)量的91%來(lái)供應南非的石油市場(chǎng)。

在20 世紀70 年代，南非政府除了以汽油稅的收入補貼沙索公司的運營(yíng)費用外，還對煤制油的價(jià)格進(jìn)行了補貼。在當時(shí)南非的政治與經(jīng)濟體制下，政府嚴格控制所有的石油產(chǎn)業(yè)，因此煤制油即便沒(méi)有商業(yè)競爭力也能生存。

美國的煤制油氣研發(fā)歷程

二戰勝利后美國開(kāi)始對煤制油氣進(jìn)行小規模的研發(fā)。1944 年到1952 年間， 在美國內政部礦業(yè)局(Bureau of Mines,Department of Interior)的主導下，美國政府開(kāi)展了一系列的煤制油氣的研發(fā)與示范項目。

此期間美國煤制油氣的研發(fā)歷程，可以說(shuō)是一部政府內部部門(mén)利益的斗爭史。礦業(yè)局代表煤炭業(yè)的利益，為了爭取更多的預算，壓低煤制油成本的估算，宣稱(chēng)煤制汽油的成本已經(jīng)低于當時(shí)汽油的批發(fā)價(jià)。國家石油委員會(huì )(National Petroleum Council)則代表石油業(yè)的利益，因而評估出煤制油不具市場(chǎng)競爭力，認為煤制油氣的研發(fā)是在浪費預算。同樣是1951 年的評估，礦業(yè)局估算的煤制汽油每加侖成本為11美分，國家石油委員會(huì )則估算為41美分(當時(shí)美國汽油批發(fā)價(jià)每加侖約12美分)。

1953 年美國總統艾森豪威爾就職后，采取較為保守的財政政策，由于煤制油氣的經(jīng)濟可行性飽受爭議，美國政府全面停止了煤制油氣的研發(fā)。

從20 世紀50 年代到70 年代初，國際原油的實(shí)際價(jià)格(通貨膨脹調整后)大致保持了長(cháng)期穩定下跌的趨勢，許多原本使用煤炭的產(chǎn)業(yè)逐漸改用石油，這造成了煤炭業(yè)的蕭條，許多產(chǎn)煤州的國會(huì )議員在美國國會(huì )不斷推動(dòng)各項振興煤炭產(chǎn)業(yè)的方案。于是，美國內政部礦業(yè)局于1960 年成立了煤炭研究辦公室(Officeof Coal Research)，進(jìn)行煤炭轉化(煤化工)的相關(guān)研究。此期間的煤制油氣研究充滿(mǎn)了政治分肥(pork-barrel politics)ii 的特色。

各個(gè)產(chǎn)煤州的議員們主要目的在于爭取聯(lián)邦政府加大在本州的經(jīng)費開(kāi)支，以增加就業(yè)并提升經(jīng)濟，對于煤制油氣技術(shù)能否有效發(fā)展并不是很關(guān)心，因此出現了很多政治掛帥、外行領(lǐng)導內行的示范項目。

美國國會(huì )對于煤制油氣示范項目的討論重點(diǎn)主要在于補貼金額的高低與項目地點(diǎn)的選擇，議員們都希望經(jīng)費開(kāi)支多多益善，而項目地點(diǎn)最好就設在自己的選區內，經(jīng)濟性與技術(shù)可行性并不受重視。雖然研究成果乏善可陳，但是煤炭研究辦公室的預算在國會(huì )議員的支持下不斷增長(cháng)，從1962 年到1973 年增長(cháng)了四十余倍。

雖然所有的示范項目工期不斷延誤，經(jīng)費不斷透支，但是因為這些國會(huì )議員以擴大政府開(kāi)支、增加就業(yè)為目的，并不在乎煤制油氣的技術(shù)是否具有商業(yè)競爭力。到了1973 年爆發(fā)石油危機時(shí)，煤炭研究辦公室的預算更是在一年之內提高了三倍。

