我国煤制天然气技术发展的SWOT分析研究.pdf

No ． 8， 201 5 煤炭加工与综合利用 C O A L P R O C E S S I N G＆C O M P R E H E N S I V E U T I L I Z A T r O N 7 我国煤制天然气技术发展的 S WOT分析研究 李阳阳，陈亚飞 煤炭科学研究院 北京煤化工分院，北京1 0 0 0 1 3 摘要 运用优势、劣势、机会与威胁 S WO T，s t r e n g t h w e a k n e s s o p p o r t u n i t y t h r e a t s 分析 方法，对我国煤制气产业的优势、劣势、外界环境的机会与所面临的威胁进行了分析，提出了 我 国煤制气技术发展 的政策建议 。 关键词 煤制天然气；决策；能源政策；分析 中图分类号 F 4 2 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 5 ． 8 3 9 7 2 0 1 5 0 8 0 0 0 7 ． 0 5 2 0 0 9 -- 2 0 1 0年，国家陆续批准了大唐内蒙古 克 旗 4 0亿 m ／ a 、大唐 辽 宁阜新 4 0亿 m3 ／ a 、 内蒙古汇 能 1 6亿 m3 ／ a 、新疆 庆华 5 5亿 m3 ／ a 共 4套煤制天然气项 目。作为 国内首个煤制天然 气示范项 目，大唐内蒙古克旗煤制天然气项 目一 期装 置于 2 0 1 3年 1 2月 1 8日开始投运，但实 际 运行效果并不理想，在投运入 网 1 个月后即停产 检修。前期煤炭试烧试验不充分，鲁奇气化炉对 煤质适应性差，导致炉 内壁腐蚀及 内夹套减薄等 问题出现；前期未明确产品供北京燃气发 电对氢 气浓度 的要求， 以致产 品中氢气 含量 4 ％ 左右， 超过用户适用范 围。经两个多月的持续检修后恢 复正常 ，目前处于试运行阶段 。新疆庆华煤制天 然气项 目一期工程 2 0 1 3年 1 2月 2 8目开始接入 西气东输 二线主干管 网中国石油伊霍支线 供气； 到 2 0 1 4年 3月 2 5日，连 续运 行 9 0天 ，平 均生 产 负 荷 4 0 ％ ；2 0 1 4年 3月 2 6日至 2 0 1 4年 5月 1 0日计划性停车检修 ；2 0 1 4年 5月 1 4日恢复生 产，生产 负荷提 高到 6 0 ％左右 ，到 2 0 1 4年 6月 底对外供气 超过 2亿 m3 。制约生产 负荷提高 的 主要原因是原料煤机械强度和热稳定性较低，在 生产 、转运 、气化过程中易碎，造成气化炉粉煤 量过高，煤气带出粉尘量大。 2 0 1 3年 以来 ，煤制天 然气在 国 内呈现加速 发展趋势 ，包括 中电投霍城 6 0亿 m3 ／ a项 目、中 海油山西大 同 4 0亿 m3 ／ a项 目、内蒙古新蒙能源 公司 4 0亿 m3 ／ a 项 目、山东新汶矿业新疆伊犁 2 0 亿 m3 ／ a项 目等在内的多个煤制天然气项 目获得国 家发改委 “ 路条 ” ，被允许开展前期工作。 2 0 1 4年 中国煤制天然气行 业进展缓慢 ，被 环保 团体和众多媒体所热炒的煤制气项 目 “ 一哄 而上 ” 、“ 发展过热 ”等情况事实上并不存在。 自 大唐克旗一期和新疆庆华一期煤制气项 目于 2 0 1 3 年 1 2月投产 以来，2 0 1 4年 中国煤制气仅新增 内 蒙古汇能 4亿 IT I 3 ／ a 产能，总产能达到 3 l 亿 m3 ／ a 。 煤制气 政策环 境经历 了过热、严控和 谨慎 “开 闸 ”之 后，其 未来 的趋 势走 向仍 然 扑朔 迷 离 。