河北治霾随记(5)提高能效是治霾的关键

2050年的德国,2022年冬奥会之前,你在中国的河北省看得到。因为,二氧化碳减排80%以上,是2050年德国和大多数西方发达国家计划要达到的目标。
摩尔光伏     2017-1-17 15:02:00

记得在与河北省方面确定治霾可行性研究咨询的题目时,我建议将题目定为“河北省大气污染治理的可行性研究”。但德国能源署时任署长科勒先生却在大气污染治理前加上了提高能效两个词字。


对此我当时是不同意的。河北省现在迫切要解决的问题是大气污染问题,我们承接的任务是大气减少污染物排放,不是二氧化碳减排。毫无疑问,节能可以减少因为使用化石能源带来的污染,但节能只能减少一小部分化石能源的使用,因此只能节省一小部分污染物排放。而我们现在必须把污染物的排放排放减少一个数量级。节能减少下来的那点儿污染物排放与之相比,太少了。科勒先生向我解释,提高能效、使用可再生能源和治理污染往往是密切结合的,他坚持他的观点。我听得是似懂非懂,半信半疑。


科勒先生是核工程师出身,早年先后在巴伐利亚技术监督公司(TüV Bayern)和曼海姆的高温反应堆公司工作过。上世纪八十年代起,他开始投身于能源生态的研究,是九十年代初在德国出版的一本书《能源转型是可能的》的作者之一。后来受时任下萨克森州州长、后来担任德国总理的施罗德先生的委托,在九十年代创建了下萨克森州能源署,科勒先生被任命为第一任署长,成为施罗德先生的首席能源顾问。1998年,施罗德当选为德国总理,科勒先生是施罗德制定能源转型政策的核心顾问成员。2000年,施罗德正式宣布了德国政府的能源转型政策,用半个世纪的时间,告别核能,基本告别化石能源——将燃烧化石能源产生的二氧化碳减少80%以上。同年成立了德国能源署,牵头执行德国能源转型的具体工作,内容包括:建筑节能,工业节能,交通运输节能,可再生能源,可再生能源法发电并网,综合能源系统等。并任命科勒先生担任第一任署长至2014年底。这样,科勒先生就成为了德国少有的——也可能是唯一的一位在国家级层面参与了德国能源转型从策划、设计到实施全过程的顶级专家。2014年底,在科勒先生辞去德国能源署署长的职务时,德国政府在媒体上公开称赞他是“德国能源转型最专业的专家”。

何继江批注:关于科勒的观点,可参阅笔记:德国能源署前署长科勒详解德国能源转型


没办法,官大一级压死人!况且,我对这样一位具有丰富实践经验的全球顶级能源转型专家还是很尊重的。于是,我硬着头皮向中方建议无论如何把提高能效写上去。中方出于对德国实践经验和科勒先生的尊重,同意了。


最后,我们确定了在河北省治理大气污染的三项基本手段:


- 提高能效,减少化石能源的使用;

- 使用可再生能源,替代化石能源的使用;

- 清洁地使用化石能源。


说实话,起初我的看法是,提高能效,加上利用可再生能源,可以减少化石能源的使用。毫无疑问,从长远的观点看,这是治霾的治本之策。但是通过这两个方法减少化石能源的使用,根绝燃烧化石能源带来的污染,毕竟是一条很长的路,短期内只能少量地减少化石能源带来的污染;估计到2050年,中国才能削减80%的化石能源,那时这两项措施的作用才会比较明显。因此,我认为,前两项措施是长期战略,后一项措施才是当务之急。


后来的事实让我不得不承认,我错了,我的看法太片面了,我忽视了一个关键的关联因素,提高能效可以大大降低治理大气污染的成本。


这个事实就是,如果治理大气污染的措施,仅仅减少了大气污染物的排放,那就只是对社会做了贡献,而对企业来说,增加了生产的固定资产投入和运行成,是没有经济回报的投入本;但如果采取的是综合治理措施,在减少污染物排放的同时,还提高了能效,减少了能耗,就可获得节能的收益,这样的治理大气污染物工程就成了有经济回报的投入;甚而如果经济回报的周期短,譬如在5年左右,甚至在更短时间内就能收回全部的投入,则这样的综合治理措施不但不是企业的经济负担,反而是提高企业经济效益的投资了。


