水电替代煤炭的作用能有多大？

煤碳发电的近零排放是一个伪概念 

看到科学网上一位网友的《柴静关于煤的认识是错误的》文章有很多的支持者，感觉大家似乎都认可他所提供的一些证据。但我觉得该网友的说法是有问题的，有误导作用的。我并不完全认同柴静《穹顶之下》中的观点，但是，我觉得起码要承认柴静对煤的认识是正确的。

    该网友说"柴静在她的雾霾调查报告中，对我国的能源结构提出了批评，对煤的批评尤其多，认为这是造成雾霾的主要元凶。她也提出了今后清洁能源的设想，那就是使用天然气和电力这样的清洁能源。现在有人对柴静的这些观点和看法提出了批评，一句话她对煤的认识是错误的，她提出的方法不可行，可行的办法是发展清洁燃煤技术。更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了。"

首先，柴静对煤的批评不仅是正确的，而且也是有科学依据的。其实，早在柴静以前，去年12月中国科学技术协会就在中国科技会堂举办过一次关于社会热点问题的学术报告会。在那个会上一位来自国家气象科研部门的专家，做过一个关于雾霾研究的报告，其内容比柴静的宣传片还要丰富，准确，其结论就是雾霾的主要原因是我国的煤炭消耗过量。

我认为柴静关于雾霾的很多内容和数据，很可能都是来自那个科研的结果。所以，关于煤炭"是造成雾霾的主要元凶"的结论，不仅不是错的，而且，也不是柴静所做出的。柴静的最主要贡献，就在于以一个新闻记者的敏感和技巧，帮助传播了这一科学结论，让大家对雾霾有了正确的认识。

    柴静关于今后的出路在于"使用天然气和电力这样的清洁能源"的结论，我也是不赞同的，关于这一方面，我曾经写过一篇"柴静的宣传片还可以做得更好"的文章，主要是表达了"油气化"不可能是中国能源的出路。至于电力这种的清洁能源，是不是出路，我们不能妄下结论，因为电力只是二次能源，我们还要看产生电力的一次能源到底是什么？然而，尽管我不赞同柴静的关于解决能源问题的结论，但是我更不赞同网友关于"可行的办法是发展清洁燃煤技术"的意见。至于"更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了"的说法，就更不靠谱了。

    科学网友所依据的文章作者（唐驳虎：下称作者），曾自称对天然气行业是了解的。对于这一点笔者一点都不怀疑，因为，我觉得该文章对天然气的评价和判断基本都是正确的。在对待天然气的态度上，文章作者确实比柴静要靠谱得多。我也完全赞同"大力用气是没错的，取代煤是绝无可能的"这个结论。

    接下来网友的"尽力发展核电和水电是没错的，取代煤是绝无可能的"的说法，也是有一定道理的，但是，应该说是错的。先说核电。现有的核裂变的发电方式，确实像作者分析的那样，受到铀矿资源的限制，不可能成为主要能源方式，取代煤炭。但是，目前国际上也正在全力探索的核聚变利用，一旦获得成功，取代煤炭成为主要能源，是完全可能。如果，我们现在不发展、不利用核裂变技术，我们怎么可能探索和掌握未来核聚变技术？当然，至今为止，我们谁也不敢说核聚变利用技术一定能够成功，所以，直到目前为止，我们还不能把人类发展的能源希望，押宝在核能上。即便如此，今天就要断言说"核电取代煤是绝无可能的"也有些为时过早了。

    再说水电。文章中的这个表格（表1）确实是我国2003年水力资源普查之后公布的正式数据。

文章作者强调说"这个数字的错误，一是在分子上，错误的引用了多年前中国水电装机量只有1亿千瓦左右的"可怜数字"；二是在分母上，混淆了中国水能资源理论蕴藏量、技术可开发和经济可开发这三个不同规模之间的数字。　　虽然中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦，折合年发电量17500亿千瓦时（水力发电受季节影响很大，不能全年满负荷出力），也就是每年2.15亿吨标准煤，而中国的水电已装机容量是多少呢？经过近十多年的快速开发，特别是在西南地区诸多大江大河上的巨型电站梯级开发，到2014年中国水电总装机容量已经达到3.02亿千瓦。"