本文运用优势、劣势 、机会与威胁 S WOT ， s t r e n g t h we a k n e s s o p p o r t u n i ty t h r e a t s 分 析 方 法， 对我国煤制气产业 的优势、劣势 ，外界环境 的机 会与所 面临的威胁进行 了分析，为我 国煤制气产 业的可持续发展提供参考 。 1 我国煤制气发展背景 我 国能源 结构 的特 点是 “富煤、贫油、少 气 ” 。而 天然气又是一种优质、高效、清洁、方 收稿日期 2 0 1 5 0 7 2 7 D O I 1 0 ． 1 6 2 0 0 ／ j ． c n k i ． 1 1 - 2 6 2 7 ／ t d ． 2 0 1 5 ． 0 8 ． 0 0 2 基金项目国家科技重大专项资助项目 2 0 1 1 Z X 0 5 0 4 1 --0 0 4 作者简介李阳阳 1 9 8 7 一 ，女，吉林松原人，2 0 1 2 年毕业于英国萨里大学国际事务管理专业，管理学硕士，煤炭科学研究院北京 煤化工分院助理研究员。 引用格式 李阳阳，陈亚飞 ． 我国煤制天然气技术发展的 S WO T 分析研究 [ J 】 ． 煤炭加工与综合利用，2 0 1 5 8 7 - 1 1 ． 8 煤炭加 工与综合利用 2 0 1 5年第 8期 便 储运 的低碳 能源 。近年 来，天然气在 我 国的 能源消 费结构 中占比逐渐增大 。2 0 1 1 年 天然气 在一次能源 消 费中 占据的 比重 ，世界平 均水平 为 2 3 ． 8 ％，而 中国仅有 5 ％左右 。政策规划要求 提 高天然 气 占一次 能源 消费 的 比重。能源 发展 “ 十二五”规划要求，到 2 0 1 5年天然气 占一次能 源 消 费 比重提 高到 7 ． 5 ％。但这仍 与 国际 2 3 ． 8 ％ 的平均水 平相差较 大。随着 人 民生活水 平的提 高，社会对环境 问题 日益关注 ，天然气作为清 洁 能源 的优势 日益显著，天然气 占一次能源消费的 比重提升将是未来发展趋势 。 而受资源禀赋、技术条件、勘探进展和管道 建设等 因素制约，我国天然气产量增长较慢 ，供 应缺 口需要通过进 口来满足 。2 0 1 3年我国天然气 对外依存度为 3 1 ． 6 ％，未来还将继续攀升。发展 煤制气是当前增加国内天然气供应的有效途径之 一 ，能有效缓解 我国天然气供应压力，有助于我 国优化能源消费结构和保障天然气供应安全 。 2 我国煤制气发展的 S WoT分析 所 谓 S WO T分析，即基 于 内外部竞争环 境 和竞争条件下的态势分析，就是研究对象密切相 关的各种主要 内部优势、劣势和外部的机会和威 胁等。本文通过对 国内煤制气产业的调查研 究， 并进行深入分析，依照矩 阵形式排列，然后用系 统分析的思想 ，把各种因素相互匹配起来加以分 析 ，从中得出一系列相应的结论及建议 。 我 国煤制气技术 发展的 S WOT分 析矩 阵如 表 1 。 2 ． 1 优势 1 原料充足 。煤制气 是基于煤炭资源的清 洁开发利用技术。我 国煤炭资源储量丰富，一直 以来乃至 2 0 5 0年，我 国煤炭产量和 消费量均在 一 次能源中占据主体地位。 2 工艺流程短 ，技术较成熟。煤制天然气 技术分 为传统煤制天然气技术、催化蒸汽气化技 术及加氢气化技术三类 。其 中，传统煤制气天然 气技术最 为成熟， 目前国内在建和开展前期研究 的煤制天然气项目均采用该技术。技术路线见图 1 。 3 原料成本优势。我国煤制天然气项 目主 要集中在煤炭资源丰富、且价格较低的内蒙古和 表 1 我国煤制气技 术发展 的 S WOT分析 矩阵 优势 s 仃 e n g t h 劣势 We a k n e s s e s 1 ． 原料充足，煤炭资 1 ． 经济效益可能受到 源丰富； 煤价波动影响； 2 ． 工艺流程短，单元 2 ． 