1973 年啟動(dòng)的H-coal 示范項目是一個(gè)典型的政治掛帥、扭曲技術(shù)研究的例子。原本H-coal 前期研究都是采用伊利諾伊州和懷俄明州的煤炭，其示范工廠(chǎng)工藝也是根據伊利諾伊州和懷俄明州的煤炭性質(zhì)做的設計。然而，肯塔基州州長(cháng)強力爭取將這個(gè)示范工廠(chǎng)設置到肯塔基州，并且同意給予總價(jià)值約八百萬(wàn)美元的各式優(yōu)惠與補貼，美國聯(lián)邦政府最終決定將示范工廠(chǎng)設置在肯塔基州。

所有具備煤化工常識的人都知道，煤化工對煤炭的品質(zhì)穩定有嚴格的要求，變更煤炭種類(lèi)是大忌，然而在政治掛帥、外行領(lǐng)導內行的政治環(huán)境下，美國政府對H-coal 示范工廠(chǎng)的選址不得不在政治上妥協(xié)。

1974 年美國聯(lián)邦政府改組能源機構，原本屬于內政部的煤炭研究辦公室并入能源研發(fā)署(Energy Research and Development Administration)。

1976 年能源研發(fā)署在肯塔基州的卡特里茲堡(Catlettsburg)投資1.43 億美元建設H-coal 示范工廠(chǎng)，雖然經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)與建設，可由于所有參與的公司都不看好這項技術(shù)的商業(yè)前景而紛紛退出，H-coal 示范項目最終于1982 年全面終止。

美國著(zhù)名的智庫蘭德公司(RandCorporation)曾經(jīng)就美國研發(fā)煤制油氣的經(jīng)驗進(jìn)行分析，發(fā)現所有的研發(fā)項目大多遵循類(lèi)似的軌跡——對初期成本的估算都很低，但隨著(zhù)項目的開(kāi)展，從可行性評估、初步設計、預算編制、細節設計、實(shí)際施工、到運轉后依據實(shí)際經(jīng)驗修改工藝并加配設施，實(shí)際成本逐漸上升，最后發(fā)現，從可行性評估到項目末期的成本大約會(huì )增長(cháng)2 到4 倍。因此在起初的可行性評估中認為經(jīng)濟可行的，到了后來(lái)都不可行。

從20 世紀40 年代到現在，美國在數十年的煤制油氣技術(shù)研發(fā)歷程中，能夠實(shí)現商業(yè)化運轉的煤制油氣廠(chǎng)只有一座，就是大平原煤制氣廠(chǎng)(Great Plains Synfuels)。大平原煤制氣廠(chǎng)最初的可行性評估開(kāi)始于1973 年，原本規劃日產(chǎn)2 億5 千萬(wàn)立方英尺(約合708 萬(wàn)立方米)的煤制合成天然氣。到1975 年底，評估結果認為資金需求過(guò)于龐大，為了降低風(fēng)險，將設計產(chǎn)能降低一半，最終規劃為日產(chǎn)量1 億2 千5 百萬(wàn)立方英尺(約合354 萬(wàn)立方米)。

由五家油氣管道公司合資組成的大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司(Great Plains Gasification Associate)于1980 年開(kāi)始動(dòng)工興建，美國政府為了鼓勵和發(fā)展替代油氣的煤制氣技術(shù)的應用，為大平原項目提供了建廠(chǎng)與啟動(dòng)費用75%的貸款擔保(最終由美國聯(lián)邦政府擔保的貸款額度總計15.4 億美元)。大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司自行出資4.93 億美元。大平原煤制氣廠(chǎng)總建廠(chǎng)成本約為20.3 億美元。