科勒先生名不虚传,是个真正的高手。




下面是一个典型案例。


钢铁企业是河北省最大的工业污染源之一,而钢铁企业里最大的污染源是烧结机。烧结机排放的烟气中所含的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和重金属总量占钢铁企业这些污染物排放总量的50%以上。一台200平方米的大型烧结机的燃烧烟气净化设备,需要投入几千万元,还要增加风机的电耗,大型烧结机的风机可是好几千千瓦。这几千万元的固定投资和好几百万元增加的风机电耗可是只有投入没有回报。但如果加上高温段烟气回用装置和热烧结矿全热回收设备,投资虽然会增加到1亿元左右,但是每年却会节约1万吨左右的精煤粉,1000万千瓦时左右的风机电耗,并且还可以用多回收的余热多发电3000~4000万千瓦时,每年的经济效益可达3000万元左右,5到8年即可收回全部的投资。而河北省全省有2万多平方米的烧结机,如果全部进行这样的改造,总投资预计达100多亿元,但是每年可节省约100万吨精煤粉,节约风机电耗10亿多千瓦时,多发电40亿千瓦时左右,按燃煤电厂的发电煤耗为300克/千瓦时计,就相当于在河北省建设了一个年产200多万吨标准煤的绿色煤矿和一个装机容量为100万千瓦的绿色电站,每年可收入30多亿元,并可减少600万吨左右的二氧化碳排放。今后钢铁企业的二氧化碳排放有指标,按每吨二氧化碳100元计,每年还可以减少约6亿元的二氧化碳排放指标的购买支出。这样,投资巨大的环保治理经济负担,就变成了既有巨大的社会环保收益和二氧化碳减排收益又有巨大的企业经济收益的工程。真可谓一箭三雕。



而这样的案例很多:炼焦炉燃烧烟气处理时同时回收余热生产蒸汽,采用高效低污染的煤粉锅炉提高燃煤锅炉的热效率——减少燃煤使用,高能效低污染排放的家用采暖用小型燃煤炉/锅炉节省燃煤使用,……。 


在治理大气污染的同时提高能效,就增加了企业的经济效益,避免了大量的企业因为治理大气污染使得企业经济效益降低,甚至引起大量的企业倒闭,迁移,引起巨大的社会问题。也避免了政府不得不对大气污染治理给予巨额资金补贴的财政负担,当然也就减少了纳税人的负担。


当然,从长远的观点看,我们既要着眼于当前要快速扭转大气污染严重的局面,还要考虑到今后大气的质量还要不断地改善。譬如说,以京津冀地区为例,到2022年,PM2.5年均浓度降低到35微克/立方米左右;到2030年,降低到20微克/立方米左右,到2050年,降低到10微克/立方米左右。


在这方面,如前所述,燃烧化石能源的冬季采暖是京津冀最大的污染源。长远看最彻底也是最经济的治理办法就是对建筑进行节能改造,尽量减少冬季采暖的能耗,进而减少燃烧化石能源。在国际上,节省采暖能耗90%以上的建筑被称为被动式超低能耗建筑。而在这个领域,河北省是全国的典范。中国的第一座被动式超低能耗住宅建筑——秦皇岛的“在水一方”,是在河北省;中国的第一座被动式超低能耗办公楼建筑——位于石家庄的河北省建研院科研楼,也是在河北省。现在,被动式超低能耗建筑已经在河北省开始普及,有大量的在建项目。新建建筑建成被动式超低低能耗和既有建筑改造成被动式超低能耗建筑,可以创造大量的GDP和就业位置。



我自己还“领导”做了两个农村中小学和幼儿园的近零碳排放采暖示范工程。上个世纪,中国北方农村绝大多数中小学(以前农村几乎没有幼儿园)是用小燃煤炉采暖。进入本世纪后,绝大多数逐步换为燃煤小锅炉采暖。京津冀地区有大约1万多个农村中小学和幼儿园,冬季燃煤小锅炉采暖每年要烧100万吨左右的燃煤。由于这些小锅炉都没有烟气处理措施,因而污染物排放量很高,烟气中的颗粒物达每立方米几百毫克,二氧化硫达上千甚至几千毫克(取决于煤炭的含硫量),一个冬天要排出几千吨颗粒物和几万吨的二氧化硫。而北京市的一些农村中小学采用电采暖或天然气采暖,虽然没有直接的污染物排放(间接还有一点儿,因为所用的电力大部分来自于燃煤电厂),但采暖成本很高。


我“领导”做的示范工程一个在张家口市崇礼区的一个农村小学,另一个在北京大兴区采育镇的一个农村幼儿园。主要是使用换热式新风机,将排风与新风换热,回收师生们身体上的热能和白天照射到教室里的热能,作为主要的采暖能源。另外,凌晨利用弃风电(河北北部的风电场冬季在后半夜,因为电力过剩上不了网,几乎夜夜弃风)将教室加热升温。万一白天太冷且是阴雪天,则可用电采暖辅助供暖,不过总的算起来用量很少。核算下来,每年可节省70%左右的采暖费,可减少99%以上的燃煤采暖污染,可减少90%左右的二氧化碳排放。而附加的收益最大,就是大大改善了教室内的空气质量,没有雾霾,二氧化碳含量不再超标。


我们准备今年冬天在河北省做更多的示范工程,计划在2022年奥运会之前,在河北省所有的农村中小学实现近零碳排放采暖。


对这个示范项目,我们用两个口号来描述:


一是,2050年的德国,2022年冬奥会之前,你在中国的河北省看得到。因为,二氧化碳减排80%以上,是2050年德国和大多数西方发达国家计划要达到的目标。


二是:用10年左右的时间,走完西方资本主义国家100年才能走完的道路。西方资本主义国家,是在上世纪中叶逐步实现的农村中小学集中供暖,而要到2050年才能实现近零碳排放采暖。而河北省是在2008年才实现的燃煤小锅炉集中供暖,却计划到2018年左右,实现近零碳排放采暖。


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