产业链不成熟，缺 技术较成熟； 少可借鉴经验 3 ． 成 本优势 ； 3 ． 煤制气产品受管道 4 ． 政策支持。 输出条件限制； 4 ． 环保问题突出 机会 O p p o r tu n i t i e s S O WO 1 ． 符合国家政 策导 1 ． 合理调配资源，促 1 ． 把握机遇，勇于创 向； 进产业建设 新，完善产业链； 2 ． 天然气供需 缺 口 2 ． 把握需求缺口，增 2 ． 寻求政策支持，完 大； 大示范规模； 善管道运输体制 3 ． 能源安全需求。 3 ． 控制煤炭成本，增 大环保投入 威胁 T h r e a t s S T WT 1 ． 其他新能源产业的 1 ． 完善工艺，降低成 1 ． 加快技术创新，提 竞争； 本，调高转化率 高转化效率； 2 ． 国际天然气价格波 2 ． 借鉴页岩气等新能 2 ． 加强节水建设，提 动； 源产 业经验，完 善 高污水回用率； 3 ． 水资源紧缺。 市场模式； 3 ． 寻求稳定的目标市 3 ． 合理 分配水源使 场。 用 。 高压蒸汽 睦 塑 l 氧气 堕 堡 墓 囊 L 热回恻 l 硫回收 甲烷化卜 甲烷 硫磺 图 1 煤制气工艺技术路线 新疆地区。 目前，新疆长焰煤价格约 1 5 0元 ／ t 左 右， 内蒙 古东 部褐煤 价格 约 2 0 0元 ／ t 左右 ， 山 东、河南等地的洗中煤价格约为 4 0 0元 ／ t 左右 均 为含税价 ，对应的天然气成本分别为 1 ． 0 3 元 ／ m 、 1 ． 5 3元 ／ m3 、1 ． 8 9元 ／ m3 。虽然与发改委制定的天 然气直供工业价格相 比并无明显优势，但是与西 气 东输二线等进 口气价 2 ． 3 0元 ／ m3 相 比具有明显 优 势。即使在 东南沿海地 区，随着进 口 L NG价 格逐渐与国际油价挂钩，以洗 中煤 为原料的煤制 天然气也将逐渐具有成本优势 。 富煤地区建设煤制气项 目 具有成本优势。当煤 炭价格在 4 0 0 ～ 5 0 0元 ／ t 时，煤制天然气 的制造成 本约 1 ．8 ～ 1 ．9 元 ／ m ’ ，而进口气到达中国口 岸价普遍 超过 2元 ／ m3 ，入管网价在 2 ． 4 8 元 ／ m3 以上，前者 比后者拥有 0 ． 5 元 ／ t n 3 的成本优势。如果采用陕西 榆林地区优质烟煤 平均发热量 2 5 ． 0 9 MJ ／ k g 作原 2 0 1 5年第 8期 李阳阳，等 我 国煤制天然气技术发展的 S WOT分析研 究 9 料，生产 i m 天然气， 原料煤 动力煤消耗仅 2 - 2 _ 3 k g 。 目前，榆林 地区煤炭售 价仅 3 0 0元 ／ t ， 折算煤制气 原料成本不足 0 ． 7元 ／ m， ，与进口管道 天然气相比，优势扩大至 1 元 ／ i n 3 以上；若与进 口 L N G相比，煤制气优势更扩大到 1 ． 5 元 ／ ms 以上。 4 政策 支 持。2 0 1 4年 1月， 国家 能源 局 发布 的 6 2 0 1 4年能源 工作指 导意见 提 出，按 照最严格 的能效和环保标准，积极稳妥推进煤制 气、煤制油产业 化示范。4月，国家发 改委发布 关于建立保障天然气稳定供应 长效机制若干 意 见的通知 ，强调有序推进煤制气示范项 目建设 。 2 0 1 4年 5月，国家发改委 发布 能源 行业 加 强大气污 染防治工 作方案 提 出拓展 新 的成 品油来源 ，发挥煤制油超低硫 的优势，推进 陕西 榆林、内蒙古鄂尔多斯 、山西长治等煤炭液化项 目。在坚持最严格的环保标准和水资源有保障的 前提下 ，推进煤制气示范工程建设 。目标到 2 0 1 7 年 ，煤制气 年产量 达到 3 2 0亿 m3 、煤制 油年产 量达到 1 0 0 0万 t 。 