產品相互替換性的特征導致油價變動對替代品煤炭的生產和生物燃料等新能源的開發產生影響。
一、油價變動對煤炭生產的影響
煤炭對於石油而言,在所有能源產品中具有最大的替代功能,由此油價的變動也就影響到煤炭產出的變動和價格的變動,表現為:油價上漲,煤炭消費需求增多,刺激煤炭生產擴大,價格不斷走高。
以中國為例,中國國土遼闊,煤炭資源豐富,2009年已探明煤炭儲量1145億噸,占世界儲量的13.9%。為此,中國能源消費以煤炭為主。2009年在中國一次能源消費結構中煤炭消費占到70.6%,消費量達到15.374億噸油當量,占世界消費比重46.9%。
同時,中國也是世界上最大的煤炭生產國,2009年煤炭產量15.529億噸油當量,占世界產量的45.6%。盡管煤炭的開掘、生產和消費給生態環境帶來威脅,但隨著國際油價的不斷上漲,中國對煤炭的需求和依賴度不斷上升,煤炭生產量不斷增加。
觀察國際煤炭價格變動狀況,可以看到其與國際石油價格波動和天然氣價格波動趨勢相一致:油氣價格的上漲刺激煤炭需求增加,煤炭價格上漲。由於本書缺乏中國國內煤炭價格數據,考慮到中國煤炭對日本的出口(2004年占日本煤炭進口量的22%),這裏以日本鍋爐煤進口到岸價格來代替,將其與國際原油價格(迪拜價格)相比較。
原油價格自2004年開始持續上升,到2008年達到最高點。2007年第四季度由次貸危機引發經濟危機,隨著經濟衰退的逐步深化,油價急劇下跌,相應地受危機衝擊最為嚴重的一些國家的煤炭生產出現下降,其中美國煤炭生產量的變化是最為明顯的。這一時期,煤炭價格的變動與原油價格變動大體相一致。
二、油價變動對石油替代能源行業的影響
高油價強化了替代能源的開發和利用,促使政府加強對替代能源開發和利用的扶持,包括推進煤基醇醚燃料、生物質液體燃料、煤製油、天然氣等替代能源的多元化發展。
(一)各國石油替代能源的發展
鑒於化石能源資源的有限性和全球環境壓力的增加,很多國家已認識到新能源與可再生能源對未來經濟增長和發展的重要性,並從政治、經濟和技術上采取行動,出台了一係列有利於加快新能源與可再生能源技術產業化、商業化的政策法規和措施。目前全球至少有48個國家製定了促進可再生能源利用的政策。
在推行能源多樣化方麵,日本、法國、德國、美國、巴西等國走在世界前列。比如,美國2004年推出生物柴油稅收鼓勵法案;巴西2005年頒布法律,規定在國內銷售的柴油中必須添加生物柴油;歐盟計劃於2010年生物柴油產量達800萬~1000萬噸,使生物柴油在柴油市場中的份額達5.75%。可再生能源在一些國家的能源消費中比重增大。例如,目前巴西可再生能源占能源消費比重達到41%;法國核發電占其總發電量的70%以上;日本核電占到14.1%。生物柴油在發達國家受到高度重視,2004年總產量已達193.34萬噸。生物乙醇、生物柴油的開發,推進農用化工業的發展,為草甘膦、化肥行業帶來機遇。
從中國看,目前中國進入工業實用階段的石油替代能源有水煤漿、甲醇、二甲醚、乙醇、玉米酒精、天然氣等,在石油價格上漲背景下,這些行業的發展前景較好。中國政府也重視能源多源(元)化問題,采取財政補貼等措施,鼓勵與推廣燃料乙醇試點工作,目前已建成四大乙醇燃料生產基地,年總產能超過100萬噸。2005年2月28日,第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過《中華人民共和國可再生能源法》,《能源法》的立法工作也已啟動。從多元化能源替代技術開發看,主要集中在煤及天然氣合成油、生物柴油、燃料乙醇等領域。下麵分別考察這些領域的技術進展情況。
(二)天然氣合成油(GTL)技術
近幾年,各大石油公司都非常重視以天然氣為原料采用間接法合成油品的技術開發,殼牌、薩索爾等公司均開發了具有特色的工藝技術。比如,薩索爾公司開發了采用鐵基催化劑和流化床反應器的F-T技術,1993年在南非莫索灣建成一套以天然氣為原料的液體燃料規模為32000桶/日的裝置,生產高品質的柴油、煤油和石腦油。薩索爾公司與Topsoe公司聯合開發了以天然氣為原料采用漿態床工藝生產餾分油的GTL技術——SSPD工藝。殼牌公司開發了中間餾分油工藝,並采用茂金屬鈷基催化劑和湍流固定床反應器。1993年5月,在馬來西亞Bintulu建成GTL工業化裝置。埃克森美孚公司則采用了鈷基催化劑和漿態床工藝的AGC-21工藝,成功運行了一套200桶/日的中試裝置。Syntroleum公司開發了采用鈷基催化劑和流化床工藝的Syntroleum工藝,並建成2桶/日的GTL中試裝置。
中石化將開發出具有中國石化自主知識產權的成套GTL技術列為目標,在F-T合成催化劑上已取得進展。比如,中石化立項安排中科院大連化學物理研究所開發的適用於列管式固定床反應工藝的氧化矽負載的鈷基催化劑,具有合成直鏈高碳烴(蠟質產品)的特點。目前開發的適用於漿態床反應工藝的活性炭負載的鈷基催化劑,具有較好的製取柴油餾分的性能。液體產品中柴油組分較高,其中C10~C20液體在產物中的比例為60%左右。此外,中石化石油化工科學研究院(RIPP)開發出F-T合成催化劑,該催化劑以氧化鋁為載體、金屬鈷為活性組分,一定程度上解決了F-T合成反應過程中在提高CO轉化率時,C+5選擇性下降的問題,大大提高了反應經濟性和碳源利用效率。
國內其他企業也進行了F-T合成技術開發,其中中科院山西煤化所先後開發了將傳統F-T合成與沸石分子篩相結合的固定床二段合成工藝和漿態床—固定床二段工藝,於2001年建成千噸級漿態床合成油試驗裝置和催化劑製備裝置,已進行了多次試驗,並得到合格產品,目前正計劃建10萬噸級工業示範裝置。山東兗礦集團公司2004年建成5000噸/年漿態床低溫F-T合成油裝置,連續運行4706小時,目前已完成百萬噸級煤製油工業示範裝置可行性研究報告,從而使該集團在國內合成油領域居於領先地位。