大平原煤制氣廠(chǎng)于1983 年底完工，并于1984 年7 月28 日正式開(kāi)始運轉。大平原廠(chǎng)在建廠(chǎng)前與四家天然氣管道公司簽訂了25 年的長(cháng)期供氣合約，管道公司同意以高于市價(jià)的價(jià)格購買(mǎi)煤制天然氣，具體價(jià)格按合約中規定的公式計算。購氣合約以1981 年1 月1 日每百萬(wàn)英熱值(MMBTU)6.75 美元的天然氣價(jià)格作為基準價(jià)，每季度根據生產(chǎn)者價(jià)格指數和二號燃油(No.2fuel oil)的價(jià)格依公式進(jìn)行調整，但前五年購氣價(jià)格不得高于二號燃油的市場(chǎng)價(jià)。

當時(shí)美國人普遍認為美國的自然資源稟賦是富煤貧油少氣，隨著(zhù)美國石油進(jìn)口依賴(lài)度不斷提高，天然氣資源逐漸耗盡，油氣價(jià)格長(cháng)期看漲不看跌。大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司在開(kāi)始規劃建廠(chǎng)時(shí)跟美國能源產(chǎn)業(yè)界的大多數人一樣，認為在富煤少氣的美國，天然氣價(jià)格只會(huì )漲不會(huì )跌，他們預估建廠(chǎng)完成時(shí)，天然氣價(jià)格應該已經(jīng)漲到每百萬(wàn)英熱值(MMBTU)9 到10 美元之間。但在大平原建廠(chǎng)完成后，美國油氣價(jià)格不但沒(méi)有出現預期中的上漲，反而開(kāi)始下跌，即便根據購氣合約公式的有利價(jià)格，大平原廠(chǎng)也無(wú)法獲利。而按這樣的優(yōu)惠購氣價(jià)格，購氣的管道公司也是虧損的。

管道公司想把合成天然氣的高價(jià)轉嫁到消費者身上，而美國的消費者團體則提起法律訴訟，最后和解結果是雙方都承擔部分損失。管道公司受合約限制不得不以高于市場(chǎng)的價(jià)格向大平原廠(chǎng)購氣，但是在必須購買(mǎi)的總量上發(fā)生爭議，因此管道公司與大平原廠(chǎng)之間也展開(kāi)法律訴訟，直到1994 年才達成和解。

在大平原煤制氣運轉之后，大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司根據調整后的價(jià)格重新估算，大平原廠(chǎng)在運轉的前十年間預計將虧損13 億美元。大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司起初試圖要求美國政府提供更多的財政補貼，但是美國政府并不愿意填補這個(gè)無(wú)止盡的財政黑洞，在失去政府援助后，大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司于1985 年8 月1日宣布破產(chǎn)。

由于美國政府是大平原案貸款的擔保人，在大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司破產(chǎn)后，應對其未履行的貸款負有連帶賠償責任。大平原煤制氣廠(chǎng)投資項目，最后的結局是滿(mǎn)盤(pán)皆輸，原始投資者大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司破產(chǎn)，美國能源部連帶賠償貸款，依合約購氣的管道公司以虧損的高價(jià)購氣，消費者也被迫承受較高的氣價(jià)。

美國建設大平原煤制氣廠(chǎng)造成的巨額虧損和破產(chǎn)，并牽連政府連帶賠償，承受重大損失，這個(gè)歷史教訓使得世界各國在考慮發(fā)展煤制天然氣時(shí)更為審慎，除中國外，再也沒(méi)有其他國家建設規?；褐铺烊粴鈴S(chǎng)，但是曾經(jīng)嘗試研發(fā)的國家并不少，現簡(jiǎn)單介紹下煤制油氣在其他國家的發(fā)展情況。

其他國家發(fā)展煤制油氣的經(jīng)驗

1973 年與1979 年的兩次石油危機使許多國家都試圖發(fā)展可以替代石油的煤制油氣，西德的非核能源研究項目(Program for Non-Nuclear Energy Research)強調煤炭液化對于德國的能源前景十分重要。日本的陽(yáng)光計劃(SunshineProject)也認為合成燃料將在日本扮演重要角色。其他還有新西蘭、澳大利亞、英國和加拿大，也都在20 世紀80 年代進(jìn)行過(guò)許多煤制油氣的研究，但是都僅止于實(shí)驗階段，沒(méi)有實(shí)現商業(yè)規模的量產(chǎn)。綜合來(lái)說(shuō)，西方國家煤制油氣發(fā)展的失敗有以下幾個(gè)主要的共同因素：

