贺克斌表示天然气发电加重雾霾是谣言! - 液市
贺克斌表示天然气发电加重雾霾是谣言!
电力结构

贺克斌表示天然气发电加重雾霾是谣言!

天然气发电产生的水气增加空气湿度导致雾霾加重,因而“煤改气”是京津冀雾霾的罪魁。去年以来,这一说法一度非常主流,中国工程院院士、清华大学环境学院院长、区域复合大气污染与控制创新团队带头人贺克斌表示,这是谣言。

“天然气燃烧排放到空气中的水份和二氧化氮,确实会对雾霾有一定影响,问题是和大气当中的降水量相比,燃气产生的水汽对形成重雾霾的影响微乎其微,就像燃煤产生的水汽折算成对雾霾的影响也是微乎其微。与燃煤相比,燃气发电可以大大降低二氧化硫和颗粒物的排放,按照单位发电量的碳氧化物初始排放也明显较燃煤低。在和燃煤一样采取适当的减排措施的情况下,燃气排放比燃煤更低。所以,从改善环境角度来讲,天然气用得越多,效果越好,关键是有气用、用得起,如果把这个问题解决好,天然气在治霾和减碳方面会发挥更大的作用。”

贺克斌院士在2017年能源大转型高层论坛上公开辟谣并公布了部分研究结果,eo记者根据现场演讲整理如下:

“不能一说空气质量就喊差,进步和不足都非常明显”

2016年联合国环境署(UNEP)发布的一份报告显示,北京在1998-2013年这15年当中,GDP增长了720,机动车增长了300%,人口增长了70%,能耗增长77%。在这种情况下,北京针对煤的污染问题,对燃煤电厂、燃煤工业锅炉和民用用煤采取了系列措施。从UNEP的数据看,这些措施发挥了重要作用,特别是2005年开始“煤改气”、2010年开始的天然气热电联供等。此外,针对机动车燃料的清洁化也有很多措施,比如1999年就开始的CNG车等清洁能源汽车的投放和使用。可以看到,对煤的清洁化利用和加大比煤更清洁的天然气的利用,让北京在GDP、人口和机动车都大幅上涨的情况下,依然实现了六个空气污染物指标中的四个持续下降的结果。这四项指标中,一氧化碳和二氧化硫已经稳定达到了国家标准,还有两项指标接近达标。目前还有PM2.5和臭氧两项指标任务未完成。我们不能单一地讲空气质量不好,拿指标来说话,取得的成绩和面临的挑战,都是非常明显的。

从2013年开始,国家推出了更强有力的空气质量改善措施,即大气污染防治行动计划,明确提出京津冀地区PM2.5要下降25%,到今年年底就要做到。

再来看全国二氧化硫排放的变化情况。从1990年到2015年,特别是从2005年开始国家采取总量控制的政策之后,二氧化硫的总量就开始在下降。火电厂的二氧化硫排放,在2013年大气十条开始实施之后,又有一个折线的明显下降。尽管燃煤可以做到超低排放,但也依然有少量排放,像北京这样的地区就开始做燃气电厂改造。全国的氮氧化物总量从2012年开始下降,仍然是火电厂脱硫脱硝的功能最明显。一次PM2.5(从排放口出来的PM2.5),在2005年和2013年两个节点上下降幅度明显加大。

“PM2.5下降明显,但冬季湿度大容易加重,臭氧有所上升”

从现在开始,尽管总的几种主要污染物的排放量还是比较大的,但是从2005年开始全面下降还是非常明显的。可以看到,排放量是地上的,我们最关心的是天上的污染物浓度,国家标准要求的六种污染物的浓度,有五种都是在不同程度上下降的。臭氧在最近两年有所上升,PM2.5下降非常明显,氮氧化物的浓度也是在明显下降。现在面临的问题是,进入采暖季后,包括在北京在内的很多城市会感觉到污染比较重的现象。实际上,从2013年到2016年,京津冀区域13个城市,从最北的秦皇岛到最南的邯郸,全年平均改善效果是很明显的,但一到采暖季,污染没有消除有时候还有加重的情况。

为什么冬季污染更重?PM2.5是一果多因,空中的PM2.5是地上多种污染源排放的,包括化石能源的使用,更重要的是一次排放的PM2.5到了空气中,导致了污染物的二次形成。比如二氧化硫、氮氧化物,会通过化学反应形成硫酸盐、硝酸盐,成为PM2.5里的重要成分。以2015年12月的一个例子来看,整个月31天,出现了四次颗粒物高浓度状况,二次反应的污染物浓度很高。

大气中的水汽含量也叫相对湿度。尽管北方的冬季比较干燥,但是每次重污染的形成,湿度都会起作用。根据中国气象局团队的长期统计,2013-2015年三年时间,凡是出现重污染的时候,相对湿度都在80%左右。

