中国发展煤制天然气的盲点
■ 美国杜克大学 / 美商Truncellitos and Yang咨询顾问公司 杨启仁
本质：高耗水、高碳排放
许多人习惯把煤制天然气与煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃等其他煤化工过程相比，得出的结论是煤制天然气的转换效率最高，技术最成熟，污染也相对较少，堪称清洁高效的工艺。这样的比较事实上并不合理。煤制天然气是用来替代天然气，并不是替代其他煤化工产品。合理的比较应该是把煤制天然气跟传统的天然气相比。一比之下，煤制天然气的缺点就非常明显。
根据清华大学能源政策期刊论文里的估算，从全生命周期的分析（从煤炭开采，洗选，运煤，合成天然气，输气，到最终燃烧使用的整个过程）来看，每一百万焦耳热值的煤制天然气会排放约458～525克的二氧化碳。为求谨慎，笔者根据煤制天然气工厂的煤炭消耗量来粗估不含挖煤与运输能耗的情况下煤制天然气的二氧化碳排放，以核对清华大学的估计数值是否合理。
根据国内的文献指出，煤制天然气的煤消耗量约为4.6公斤/m3，以煤中约70％的碳含量估算，4.6公斤的煤氧化后将产生约11.8公斤二氧化碳。天然气的热值约为38.3百万焦耳/m3，如果不算挖煤与运输过程耗能所产生的碳排放，煤制天然气的生产与使用两个环节的二氧化碳排放量粗估约为308克/百万焦耳，如果再加上煤炭开采运输等其他环节，清华大学的估计值大致合理。
根据世界观察研究所(Worldwatch Institute)的一份研究报告，传统的天然气在全生命周期中，二氧化碳排放量约为68克/百万焦耳。如采用清华大学估计值的下限458克来比较，煤制天然气的二氧化碳排放量约为传统天然气的6.7倍。
耗水量的对比则更为惊人。传统天然气开采基本不耗水，每立方米水耗量几近为零。国内关于煤制天然气的耗水量估计值不尽相同，基本值为6～12升/m3。根据美国大平原煤制天然气工厂的实际运行资料，每百万BTU约耗水50加仑，约合6.9升/m3。根据哈佛大学的研究报告，近年来美国页岩气的开采，每生产百万BTU的页岩气须耗水约1.1加仑，换算后约为0.15升/m3。煤制天然气如若加上煤炭开采洗选过程的耗水量，其耗水量至少在页岩气的50倍以上。
毫无疑问，煤制天然气从本质上就是高碳排放、高耗水的产业。发展这样的产业，无疑是和全球环保的大趋势背道而驰。
短期眼光vs.长期投资
投资建设能源基础设施需要把眼光放远，做长期的规划，必须考虑全球趋势、国家政策以及科技发展。世界各国的环保标准日益严格，中国也不例外。从历史大趋势来看，环保标准将更加严格，对二氧化碳排放限制更多，现在勉强可以盈利的煤制气，随着环保要求逐渐加严，成本只会越来越高。
目前中国对于二氧化碳的排放并没有严格的管制，未来几年也不会全面性征收碳税或强制二氧化碳减排，所以煤制天然气的巨量二氧化碳排放短期内并不会增加成本。但一旦开始管控二氧化碳排放，势必将淘汰高二氧化碳排放的煤制天然气企业。
中国和全球能源发展的长期大方向是节能减排，而节能减排的主要手段之一就是减少煤炭使用。中国现有的能源结构是富煤、贫油、少气，短期内无法摆脱对煤炭的依赖。在中国的页岩气还无法大量生产之时，煤制天然气短期具备竞争优势。然而，根据国土资源部所发布的中国矿产资源报告,中国的传统天然气资源探明率还很低，天然气资源的勘探尚处于早期阶段，待查明矿产资源潜力巨大。从长远角度而言，在长期环保政策环境不乐观、传统天然气尚未探明、页岩气潜力巨大的情况下，一窝蜂大规模的投资煤制天然气，此举确实不明智。
相对于其他新能源的发展，煤制天然气的未来确实堪忧。例如，太阳能光伏发电的价格在过去十年来已经下降超过50%，长期仍将保持下降趋势。未来三到五年内，太阳能光伏发电不可能对中国的能源供应造成明显结构性的影响，但是煤制天然气的庞大投资绝对不可能在短短几年内就收回成本，十年或二十年后，如果用太阳能光伏发电来取暖煮饭比使用煤制天然气更便宜，那么煤制天然气产业势必迅速衰落。
以史为镜 可以知兴替
中国经济体制改革的大方向是要深化、扩大市场化，而天然气产业是中国市场化程度最低的领域之一。天然气价格还没有完成市场化，传统天然气矿权仍然由少数国企垄断，输气管道还没有建立无歧视准入机制，进口天然气价格倒挂。但是天然气价改的步伐近来有加速的趋势，市场化大方向坚定不移。
美国在1980年代初期以前长期对天然气进行价格管制，造成勘探天然气的投资意愿低落，勘探投资少，新资源发现量少。当时多数人也认为美国的自然资源禀赋是富煤少气，所以才大力兴建大平原煤制天然气项目，而该项目的投资者也对天然气价格长期看涨，乐观的以为煤制天然气稳赚不赔。然而，该项目在运转两年后就宣告破产。美国政府为了避免对当地的就业与经济造成太大冲击，只好由联邦政府的能源部用原本建厂费用的半价买下，以更低的价格转让给当地的一家电力公司。
曾经富煤少气的美国，在建立了自由竞争的天然气市场后，不但传统天然气的新发现超乎原本预期，而且技术创新使得美国在煤层气、页岩气的开发都领先全世界。现在美国的天然气价格低廉，使得煤炭也失去了竞争力。用煤去制造天然气变成了再愚蠢不过的想法。
古人有言：“以史为镜，可以知兴替。”美国在取消天然气价格管制的初期建造了大平原煤制天然气厂，经历了惨痛的历史教训，中国人难道非得重蹈覆辙不可吗？
专题后记 >>>
当前，学术界、产业界对煤制天然气的争论仍然没有停止，而中国煤化工的发展热潮依然汹涌。从前几年煤制油、煤制烯烃、醇醚燃料等产业发展历程我们也看到，当涉及到资源、能源、环境等众多因素时，对一个产业的发展应该冷静考虑，立足当前，寻求长远。煤制天然气的发展，不应从某个地区和某个局部的角度，从当前利益出发来盲目发展，而更应从全局、战略、全生命周期的层面，寻求环境、生态、经济的和谐可持续发展。如何科学衡量产业发展带来的后果，如何全局规划和布局产业发展的定位和步骤，如何多产业联合进行分析……我们的争论，需要摆脱“屁股决定脑袋”的禁锢，摒弃“投资、GDP、经济效益”挂帅的路子，以对历史、对资源、对子孙负责的态度，做出真正冷静、客观的决定。对于“煤制天然气”的讨论并未结束，目前也无法下定最终的论断。我们期待各方人士能对此继续发表各自的真知灼见。