方案还提 出，重 点建设鄂 尔多斯盆地煤制清洁燃料基地 、蒙东褐煤加工转 化基地 以及新疆煤制气基地，增强我 国清洁燃料 保障能力。政策导向为煤制气产业发展奠定了基 石 。 2 ． 2 劣势 1 经济效益可能受到煤价波动影响。据 中 国天然气信息网的调查数据，4 0亿 m ／ a 均指标准 状态天然气产量，当标煤井口价为 2 4 5 元 ／ t 时， 天然气 出厂价为 1 ． 4 2元 ／ m3 。原煤价格 每增长 5 0 元 ／ t 折标煤价格每增长 1 0 0元 ／ t ，煤制天然气生 产成本将增加约 0 ． 2 2 元 ／ m3 。当标煤价格达到 5 0 0 元 ／ t 时，煤制天然气出厂价将达到 2 ． 0 元 ／ m， 左右， 与国内陆上天然气 和进 口L NG相比均缺乏价格竞 争力，与中亚进口天然气价格基本相当。 2 产业链不成熟，缺少可借鉴经验。煤制 气发展 尚在初期 ，不是成熟产业。国外成功案例 少，美 国、英 国和德 国等发达 国家虽然早在 2 0 世纪前半叶就 已开展煤气化技术研 发，但 多数 国 家只作为技术储备而未投入商业运行 。 目前 ，仅 美国在发展煤制气项 目。美 国大平原煤制气厂是 目前全球 除中国外 唯一一家商业化运行 的煤 制气工厂 。该厂建于 1 9 8 4年 ，产能 1 4亿 m3 ／ a 。 新型煤化工，业 内称之为现代煤化工 ，是中 国政府支持的一个战略方向。鉴于 目前大规模工 业化技术并未完全成熟，理想路径是以 “ 示范项 目”的形式有序推进，逐步消化吸收国外的先进 技术，最终实现大规模工业化 。目前中国已上马 的工业化项 目大部分仍徘徊在 “ 打通工艺流程 ” 方面。 3 煤制气产品受管道输出条件限制 。中国 天然气长输管线基本为中石油和 中石化拥有，而 煤制气产业重点发展地区基本为西部偏远地区， 煤制气的输 出成本 占全部成本的一半，无疑制约 了煤制气产业的发展 。 4 环保 问题严峻。煤制气生产过程如果采 用碎煤 加压气化技术 ，将会产生 大量的高 C O D 浓度酚氨废水，废水水质复杂，具有一 定毒性， 对环境造成非常大 的危害；同时，气化渣、浓盐 水脱盐产生的杂盐及废水处理过程中产生的污泥 均属于危险废弃物范畴，不仅处理成本高，固体 废弃物对当地生态环境也造成相当的威胁；近期 煤化 工行业 的废气 问题又 引发社会关注 。因此 水、气、渣 的处理问题都成为制约煤制气产业发 展的关键 问题 ，乃至瓶颈问题。 2 ． 3 机 遇 1 符 合 国 家 政 策 导 向。能 源 发 展 “ 十二五 ”规划指 出 “ 十二五 ”期 间，预计年 均新增天然气消费量超 过 2 0 0亿 m ，到 2 0 1 5年 天然 气年 消 费将达 到 2 3 0 0亿 ms 。其 中，国 内 天然 气供应 达到 1 7 6 0亿 i l l 3 ，煤制 天然 气约 为 1 5 0 ～ 1 8 0亿 m3 。 2 天然气供需缺 口为煤制气产业提供 了广 阔市场。2 0 0 6 -- 2 0 1 2年，中国天然气消费量年均 增长 1 7 ． 0 ％，远高于 同期世 界平均增速 2 ． 6 ％ ， 中国天 然气 产量 的年 均增 长 率为 1 0 ． 6 ％。截 至 2 0 1 2年末 ，天然 气供 需 缺 口达 3 7亿 m3 。预 计 2 0 1 3年 供 需缺 口将达 到 8 O亿 m 。天然气 消费 增速持续高于产量增速 ，中国天然气市场面 临越 来越严重的供需失衡 。在国内天然气需求持续上 涨的 同时，产量增速 则受技 术条件 、地质环境 、 勘探进展、管道建设等 因素的限制，基本维持在 1 O ％一 1 3 ％ 的水平。