    作者的这个数据和说法都是有一定道理的，但是，也不是准确的。我国水电的装机在2004年达到了一亿千瓦，到2014年底，确实已经达到了3.02亿。然而，是不是我们的水电开发程度，真的就已经达到了75%呢？不对，这个算法是错误的。首先，关于"虽然中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦"的说法，就是有问题的。

    在国际上，几乎没有几个国家采用可装机容量来计算自己的水能资源量。所以"中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦"的说法是极不科学的，也是容易引起人们误解的。国际上通常只用年发电量来表示水能的资源。那么我国的水能资源是多少呢？理论值6万多亿千瓦时，技术可开发2.47万亿，经济可开发1.75万亿。这还是2003年普查后公布的水能资源数据。事实上，这个数据中只有理论蕴藏量是比较可靠稳定的，而技术可开发和经济可开发量，都是要与当时的社会科技和经济水平有关的。事实上，我国官方最新公布数据是水电技术可开发的资源量为2.61万亿千瓦时。所以，到2014年底，我国的水电开发利用程度（按照1万亿发电量）应该是38.4%（2013年时确实不到35%）。大约只是文章作者断言的75%的一半。

    关于水电的替代煤炭的量到底怎么算，社会各界一直都有分歧。随着火力发电技术的不断提高，单位千瓦的煤炭消耗总是在下降的，所以，如果严格的计算，每一年水电替代煤炭的数值，都是不一样的。为了能稳定的计算煤炭替代量，几年以前，我国著名的水电专家潘家铮院士曾与笔者讨论过这一问题，并且建议，以一度电、一斤煤（5000大卡原煤）来估算，而不必折算成标准煤来计算。因为，所谓的替代煤炭量，本来就不太准确，为何不采用一个比较容易的方式表达呢？。根据我国当时的发电煤耗（加上火电厂的厂用电），这个一度电、一斤煤的算法，还是稍微低估了水电替代煤炭的作用。况且，在全世界的范围内来看，至今这个替代原煤的标准，还是相当合理的。按照这个替代关系，我国的水能资源量理论值约为30多亿吨原煤，技术可开发大约为13亿吨原煤。按照发达国家的平均水平计算，我国的水电至少应该能够替代十亿顿煤炭，发电量达到2万多亿千瓦时/每年。目前发达国家的平均人均用电水平为5000到9000千瓦时。我国按照达到能源消耗顶点时，人口14亿，人均8000千瓦时计算，总共也就是需要11.2万亿千瓦时的电量。也就是说，我国的水电如果能充分的开发利用，基本上可以满足我国能源消耗顶点时五分之一的电力需求。

    这只是对未来的预测，如果我们能像世界上的很多发达国家一样，优先的开发利用可再生的水能资源的话，那么我们的水电几乎能满足我们今天40%的电力需求，满足世纪之交2000年80%左右的电力需求。世界上有很多国家的电力构成中都曾经有过一个水电比重非常高的阶段。例如，美国最高时超过40%，加拿大最高时超国90%。据统计，世界上水电比重曾经超过90%的国家，有上百个，然而，我国作为水能资源最丰富的国家，我国最高水能利用率还没达到过30%。为什么会出现这种情况，就是因为我们很多人都先入为主的认为，若干年后水电最终是满足不了我国的能源需要，所以，就自以为目光远大的不重视水电的作用，而拼命的开采和使用日益枯竭的煤炭。

    此外，水电能源的另一个非常重要的特性就是其方便的可调节性。然而，由于我国的水能资源开发的不充分，水电的这种优势不仅得不到发挥，反而成了劣势。因为，我们缺乏具有大型龙头水库的电站，所以，我们国家目前的水电呈现出特别明显的丰枯出力不均。汛期的电多的用不了，枯水期根本就不够用。这又是一个我们不得不依靠煤炭发电的重要理由。其实，这恰恰是我们水电开发利用程度不高造成的弊端。我国近年来的水电开发，主要依靠市场机制，利用开发企业逐利的动机调动水电开发的积极性。所以，造成的局面必然就是投入大，产出小的龙头水库电站的建设严重滞后。我国目前所剩的水能资源虽然看起来已经不多了，但是主要都是一些具有重要作用的龙头水库电站。只有把这些龙头电站开发建成之后，我国水电的电能质量才能真正发挥出替代煤炭的重要作用。