(1)多元的代議政治體制：由于代表社會(huì )各階層不同利益的團體在代議政治中角逐，使得政府的政策難有像南非那樣數十年不變的持續性。

(2)政府財政的困難：20 世紀70年代的能源危機造成全球性的經(jīng)濟蕭條，政府財政困難，而煤制油氣的發(fā)展必須承擔長(cháng)期虧損，各國政府均不愿意以拮據的財政去填補這樣的虧損。

(3)技術(shù)不成熟：煤制油氣雖然不算新技術(shù)，但是非常缺乏量產(chǎn)的經(jīng)驗。各國的研發(fā)歷程中都出現了許多技術(shù)上的困難。

(4)全球能源市場(chǎng)的變化：自20世紀80 年代初到90 年代末，全球石油價(jià)格呈現穩定下跌的趨勢，使得原本促使各國發(fā)展煤制油氣的動(dòng)機不復存在了。

(5)對環(huán)境保護的重視：自20 世紀70 年代以來(lái)，西方國家環(huán)保意識逐漸興起，煤制油氣因為其高污染的特點(diǎn)而不易得到社會(huì )大眾的認可。政府如果要用政府財政去補貼高污染的煤制油氣，在政治上難以得到持續的支持。

回顧全世界煤制油氣的發(fā)展歷程，失敗的占大多數，成功的只有少數特例。而從能夠成功實(shí)現量產(chǎn)的幾個(gè)特例(納粹德國煤制油、南非煤制油和美國大平原煤制氣)來(lái)看，成功背后都有其特殊的歷史背景。若從純粹自由競爭市場(chǎng)中商業(yè)營(yíng)利的角度來(lái)看，全世界煤制油氣可以說(shuō)從來(lái)沒(méi)有過(guò)成功的例子。

根據美國環(huán)保署的統計資料，大平原煤制氣廠(chǎng)2011 年各類(lèi)空氣污染物排放量如下表。污染物中排放量最大的是氨、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳及甲醇。

大平原廠(chǎng)早年二氧化硫排放量非常大，2002 年之后則有顯著(zhù)降低。大平原廠(chǎng)從運轉之初就一直無(wú)法符合空氣污染排放標準，在大平原氣化聯(lián)營(yíng)公司破產(chǎn)后，美國能源部收購重整期間也無(wú)法解決空氣污染排放不達標的問(wèn)題。北新電力接手運營(yíng)時(shí)承諾將向符合環(huán)保標準的方向努力，但是持續多年都沒(méi)有達到環(huán)保標準。

從一開(kāi)始，原本建廠(chǎng)時(shí)安裝的Stretford

硫磺回收裝置不斷發(fā)生問(wèn)題，大平原廠(chǎng)的工程師先是將硫磺回收裝置換成sulfolin裝置，但還是無(wú)法順利運轉，最后大平原廠(chǎng)決定放棄硫磺回收，而將工藝中產(chǎn)生的硫化氫予以焚化處理。硫化氫焚化后產(chǎn)生大量的二氧化硫，于是大平原廠(chǎng)斥資一億美元在1997 年加裝煙道脫硫裝置。然而煙道脫硫裝置運轉穩定性不佳，大平原廠(chǎng)又追加八百萬(wàn)美元改善系統，但是仍然無(wú)法完全解決問(wèn)題。

北達科他州衛生局在1997 年對大平原廠(chǎng)發(fā)出違規通知。在高達一百三十萬(wàn)美元的巨額罰款的威脅下，大平原廠(chǎng)承諾再投資三千五百萬(wàn)美元安裝濕式靜電除塵裝置(于2001 年完成安裝)，并與衛生局達成和解協(xié)議。