据 中 国石油经 济技术研 究院 预 计2 0 1 4年， 中 国天然 气 需 求量 将 达 2 0 6 1 l 0 煤炭加工与综合利用 2 0 1 5年第 8 期 亿 m， ，而国产天然气 常规天然气、煤层气、煤 制气 产量预计为 1 3 2 5亿 m3 ，算上全年可能进 口的 6 0 0亿 m。 天然 气，总缺 口仍达 1 3 6亿 m ， 比 2 0 1 3年放大 1倍。后期，随着居 民天然 气用 量的进一步增加、各地煤改气工程的推进，和政 府为 改善大气质量推 动的天然气 发 电项 目的增 多，以及交通运输领域油 改气范围的扩大，都将 推动 中国天然气 消费量持 续大幅增 长。预 计到 2 0 2 0年 ，国内天然气年消费量将达 3 6 0 0亿 m ， 2 0年 内年均需求增长率将保持 1 0 ％ 以上，无产 能过剩之忧。在此背景下 ，煤制气产业将迎来发 展机遇。 3 能源安全需求推动煤制气产业发展 。国 内天然气供需不平衡，对外进 口依存度大，2 0 1 2 年，中国进 口天然气达 4 0 8 亿 m， ，进口依赖度达 2 8 ． 2 ％ ；2 0 1 3年上半 年 中国就 进 口了2 4 7亿 m ， 进 口依赖 度 达 到 3 0 ． 9 ％，首 次超 过 3 0 ％。根据 已签署 的合 同，到 2 0 1 5年，中国年进 口天 然气 量约 9 3 5亿 ms ，预计 2 0 1 5年进 口依存度将超过 3 5 ％。至 2 0 3 0年，中 国天 然气生产增速 为年 均 6 ． 1 ％，而消费增速为年均 7 ． 6 ％。从国家能源安全 战略 出发，缺口完全依赖进 口将导致中国能源安 全面临巨大的不确定性，发展煤制天然气是最为 现实 的途径之一。 天然气 “ 十二五”规划提出 高度关注供气安全 问题。持续攀升的对外依存度 将给 中国能源安全带来新的挑战，必须在优化天 然气消费结构的同时，努力提高国内的有效供给。 4 未来国际石油价格有望回升反弹，当前 布局煤制气产业成为重要机遇 。石油是不可再生 的化石能源，其可采储量有限；低价原油更无法 做 到长期、持续的供应。同时，由于油价低迷， 全球勘探开发资本支出大大缩减，可 以预期，未 来油价有望大幅度回升反弹。现阶段，低油价虽 对于天然气市场造成一定的冲击，但却是布局煤 制气产业的重要机遇。 煤炭产能过剩和市场需求疲软是煤炭行业近 年来的一个趋势，而 中国正在积极调整能源消费 结构，减少煤炭在一次能源 的比重 ，可预期在相 当长的一段时间内，我国煤炭产能过剩和煤价低 迷都将持续。低价的煤炭为煤化工项 目提供了机 遇，现阶段布局和建设煤制气项 目，攻克技术难 关、完善产业链，待国际油价反弹之 时，煤制气 产业也更为成熟；相对于昂贵的油价，低成本的煤 制天然气必将赢得巨大市场份额，享受丰厚利润。 2 ． 4威 胁 1 煤制气产业发展受新能源 如页岩气 的冲击。美国的页岩气革命促使美 国超过俄罗斯 成为全球天然气第一大资源 国与生产 国，不但实 现 了 自给 自足，还在考虑 出口天然气 的可能性。 新型能源产业的发展对煤制气产业造成一定的威 胁 。但是，产业 的发展源 白技术层面的创新与市 场运行的完善， 目前煤制气产业要寻求技术创新， 降低成本，完善产业链 ，发展成成熟的能源产业。 2 水资源紧 张。煤 制气需要 大量 的水 资 源 ，煤炭资源 丰富的地 区适宜开展煤制气项 目， 但这些地 区恰恰是水资源 匮乏的地 区。据统计 ， 1 m 煤制气产品需耗费 8 L淡水。以年产 4 O亿 m， 的煤制气项 目为例，每年生产这些煤制天然气将 消耗 3 2 0亿 L淡水，足 以满足 1 0 0万位 内蒙古 当 地居民全年的生活用水需求 。煤制气产业消耗水 量大，造成 部分煤制气大力发展地区未来水资源 不满足生产需求 的问题，因此水 资源的合理分配 是煤制气产业发展的关键 。 3 国际天然气价格波动影响。