传统的大气化学理论认为,臭氧是引起二次化学反应的一个氧化剂,但是在北京重雾霾的时候,臭氧的浓度几乎是零。最新的成果表明氮氧化物在中国已经出现了和洛杉矶、伦敦雾霾不一样的情况,即氮氧化物成为了一个重要的氧化剂,相对的排序已经超过了臭氧和过氧化氢。这是因为我们国家空气中水汽的含量、二氧化碳的浓度比较高,此外还有北方偏碱性的排放,像氨等颗粒物的排放,所以造成了这个反应过程。

“错误的结论出现在互联网、甚至给领导的报告中”

在科学认知上,空气当中的水分增加会加重重雾霾的形成,空气当中的二氧化氮的浓度增加会加重重雾霾的形成,这是大家有基本共识的。

有了这个共识,是不是说天然气燃烧加重雾霾就成立了?从对基本结论有共识,到后来发现在互联网上、甚至是一些给领导的报告中(片面强调燃气发电的水汽和氮氧化物排放),对决策层的影响开始显现,所以我们有必要做一下说明。

首先,要明确燃气和燃煤相比,是不是大量增加了水汽的排放。电厂排放水,一个是烟囱,另一个是冷却塔和燃机里面的机力塔。以大唐某电厂为例,两个排水系统加在一起的话,燃气跟燃煤比可能并没有增加,甚至水分明显更少。

第二个问题是,无论是燃煤还是燃气的水排放,与大气中形成的气态水和液态水相比,根本不值得一提。我们与中国气象科学研究院的专家反复讨论,认为以全国天然气消耗量,不要说跟煤比,1800亿立方米天然气燃烧产生的气态水约是2800亿千克,这些气态水100%转成液态,体积是2.89亿方。假设这些液态水的形成平摊到我国东部、东南部360万平方公里的面积上,相当于一年0.08毫米、每天0.00022毫米的降水量,跟大气当中正常的可降水量来比较的话,是27万分一之。

另外,还有报告提出北京一千公里范围内,空气当中采暖季一天燃烧天然气会产生15万吨的液态水,这个计算一点儿错没有,教科书上也有计算流程,但是问题和刚才一样,就是把它折算成每天都算百分之百液体水的话是0.15,折算成采暖季,25毫米的液态水的话,是千分之六,也就是0.6%,这是微乎其微的。不能把一个单一因素让大家误解成排序第一的因素。

说清楚了天然气燃烧产生液态水的问题之后,再看看其他排放。全球都关注排放问题,煤、油、天然气,无论从常规的二氧化硫、氮氧化物,还是碳排放,天然气都明显低这是一个基本事实。特别是,计算时要用单位发电量或者是发电量来计算浓度,而不是用立方米,因为燃烧效率不同。用单位的产出千瓦小时来折算的话,排放系数有非常明显的差异。如果用全生命周期,从天然气的开采和使用的整个过程来比较的话,煤、油、天然气的比较也是非常明显的,天然气的氮氧化物的排放明显低。

“如果天然气加重雾霾,京津冀的PM2.5、氮氧化物应该增加才对”

无论是初始浓度,还是采取了控制措施的浓度,可以说,对比二氧化硫和颗粒物,天然气几乎是近零的排放系数,这一点没有争议。但是比氮氧化物,天然气初始浓度不比煤的高,采取技术措施后,比如低碳加上后续的控制、上SCR措施以后,跟煤之间的超低排放来比较的话,二者在一个水平线上,所以说明显的减少了硫和尘,没有增加氮氧化物的排放,这是基本结论。

我们研究了一个大唐的电厂,一年下来,比较燃煤和燃气机组的排放,氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放是明显降低。

从2013年开始,大气十条开始实施以后,京津冀是一个特别的地区,国务院有特殊的要求,所以北京、天津、河北的规划里,总能耗在这几年当中有所增加,但是天然气的用量也明显增加。北京、天津和河北,分别都有增加。

但在使用天然气上,京津冀三地有差异。北京、天津用天然气发电比较多,河北基本上是民用和中小工业锅炉使用。按照天然气加重雾霾的说法,京津冀集中使用了这么多天然气,氮氧化物、PM2.5的浓度应该增加才对。但从数据来看,PM2.5浓度下降了,二氧化氮的浓度也下降了16%,一氧化硫一直下降,从20%降到16%、13%。

所以,无论从“地上”因素来看,还是“天上”的因素来看,天然气和原油、煤来比,无论是常规污染物还是碳排放,都是一个更清洁的能源,这一点是毋庸置疑的。

(文章来源:南方能源观察)