    水电不仅能替代煤炭发电，而且还是风能、光伏等其它可再生能源的重要保障。我们承认要让水电单独替代煤炭发电，在一个国家发展的初期是完全可能的，但是，长远来说，确实是不可能的。然而，即使单独不可能和其它可再生能源配合起来，也还是可能的，必须的。

    最近几年，全球的风力发电的增长很快，但是必须承认自然界风力的资源也不可能满足人类替代煤炭发电的需要。最有希望的可再生能源是太阳能，如果我们未来能把太阳能开发利用好，完全可能满足人类的能源需要。现阶段，我们的可再生能源主要还是水电、风电和生物质发电，所以，还不能完全的替代煤炭。但将来的可再生能源，加上了太阳能的作用，是完全可以替代煤炭的。联合国提出2100年全球的碳排放增量基本为零，就是根据这一判断，做出的。有没有可能呢?笔者认为，不仅有可能，而且必须要这样做。因为，不这样做人类社会就没有希望。

    要知道，我们现在消耗的化石能源，其实都是几亿年来太阳能的积累。是大量的动植物的躯体吸收了太阳能之后形成的一种含碳的化石能源。现代化以来，我们目前的化石能消耗速度，大约是每年消耗以前100万年内的太阳能的沉积量。我们可以设想一下，这种消耗，能持续多久？即使联合国不提出2100年全球的碳排放增量为零，那么到了2200年，人类社会的碳排放增长，恐怕也只能为零了。因为到那个时候，世界上可能已经没有化石能源供我们开采了。

    很多人都怀疑所谓碳排放、温室效应是一个阻碍我国国家发展的阴谋，笔者不赞同这样看，我觉得，即使是阴谋也是有益的阴谋，因为，紧跟在碳排放问题后面的，是化石能源的枯竭。

    回到对柴静的评价问题上，我觉得柴静对煤炭的认识是正确，但是，对油气的认识是不对的。柴静的宣传片确实还没有达到科学的解决能源问题的高度。我们可以批评柴静，但是，至少我们不能否认她对煤炭的认识和评价。

    最后再说说作者的"更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了"有什么问题。大家一定记得几年前，"水电比火电更污染"伪环保的宣传非常盛行。也许就是因为我们很多的环保官员，也有这样看法，所以，才导致我国的清洁的可再生的水电开发，困难重重，而煤炭发电却因为能满足当时国家要求的"脱硫"的环保要求，而被认为是清洁的环保的而超常规的畸形发展。现在，当严重雾霾已经对我国造成了巨大的威胁之后，我们才发现，脱硫只能解决酸雨的问题，解决不了雾霾污染的问题。正是当年环保官员们认为清洁、环保的火电以及过量的煤炭消耗，造成今天全国大面积的雾霾。现在，我们的环保官员开始进步了，从"十二五"开始，我们要求火电站不仅要脱硫，还要脱硝。最近，确实又提出了更严格的近零排放的更高标准。我估计作者的"更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了"结论，可能就是根据最新的环保指标，得出来的。

    然而，事实上所谓的"近零排放"不过是一个伪概念。什么叫近零排放？它与真正的零排放到底有多近，你说得清楚吗？我觉得提出所谓近零排放的概念的人，起码是没有把目前对人类社会威胁最大的碳排放当成是一种严重的污染。按照科学的定义，任何解决不了碳排放的发电方式，都谈不上零排放。不错，煤炭发电的碳扑捉技术已经是可以实现的，但是我们不妨想一想，把含有碳元素的化石能，利用了一番之后，再加以固化，放回到地下，我们还能不能从中获得多少所需的能量呢？

