對煤電硅谷鄂爾多斯地區(qū)用能方式的思考

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0引言

可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，使得如何有效利用化石能源和可再生能源，開發(fā)新能源已經(jīng)成為刻不容緩的全球性大課題。我國資源儲量豐富但人均占有量低于世界平均水平，我國已探明的煤炭儲量居世界第3位，天然氣儲量居第19位，石油儲量居第11位，水能儲量居第1位[ 2]，但還面臨石油和天然氣不足的問題。從2001年我國能源結(jié)構(gòu)來看，煤炭占67.0％，石油和天然氣占26.1％，水電和核電占6.9％，這種以煤為主的消費結(jié)構(gòu)將面臨環(huán)境保護和提高能源經(jīng)濟效益的雙重壓力。能源問題的解決不但依賴國家制定合理的方針政策，更有依賴于地方制定具體的實施方案。位于我國西部的內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)，資源豐富，擁有我國最大的整裝氣田蘇格里氣田和世界上煤質(zhì)最好的神府煤田、同時還具有豐富的太陽能和風(fēng)能，是我國的“煤電硅谷”，肩負著向華北、東北、華東、華南供應(yīng)煤炭和電力，并向日本、韓國、菲律賓、馬來西亞、美國出口精煤。該地區(qū)如何合理利用當(dāng)?shù)刭Y源緩解國家能源壓力，同時保護尚未污染的大草原是開發(fā)西部所面臨的一個具有現(xiàn)實意義和長遠意義的課題。

• 鄂爾多斯地區(qū)的能源
• • 鄂爾多斯地區(qū)的化石能源

鄂爾多斯地區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)西南部，是著名的“河套文化”發(fā)祥地。東西長約400公里、南北寬約340公里，總面積87428平方公里，西、北、東三面為黃河環(huán)繞，南臨古長城與黃土高原相連，與寧夏、陜西、山西三省毗鄰。
鄂爾多斯地區(qū)化石能源豐富。煤炭已探明儲量1496億噸（相當(dāng)于1282億tce），約占全國已探明儲量的六分之一?，F(xiàn)有大中型煤礦15座, 煤炭年生產(chǎn)加工能力500萬噸。煤炭質(zhì)量高：具有低灰、低硫、低磷、高熱值、高揮發(fā)分等突出特征，屬于優(yōu)質(zhì)動力煤、汽化煤、冶金煤系列，被國內(nèi)外稱為環(huán)保型的“綠色”潔凈煤。天然氣已探明儲量7504億立方米，其中蘇格里氣田是我國最大的整裝氣田，已探明儲量5000億立方米，預(yù)計可探明儲量將達7000億立方米。

• 鄂爾多斯地區(qū)的可再生能源

鄂爾多斯地區(qū)地處鄂爾多斯高原，日照資源極為豐富，僅次于青藏高原，按照太陽能資源的多少和利用情況分屬一類地區(qū)。年日照一般在2716-3194小時，年均實照時數(shù)為3008.9小時，由南向北逐漸增高，年日照百分率為67.8％?？烧諘r數(shù)到冬至（12月21日或22日）時最短，一日一般為9小時左右，以后逐日增長，到夏至（6月21日或22日）時最長，一日一般為15小時，北部略高于南部。其它時間可照時數(shù)多在13至15小時。由該地區(qū)設(shè)立的太陽輻射站測量的實測值和理論計算可得，年平均太陽總輻射量為5.929×106KJ/m2 ，年際變化在5.748×106KJ/m2—6.037×106KJ/m2 之間，變化幅度為2.89×105KJ/m2。太陽輻射的時間分布是：1月較少，后逐漸增多，5月達到最大值，為每日2.1×104 KJ/m2以上；5月以后逐月減少，12月最低。全年平均氣溫為5.3-8.7℃。

表1鄂爾多斯地區(qū)月平均太陽輻射量和平均日照時數(shù)表

月份

1

2

3

4

5

6

輻射量×104（kJ/m2）

32.33

36.38

49.64

59.05

72.64

70.09

日照時數(shù)（h/m）

230.5

221.1

262.5

267.6

306.2

308.6

月份

7

8

9

10

11

12

輻射量×104（kJ/m2）

65.43

58.80

50.77

42.74

31.57

28.77

日照時數(shù)（h/m）

288.1

269.2

255.2

255.1

222.3

220.7

鄂爾多斯地區(qū)風(fēng)能也極為豐富，年平均風(fēng)速在3.0—4.3m/s之間。風(fēng)速的年分布規(guī)律以春季為最大，多數(shù)地區(qū)在3.0-5.0m/s之間；夏冬季次之，多數(shù)地區(qū)在3.0-4.0m/s之間；秋季最小，一般在3.0m/s以下。大風(fēng)日數(shù)平均為50天。大風(fēng)日數(shù)的季節(jié)分配以春季為最多，占全年大風(fēng)日數(shù)的40至50％，冬季大風(fēng)日數(shù)占全年大風(fēng)日數(shù)的16至32％，夏季大風(fēng)日數(shù)占18至32％。大部分地區(qū)風(fēng)速≥3m/s，日數(shù)約為220天左右，占全年總?cè)諗?shù)的60%。平均有效風(fēng)能功率密度為150—200W/m2。風(fēng)能儲量472MKWh。利用可再生資源有待開發(fā)。