国内天然气 储量低 ，国际天然气价格波动对 国内煤制气产业 会造成相 当的威胁 。 4 管道输送和存储 问题 。煤制天然气属于 新兴产业，生产出来的合成天然气如何输送到 目 标地区是煤制气产业发展面临的瓶颈。从各种运 输方式 的经济性考虑，密 闭的管道无疑是煤制天 然气运输的首选，但管道建设的庞大投资 以及 回 收周期也是不得不考虑的因素。 3 结论与建议 综上所述 ，通过对我国煤制天然气技术发展 的 S WO T分析可知，发展煤制气 技术是我 国能 源结构所驱动 的现实选择 。当前煤制气技术在 中 国的发展，机遇与挑战并存 。一方面，发展煤制 气产业 ，受 国家政策导向支持，加之技术较 为成 熟，原料成本低，顺应我 国当前 的能源 国情，具 有 良好 的发展机遇与前景。另一方面，煤制气产 业的发展同时又受到水资源匮乏、环境保护要求 2 0 1 5 年第 8 期 李阳阳，等我国煤制天然气技术发展的 S WO T分析研究 l 1 严格、管道运输条件不足 、产业链不成熟等条件 的限制。 基 于 S WOT分 析结果，对我 国煤 制天然 气 技术的发展提出了以下建议 。 1 国家政策层面，对煤制气产业进行合理规 划，实现其 “ 有序、规范、适度”的发展。现阶段 合理规划制气技术研发、项 目与产业布局，将煤制 气产业作为长期的能源战略储备和能源安全腹地。 2 科 学统筹煤 炭资 源及水 资源，积极 探 究环保 问题 的解决之道。全面布局、合理分配我 国的煤炭资源和水资源，保障煤制气产业的可持 续发展，实现煤炭资源 开发利用与生态环保的协 调统一。同时，高度重视环保 问题 ，客观认识污 染治理的技术水平及成本控制 问题 ，协调处理环 保治理升级及严控排放标准与成本控制之 间的矛 盾，积极探究煤制气全流程各个环节当中存在的 环保问题的解决之道 。 3 系统规划煤制气产业链，实现技术攻关 与产业升级 。解 决制气输 出管道输 出问题 ，完 善 产业链建设 。加大人才培养力度 ，不断深入研 究 及攻克煤制气产业 中的技术难题 ，通过科技创新 驱动实现煤制气产业的大规模发展。 参考文献 【 1 ] 汪家铭 ， 蔡洁 ． 煤制天然气技术发展概况与市场前景 [ J ] ． 天 然气化工，2 0 1 0 ，3 1 6 4 ． 7 0 ． [ 2 ] 王显政 ． 煤炭主体 能源地位 突出 以煤为基、多元发展是我 国 能源安全战略的必然选择 [ J 】 ． 中国煤炭工业，2 0 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、石脑 油 2 6万 t 、液化 石油 气 l 0万 t 。 其 中，项 目综合能源利用效率为 4 5 ． 9 ％，1 t 油品煤耗 为 3 ． 4 4 1 t 标 煤 ，1 t 标准煤耗 水 2 ． 6 8 t ，水的重复利用 率 达到 9 8 ． 2 6 ％，1 t 油品二 氧化碳 排放 量为 4 ． 9 3 t ，达到 世界领 先 水平。项 目主要 设备共 有 5 0 0台 套 ，绝 大 部 分 由国内生产制造 ，项 目装备 自主化 率 达到 8 2 ％ 以上。该煤制 油项 目核 心技术 采用 由兖矿 集 团 自主研发 的 低 温费托 合成 专利技 术。 据 兖矿 集团 “ 三 步走” 战略构 想，煤制 油项 目在 2 0 1 5年煤 制油项 目形成 1 0 0万 t 产能规模 ，煤化工产 品 产量达到 7 5 0万 t ，到 2 0 2 0年煤制油产能达到 3 0 0万t 、力争 5 0 0万 t ，煤4 - Z - 产品产能 1 0 0 0万t ，远期 目标 煤制油产量 达到 1 0 0 0万 t 。 朱明琦 转 自国家煤化工 网2 0 1 5年 8月 2 7日