經(jīng)過(guò)不斷嘗試與一再投資改善設備，在運轉十多年后，大平原廠(chǎng)終于能夠符合空氣污染排放標準。

廢水排放方面，大平原煤制氣廠(chǎng)位于密蘇里河流域，距離全美第三大人工湖沙卡卡威亞湖(Lake Sakakawea)僅約十英里(約合16 公里)。沙卡卡威亞湖平均儲水量約294 億立方米，大約相當于中國的鄱陽(yáng)湖的滿(mǎn)水位容量，因此大平原廠(chǎng)附近的水資源可以說(shuō)十分豐富。大平原廠(chǎng)年耗水量約924 萬(wàn)立方米28，每分鐘產(chǎn)生3000 加侖(約合11.36 立方米)的廢水，但是完全不對廠(chǎng)外排放。所有產(chǎn)生的廢水均在場(chǎng)內處理，部分回收，部分蒸發(fā)，部分用于灰分處理，隨灰分送往灰分掩埋場(chǎng)進(jìn)行掩埋，最后還剩下一部分無(wú)法處理的濃縮廢液，則注入深井拋棄。

大平原建廠(chǎng)時(shí)原本設計的廢液焚化爐因為經(jīng)常發(fā)生機械故障，而且耗費大量燃料，因此于1993 年修改工藝將廢液焚化爐拆除，而將蒸發(fā)濃縮的廢液重新導入氣化爐。

氣化爐廢水中含有酚、兒茶酚、酸和醇類(lèi)等有機物質(zhì)，這些有機物質(zhì)會(huì )因細菌作用而使冷卻水塔及許多廢水揮發(fā)系統產(chǎn)生惡臭。廠(chǎng)區因散發(fā)惡臭二十多年來(lái)不斷被附近居民投訴。經(jīng)過(guò)大平原廠(chǎng)近年努力改善，并于2013 年投資7千7 百萬(wàn)美元加裝冷卻水塔污水分離系統，惡臭投訴案件才顯著(zhù)減少，2012年有16 起，到2013 年只剩下3 起。

污水零排放并不等于完全解決了水污染的問(wèn)題。因為向地下深井排注廢液會(huì )有污染地下水的隱患，所以大平原廠(chǎng)在廠(chǎng)區附近640 英畝(3840 畝)的范圍內設置了130 多座地下水水質(zhì)監測井，并聘有專(zhuān)職的環(huán)境水文工程師每半年對地下水水質(zhì)進(jìn)行檢驗，以確認儲存于地底下的污水沒(méi)有向鄰近的地下水層擴散。

美國能源部總結大平原廠(chǎng)二十年運轉經(jīng)驗的報告中指出，大平原廠(chǎng)的工程師一致建議未來(lái)新建的煤制天然氣不要再使用跟他們一樣的氣化爐，因為他們用的魯奇氣化爐雖然在運轉上非常穩定可靠，但是產(chǎn)生的廢液成分復雜且難以處理。許多大平原廠(chǎng)的工程師建議未來(lái)新建的煤制天然氣廠(chǎng)可以采用新開(kāi)發(fā)的流化床氣化爐技術(shù)，認為該技術(shù)可能可以減少廢液的產(chǎn)生而降低污水處理的難度。

固體廢棄物方面，大平原廠(chǎng)產(chǎn)生的廢棄物種類(lèi)包括：實(shí)驗室溶劑廢物、重金屬廢棄物、丙酮/ 甲苯/ 乙腈、礦物油、廢堿/ 酸、廢棄的1,1,1- 三氯乙烷、廢棄的催化劑、實(shí)驗室廢棄化學(xué)品和工藝清洗殘渣。大平原廠(chǎng)有專(zhuān)屬的廢棄物掩埋場(chǎng)以供氣化爐灰分以及各類(lèi)工藝所產(chǎn)生的固體廢棄物掩埋之用。