表2鄂爾多斯地區(qū)歷年各月平均風(fēng)速和大風(fēng)日數(shù)表

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

平均風(fēng)速

（m/s）

3.2

3.4

3.7

4.4

4.2

3.6

3.3

3.1

3.0

3.2

3.5

3.3

3.5

平均大風(fēng)日數(shù)（d）

1.4

2.0

3.7

5.3

4.5

3.7

1.5

0.9

1.2

1.1

2.3

1.8

28.1

• 鄂爾多斯地區(qū)能源開發(fā)利用狀況

煤炭方面，地處鄂爾多斯地區(qū)的內(nèi)蒙古伊泰煤炭股份有限公司是其主要開采企業(yè)，是內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的地方煤炭產(chǎn)、運、銷企業(yè)，現(xiàn)有大中型煤礦15座, 在京包、包蘭、包神、大準鐵路沿線建設(shè)了9個現(xiàn)代化的煤炭加工發(fā)運站，煤炭年生產(chǎn)加工能力500萬噸，煤炭年運輸能力達800萬噸。煤炭供應(yīng)華北、東北市場的同時，在秦皇島港、天津港、京唐港中轉(zhuǎn)下水，供應(yīng)華東、華南等地區(qū)的電力和冶金市場，并出口日本、韓國、菲律賓、馬來西亞等國。

當(dāng)?shù)卣岢鰧⒍鯛柖嗨勾蛟鞛橹袊摹懊弘姽韫取?，把煤炭就地轉(zhuǎn)化為清潔能源電能。在1992年國家投資修建大型火電廠達旗電廠，把煤以電的形式輸出，實現(xiàn)了煤的高空傳輸，至今達旗電廠裝機容量已達到132萬KW，年發(fā)電量為79.55億KWh。目前，鄂爾多斯市境內(nèi)發(fā)電裝機容量89.55萬KW，35KV及以上變電站53座，主變?nèi)萘?0萬千伏安，35KV及以上輸電線路59條。其中，除鄂爾多斯市境內(nèi)自備發(fā)電機組（已投產(chǎn)5.9538萬KW）用于平衡本地區(qū)用電負荷外，幾乎八十余萬千瓦電力全部供應(yīng)其它地區(qū)。2000年開始興建的托克托電廠是全亞洲最大的火力電廠，該電廠緊鄰鄂爾多斯，全部發(fā)電用煤均取至鄂爾多斯。鄂爾多斯已成為華北地區(qū)的一個重要能源基地。

天然氣的開發(fā)利用處在初級階段，圍繞天然氣和煤層氣的開發(fā)利用，鄂爾多斯市正在進行總投資達8.7億元，用于總長511公里的長呼天然氣管輸建設(shè)工程以及天然氣和煤層氣深加工的前期建設(shè)。在民用方面，實行市場經(jīng)濟體制，鼓勵一些有投資實力的企業(yè)和個人創(chuàng)業(yè)，現(xiàn)在處于起步階級，在東勝區(qū)至2003年11月鋪設(shè)了天然氣的主管道。蘇里格氣田的發(fā)現(xiàn)，為國家實施“西氣東輸”提供了極具經(jīng)濟價值的后備氣源，同時也為延伸產(chǎn)業(yè)鏈、提高天然氣的加工深度、發(fā)展有機化工和精細化工，提供了充足的原料。

太陽能的利用主要是使用戶用太陽能熱水器，提供用于洗浴、洗衣物和洗滌器皿等生活用水。太陽能采暖、太陽能發(fā)電和太陽能集熱器與建筑物的結(jié)合等應(yīng)用非常有限。

風(fēng)能主要在農(nóng)牧地區(qū)得到利用，由于牧民居住分散，且居住區(qū)沒有國家電網(wǎng)，風(fēng)力發(fā)電便于采用，但規(guī)模非常小，與風(fēng)能的可利用程度相比非常有限。