    我们不否认煤炭清洁利用的重要性和必要性，因为，我们现阶段离不开煤炭。但是，我们一定要清醒的认识到，所谓的清洁利用只是相对的与一定时期的一定的认识水平的一种相对于某项环保指标的概念。况且我们已经因为此，有过了造成全国严重的雾霾污染的惨痛教训，我们为什么还要再一次的自欺欺人呢？

    文章的作者，甚至还认为"燃煤发电甚至可以超越燃气发电，变得更清洁，更环保，与环境更友好"。笔者认为这绝对是建立在不把对人类威胁最大的碳排放当成一种污染的基础上，得出的结论。因为，从热值和含碳量的比值上看，煤炭就永远不可能比天然气更清洁。否则的话，全球各国为了减碳纷纷关闭煤矿的做法就都是傻瓜了。

    不可否认，煤炭工业是我国最重要的基础产业，但煤炭工业的出路，不仅在于清洁、高效的利用，而且更在于减量化的使用。因为煤炭资源是不可再生的，要想可持续，只能尽可能的少用，不用。在不得不用煤炭的今天，我们的清洁、高效利用是必须的，别无选择的。但是，我们决不可因此就天真的认为，这就是人类发展的方向、出路。因为，有限的化石能源对人类发展的支撑作用，一定是有限的，不可持续的，不学会充分开发和利用可再生的能源，就不可能有人类文明的可持续发展。

参考对照文章：

【唐驳虎：关于清洁能源，柴静和"工业党"都说错了】2015-03-03 14:13

【摘要】柴静个人环保记录片《穹顶之下》播出后，引起公众热议，让大家对环境保护有了新的认识。随之而来的，是各种专业性的分析和建议，这更加宝贵，也是柴静影片的意义所在。本文是是凤凰网新闻客户端主笔唐驳虎先生的文章，从另一个观点论述中国能源发展与环境保护的关系。　

整个周末，很多人的微博微信朋友圈都被《穹顶之下》刷屏了，接踵而来的是各方专家的点评、补充、指正。舆论沸腾，众声喧哗，笔者只好选择在大潮略微退去之后再发声。

首先，和所有客观理性的专家们一样，对柴静团队历时一年的心血之作《穹顶之下》表示肯定，对环保事业的推进值得特别夸赞。至于那一小股特别起劲的无端攻击，其实主要来自"工业党"中的极端分子。　

那是一小撮高喊"就是要先污染后治理"、"环保治理毁灭中国工业化"、"断送中国前途居心极其险恶"、"中国命运就是要吃够污染"的人，这种疯子一般的极端"工业党"，跟极端"环保人士"一样，都是社会思想意识上的"毒瘤"，也都在败坏着这两个好词的名声。　

不管哪种主张，一极端就荒谬，极端思想都要不得。　

只有执政党多年来一直主张、新一代领导集体特别强调的"既要金山银山，又要绿水青山，实现可持续发展"思想，才是发展正途——这也是全体人民的共同主张和根本愿望。　

当然，《苍穹之下》也是有瑕疵的，比如最后开出的药方和建议——大力采用天然气，取代有污染的煤。　　这个建议事实上是极其不靠谱的，作为独家披露和彻底解析过中俄天然气谈判，对天然气行业有相当了解的人，我可以非常肯定地这么说。

因为中国的天然气蕴藏量很有限，包括新兴的非常规页岩气也是如此。经过数十年勘探，中国的油气包括非常规油气可采分布底蕴基本已经明确，不管你怎么挖谁来挖，突然冒出大油田大气田基本是不可能的。而且中国的天然气和页岩气大都分布在西南四川盆地一带人口密集区，要效仿美国式的钻掘开采方式是不可能的，难度极大——美国和加拿大的页岩气大都分布在荒芜无人的地区，自由度随意度大得多。

至于进口天然气，列举一下中俄天然气的签约规模就知道了，每年380亿立方米，折合多少呢？按重量计算就是2700万吨。这可是世界天然气蕴藏量和产量第一大国的未来对华出口量（尚未落实）。　　

即使把从中亚、中东、缅甸等地进口和国产陆上、海洋乃至煤制气全部算上，中国中长期规划的年天然气用量也就是3600亿立方米，2.6亿吨的规模。这已经是极限。　　要知道中国现在的年原煤消耗量已经超过38亿吨，未来（一般指2030年）可能增加到50亿吨。即使折算成标准能源单位煤当量，天然气远期的用量仍然只有煤的大约1/15，比例与现在的1/20增加不多。