二氧化碳排放方面，大平原煤制氣廠(chǎng)與加拿大的泛加拿大(PanCanadian) 石油公司于1997年達成協(xié)議，泛加拿大石油公司從大平原廠(chǎng)購買(mǎi)二氧化碳為其Weyburn 油田提高原油采收率。大平原煤制氣廠(chǎng)的二氧化碳捕獲與儲存(carboncapture and storage，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CCS)設施于2000年10 月開(kāi)始運作，所捕獲的二氧化碳通過(guò)328 公里(205 英里)長(cháng)的管道輸送到鄰近的加拿大油田，作為提高原油采收率(enhancedoil recovery，以下簡(jiǎn)稱(chēng)EOR)之用。

大平原廠(chǎng)將捕捉二氧化碳的成本列為商業(yè)機密。大平原廠(chǎng)的CCS 設施總投資金額約一億美元， 泛加拿大公司的EOR 投資則超過(guò)十億美元。據學(xué)者估計，大平原廠(chǎng)捕集與運輸二氧化碳的成本大約為每噸20 美元。近年來(lái)，由于石油業(yè)者用于EOR 的二氧化碳的需求不斷增加，平均購買(mǎi)價(jià)格約在每噸28 美元以上，當原油價(jià)格維持在每桶100 美元以上時(shí)，石油業(yè)者甚至最高有可能出到每噸40 ～ 45 美元來(lái)購買(mǎi)二氧化碳。據此可以判斷大平原廠(chǎng)的CCS應該有可觀(guān)的利潤。

目前全世界對于煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳所做的CCS，大多僅為小規模的示范，或是仍在規劃階段，大平原廠(chǎng)的CCS 是全世界煤炭能源的CCS 中規模最大的，運轉經(jīng)驗最久的。然而即使在有利可圖，而且運轉經(jīng)驗領(lǐng)先全世界的情況下，大平原廠(chǎng)的CCS 捕集率最高時(shí)大約也只有50%。

根據大平原廠(chǎng)公布的數據，大平原廠(chǎng)每年捕集的二氧化碳大約三百萬(wàn)短噸，美制的短噸(short ton) 合兩千英鎊或約0.907 噸，三百萬(wàn)短噸約合二百七十二萬(wàn)噸。大平原廠(chǎng)每年消耗產(chǎn)于鄰近Freedom Mine 的褐煤約六百萬(wàn)短噸(約合544 萬(wàn)噸)，FreedomMine的褐煤為地表開(kāi)采，平均熱值每英鎊約6775 英熱值40。根據美國能源信息管理局的資料，北達科他州褐煤的二氧化碳排放系數為218.8

英鎊/ 百萬(wàn)英熱值。根據這些數據，我們可以估計大平原廠(chǎng)生產(chǎn)煤制合成天然氣的二氧化碳排放量約為每年八百萬(wàn)噸(含下游合成氣燃燒產(chǎn)生的排放量)。Freedom Mine 的褐煤因為是地表開(kāi)采，開(kāi)采過(guò)程的能源消耗低于地下開(kāi)采。根據學(xué)者的估算，美國地表開(kāi)采的煤炭開(kāi)采過(guò)程的二氧化碳排放量約為40.65 公斤/ 短噸(約合44.82 公斤/ 噸)。依此我們可以估計供應大平原廠(chǎng)的褐煤在開(kāi)采過(guò)程的二氧化碳排放量每年約24.4 萬(wàn)噸。Freedom Mine

到大平原廠(chǎng)的距離只有不到十英里(約合16 公里)，運輸過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳可以忽略不計。這樣我們可以估算出大平原的CCS 大約可以將煤制合成氣的全生命周期二氧化碳排放量減低約三分之一。