總之，太陽能和風(fēng)能的利用在處于起步階段。

• 能源利用面臨的問題

由于地處我國西部的內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)屬經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，對煤炭進行粗加工、精加工的技術(shù)不成熟，目前主要通過鐵路以直接輸出原料為主，運輸困難，同時制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟快速發(fā)展。

火電廠發(fā)電的效率在30％左右，能源利用率低，同時煤炭燃燒產(chǎn)生的SO2，COX，NOX和煙塵對環(huán)境污染不容忽視。整個鄂爾多斯地區(qū)每年發(fā)電燃煤約8.71×106t(熱值按1.672×104KJ/Kg計算)，每年由此產(chǎn)生的污染物分別為：SO2，COX和NOX為2.14×107t,灰渣排放量2.5×106t。

由于當(dāng)?shù)孛禾抠Y源豐富，且相對天然氣和電價格低，無論集中供熱還是分散供暖幾乎全部采用燃煤，且分散式熱源的效率極低，如土暖氣鍋爐，冒出的濃煙中經(jīng)常帶有紅火，產(chǎn)生大量污染物。與此同時，居民生活用熱也幾乎全部采用燃煤。例如東勝城區(qū)面積約2200平方公里，人口18萬，已有建筑面積約9.977×107m2，屬于小型城市。市區(qū)集中供熱主要三家企業(yè)承擔(dān)，分別為電廠、熱力站和鄂爾多斯羊絨集團動力廠，實現(xiàn)集中供熱的比率只有70%左右，采用小區(qū)鍋爐供熱和家用鍋爐供熱的用戶約占1/3。所有鍋爐幾乎采用褐煤（發(fā)熱量為16728kJ/Kg）作燃料，個別采用天然氣作燃料的用戶也僅限于商場和賓館為數(shù)不多的幾家，雖有用太陽能熱水器供生活熱水，但數(shù)量也很有限。

因此，作為能源豐富的我國未來的煤電硅谷和尚未污染鄂爾多斯大草原，在向國家作貢獻的同時，正面臨被嚴重污染的威脅。

• 對該地區(qū)用能方式的思考

世界新能源革命和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)化趨勢，使得燃料多元化，設(shè)備小型微型化，冷熱電聯(lián)產(chǎn)化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化控制和信息化管理，高標準的環(huán)保水平成為新一代能源系統(tǒng)的特征。位于我國西部的內(nèi)蒙古鄂爾多斯地區(qū)擁有豐富的煤炭、天然氣、太陽能和風(fēng)能資源，人口居住分散，具有良好的實現(xiàn)燃料多元化的自然條件，發(fā)展分布式能源系統(tǒng)對當(dāng)?shù)靥貏e有利。

4.1 發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，同時發(fā)展清潔生產(chǎn)技術(shù)，將現(xiàn)有火力發(fā)電廠改造為熱電廠，可以在為國家供應(yīng)電力的同時，還可向當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)供熱，取代中小燃煤鍋爐供熱5.9×107m2。減少SO2，COX和NOX排放量1.68×107t，灰渣排放量1.97×106t，相當(dāng)于減少現(xiàn)在所有電廠污染物的79％。發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)是提高能源利用率，節(jié)約能源減少污染的有效途徑。

4.2 東勝城區(qū)分散燃煤鍋爐供熱面積約2.3×107m2（按100W/m2計算），每年用煤約為2.7×106t?，F(xiàn)有人口18萬，按四口之家，液化氣普及率為40％計算，每年炊事用煤約為392t。如利用天然氣，取代分散燃煤鍋爐供熱和戶用炊事用煤，減少SO2，COX和NOX排放量6.6×106t，灰渣排放量7.1×105t。

4.3 發(fā)展分布式能源系統(tǒng)，利用太陽能與天然氣、煤、電互補供暖、供生活用熱。就目前太陽能熱水器應(yīng)用的實踐表明，熱水溫度可達90℃以上，僅用太陽能與天然氣互補代替分散供暖，就可減少SO2，COX和NOX排放量8.2×106t，灰渣排放量8.9×105t。如果我國太陽能、風(fēng)能利用技術(shù)有大的突破，能源利用的潛力非?？捎^。因此，可再生能源的利用是節(jié)約化石能源、將當(dāng)?shù)匚廴緶p少到最低的有效途徑。

5結(jié)論

我國未來的煤電硅谷和尚未污染的大草原鄂爾多斯地區(qū)，在向國家作貢獻的同時，正面臨被嚴重污染的威脅。而供電改為熱電聯(lián)供、當(dāng)?shù)刎S富的清潔能源天然氣和可再生能源的開發(fā)與利用，是保護這片草原的資源和環(huán)境的最有效途徑。

參考文獻

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