大力用气是没错的，取代煤是绝无可能的。　

清洁能源天然气未来仍将用在工业生产和居民生活（炊事、取暖）等关键环节上，起到关键的辅助作用。　　同样，不少批评柴静的普通"工业党"则在说，你为什么不敢大声呼吁用核电、用水电？这才是真正的清洁能源！　

大上核电！大上水电！大上！大上！碾压那些反对的无知愚民！成了这些人的不同主张口号。

喊口号很美好，现实很残酷。对中国基本能源结构都不了解，这种无知又乱喊口号式的主张，离合格的"工业党"实在是差得太远。　

同样的结论：尽力发展核电和水电是没错的，取代煤是绝无可能的。

先说核电，中国2014年运行核电装机容量约2030万千瓦，年发电1305亿千瓦时，仅占全国总发电量的2.39%。

目前在建的核电装机容量约3000万千瓦，已经是全球发展最迅猛的国家；预计到2020年装机达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。　

到2030年的规模预测有很多，但靠谱的数字应该在1.2亿千瓦左右，年发电量8000亿千瓦时，折合多少标准煤呢？也就区区1亿吨。

这也是极限发展了。核电的效率、规模可能远远低于人们脑海中的不切实际想象。而对铀资源的消耗可能又大大超出人们的想象。　

每100万千瓦核电，建堆时首次填充需要339吨铀，每年还需补充157吨铀。因为其中发电用的铀235浓度较低，上百吨铀中的绝大部分是不产能的铀238。　　

更鲜为人知的是，今天中国的铀原料进口依存度已经超过90%，远远高于60%的石油对外依存度。具体详情可以参考笔者前同事陶慕剑2012年的一篇文章（链接见文后）。　

即使不考虑能源供应安全，用光全世界的铀矿资源供应，也只能满足中国庞大能源需求的一小部分而已。　　所以，中国的核发电不能定位为"主力发电方式"，而只能作为一种补充方式，主要部署在发达地区用电负荷中心附近，作为保证电网安全的空间补强布局所用。

再说水电，一个比较常见的数字是声称中国的水电开发率只有25%或者35%，还有很大的可开发空间，所以要大力发展水电。　

这个数字的错误，一是在分子上，错误的引用了多年前中国水电装机量只有1亿千瓦左右的"可怜数字"；二是在分母上，混淆了中国水能资源理论蕴藏量、技术可开发和经济可开发这三个不同规模之间的数字。　　虽然中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦，折合年发电量17500亿千瓦时（水力发电受季节影响很大，不能全年满负荷出力），也就是每年2.15亿吨标准煤，仅此而已。　　而中国的水电已装机容量是多少呢？经过近十多年的快速开发，特别是在西南地区诸多大江大河上的巨型电站梯级开发，到2014年中国水电总装机容量已经达到3.02亿千瓦。

也就是说水能利用率已经达到了75%，而剩下的1亿千瓦，有4000-5000万千瓦是属于目前还难以建设的终极巨型工程——雅鲁藏布江大峡谷巨型水电站群的，其余的则属于小水电。

除了终极挑战雅鲁藏布大峡谷，中国的水电建设已经是快利用到头了，"大上"早已经过去了。

我们这里合算一下：天然气2.6亿吨，核能1亿吨，水电不到3亿吨，这就是远期中国传统清洁能源的最大可利用规模（均折算为标准煤），比起几十亿吨的煤来说，规模实在太小了。　