無(wú)CCS 的合成天然氣若是用來(lái)發(fā)電，其碳排放強度會(huì )高于燃煤發(fā)電，依照大平原廠(chǎng)的CCS

捕集率扣除捕集的二氧化碳后，其碳排放強度會(huì )略低于燃煤發(fā)電，但仍顯著(zhù)高于一般的天然氣發(fā)電。

在理想狀況下，CCS 可以將二氧化碳封存于地下而減緩地表的溫室效應，但是長(cháng)期來(lái)說(shuō)，現在封存的二氧化碳也有可能會(huì )因為地殼變動(dòng)或人為疏忽與破壞而泄漏出來(lái)。因此封存之后必須長(cháng)期監控。從防治溫室效應的時(shí)間尺度來(lái)說(shuō)，即使用最低的標準，CCS 也必須要能封存幾千年以上才有意義。

從能源轉換效率的角度來(lái)看，使用煤制合成天然氣發(fā)電是一種低效的能源利用方式。根據大平原廠(chǎng)近年實(shí)際運轉資料來(lái)計算，由煤炭轉換成合成天然氣的能源轉換效率大約60%。大型復循環(huán)燃氣電廠(chǎng)的能源轉換效率大約50%。因此由煤炭先制成合成天然氣再用做燃氣發(fā)電的能源轉換效率大約為60% *50%＝ 30%。一般大型燃煤電廠(chǎng)的能源轉換效率則大多可達到40%以上。同樣發(fā)一度電，使用煤制天然氣要比直接燃煤多消耗三分之一的煤炭資源。

啟示：煤制氣項目眼光至少要看四十年

新科技的發(fā)展，往往是很難預測的。然而有一個(gè)基本的方向就是，競爭越激烈的市場(chǎng)，廠(chǎng)商為了維持競爭力就必須投入更多的資源進(jìn)行研發(fā)，而投入更多資源做研發(fā)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步就更快。

從前富煤少氣的美國，在建立了全世界最自由競爭的天然氣市場(chǎng)之后，不但傳統天然氣的新發(fā)現超乎原本的預期，而且新技術(shù)的創(chuàng )新使得美國在煤層氣、頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)都領(lǐng)先于全世界?，F在美國因為天然氣太便宜，連燃煤電廠(chǎng)都紛紛改燒天然氣發(fā)電。

像煤制天然氣這樣的投資，眼光至少要看四十年。四十年前，美國沒(méi)有人可以想象四十年后的今天，美國的天然氣資源不但沒(méi)有枯竭，還比四十年前更豐富。四十年前，風(fēng)力與太陽(yáng)光伏發(fā)電技術(shù)猶如空中樓閣，幾乎沒(méi)有任何市場(chǎng)競爭力。而四十年后的今天，風(fēng)力發(fā)電儼然已經(jīng)成為主流的發(fā)電技術(shù)之一，太陽(yáng)光伏的成本也越來(lái)越有競爭力。

從過(guò)去數十年的經(jīng)驗來(lái)看，太陽(yáng)光伏的成本大約每十年下降一半，未來(lái)十年到二十年間，太陽(yáng)光伏發(fā)電的成本很可能會(huì )降到跟燃煤發(fā)電差不多甚至更便宜。如果到時(shí)候用太陽(yáng)光伏發(fā)電來(lái)取暖煮食比用煤制氣更便宜，那么現在建的這些煤制氣廠(chǎng)將被迫停產(chǎn)關(guān)閉。如果只運轉不到二十年就關(guān)閉，現在的投資將難以收回成本。

美國在取消天然氣價(jià)格管制的初期興建了大平原煤制天然氣廠(chǎng)，經(jīng)歷了慘痛的教訓?，F在一窩蜂地投入煤制天然氣，將對中國的長(cháng)期發(fā)展帶來(lái)極高的風(fēng)險。政府跟投資者對于這樣攸關(guān)國家社會(huì )未來(lái)發(fā)展的豪賭，必須要三思而后行，切莫跟風(fēng)盲從。