至于看上去很美好的风电、太阳能、生物质能，稍有了解的人也能知道其真正的可利用规模，就不展开深入了。　

这就是我们的命运。　

从本质上来说，中国是一个缺油国、缺铀国，所谓总体丰富的水电资源，一分布到13亿人的人均头上，也就只有全世界人均的25%，世界排名百名开外，依然是一个贫水国。　

也只有所幸蕴藏在山西、内蒙一带的几千亿吨煤炭，才是整个中国的根本依托。中国是全世界煤炭开采量和消费量最大的国家，消耗着全世界一半的煤炭。　　

哪怕是可控核聚变这种人类的终极能源应用成功很长一段时间以后（预测是22世纪），中国的主要能源依然会是煤。　

无他，自有蕴藏量大，价格最便宜。　

无论过去、现在和未来，中国都必须是一个以烧煤为主的、人口密集的超级大国。这是我们无可回避的事实。　　

中国的基本资源禀赋就是煤，还有13亿人口，要和读懂农民、读懂黄河长江一样读懂煤，才真正读懂中国。直面它们，我们才能直面中国的现实和问题。

煤在中国能源的比重一直保持在70%以上，一年38亿吨煤，天量的基建和人民不断改善的生活需求对能源的需求量越来越大，这是雾霾成因的重要来源。　

那么，"厚德载雾""自强不吸"也是我们无可逃避的命运么？不是的。　

绝大多数的人都不了解，煤可以做到和天然气一样清洁，甚至更加清洁！　

除了《苍穹之下》里提到的洗煤之外，还有更加先进的科技，而且已经在中国成为现实。　

这些鲜为人知的先进技术，它就在服务北京的燕郊三河电厂，服务上海的外高桥第三电厂里。　

这两个直接服务超级城市负荷中心的关键电厂，由于空间布局紧邻特大城市的建成区，具有独特的地理位置，"三河"厂从河北燕郊镇到北京CBD的中心国贸直线距离只有33公里，"外三"厂从外高桥到上海浦东的中心陆家嘴甚至只有16公里。　　这就要求这两个电厂必须配备最先进的环保除尘设备，事实上也是，中国这个国家最先进的关于燃烧和除尘的科技手段，都首先在这两个电厂投入运作和实验。　

这两个电厂当之无愧的代表着全世界燃煤发电的最顶尖水平，是全世界最清洁、最高效的燃煤发电厂，清洁到了什么程度呢？污染物排放量达到了天然气电厂的水平，部分指标甚至胜过天然气。他们重新定义了燃煤发电，重新定义了什么是清洁能源！能想象得到么？黑乎乎脏兮兮的煤，居然能做到和绿色能源天然气一样清洁燃烧超低排放。

就像"外三"这个示范级电厂2台100万千瓦国产超超临界燃煤发电机组，自2008年投产以来不断刷新和改写的世界纪录：二氧化硫排放32.96mg/m3，氮氧化物排放16.61mg/m3，烟尘排放9.92mg/m3。机组额定净效率超过46.5%（含脱硫、脱硝）。

比较我国天然气发电烟气排放的限值：二氧化硫35mg/m3、氮氧化物50mg/m3、烟尘5mg/m3。除烟尘排放外，外三的排放水平优于燃气电厂排放限值。其中，被认为对PM2.5贡献最大的氮氧化物排放水平，更是只有天然气排放标准的1/3左右。　

外三和三河的实践已经证明，只要运用先进的科技手段，燃煤发电甚至可以超越燃气发电，变得更清洁，更环保，与环境更友好。 同时依然具备甚至具备更高的经济效益水平。　

环保本来就是科技和工业进步的重要和有机组成部分，剩下的在于制度、监督、推广和执行。　

如果这样的先进示范级技术能够应用到全中国9亿千瓦的火电装机容量，16亿吨的年耗煤（这个数字还在不断快速增长）上，极度清洁和高效的利用好煤，再辅以更好更合理的电网空间布局，可以想见对环境压力的改善有多么巨大？

这，才是环保与发展兼得的真谛。　　

单纯的"小清新党"和单纯的所谓"工业党"，你们都错了。正如一篇评述所说的那样，除了少数可以随时移民飞离这个国家的富豪，无论是商人、白领、官员还是打工仔、农民工、下岗工人亦或是赤贫乞丐，我们都生活在同一片天空下，同呼吸共命运，我们的过去未来都与这片土地紧密相连。

让科技服务环保，让环保促进更好的发展，让富裕的生活与碧绿蓝天相得益彰，让我们和我们的孩子共有更好的明天，这才是我们现实唯一的选择。