美国人的煤制气项目为什么不成功？
近期煤制气话题引发业界关注，8月11日，由绿色和平（GREENPEACE）主办的煤制气产业系列活动暨《美国煤制气产业发展经验对中国的借鉴意义》报告发布会在京举行。该报告由国际著名的能源与环境政策专家，现任职于美国杜克大学的杨启仁（Chi-Jen Yang）博士撰写，首次以第一手数据和实例澄清国内对美国发展大平原煤制天然气项目的诸多误区。同时，自然资源保护协会气候变化与能源高级顾问杨富强博士也受邀参与了讨论。虽然各国资源以及政策环境不同，但看看美国的经验，也许并不是坏事。
世界煤制气项目：先例少，成功率低
世界煤制油气技术最早起源于德国，到目前为止，世界上规模化生产煤制油气的案例只有三个：一是纳粹德国从1936年到1945年的煤制油项目，二是南非从1955年开始的煤制油工程，三是美国的大平原煤制气厂。煤制油、气在技术上有甚多相关的地方，而德国、南非和美国的技术也有一定的传承性。杨启仁博士用“高成本，高故障率，低产率”来总结纳粹德国的煤制油经验，而将南非经验总结为“长期亏损，依靠政府大幅补贴”。他指出，从全世界发展煤制油气的历史来看，煤制油气项目的发展绝大多数以失败收场，即使少数成功的个案，其成功经验也难以复制。
此前BP中国副总裁安杰逻在接受“无所不能（caixinenergy）”专访时，就煤制气问题也做了如下表述：
“中国有非常多的煤炭资源，对于这个寻求不同原料来获得满足能源产品的需要的国家来说，在中期上看，在中国通过煤转化人工合成甲烷是有一定意义的，但是这样的技术不应该对整个能源消耗和环境产生负面的影响。煤合成甲烷要消耗大量的水，能耗也很高，所以说这并不是一个在长期应该选择的技术路径。此外，从经济性上，煤制气的成本很高。在美国的历史上，从来没有成功的煤制气商业应用，据我所知，目前美国只有在Dakota州的一个煤制气工厂还在运营。”
美国的煤制油气研发从20世纪40年代开始，而至今为止只有大平原煤制气厂（Great Plains Synfuels）一座实现了商业化运转。中国媒体与产业界在讨论煤制油气的时候常常用美国煤制天然气项目，即大平原项目当做成功的经验，认为它不但能够生产清洁能源，而且还能赚钱获取利益，但实际上也许并非如此。在8月6日到8日期间举办的“第二届煤制天然气战略发展（克什克腾）高层论坛”上，大唐能源化工有限责任公司高级工程师葛巍在接受澎湃新闻的采访时曾表示，以前大唐对大平原的项目不是很了解，不清楚大平原到底是怎样的运行情况。那么，大平原煤制气项目是否可以算作一个“成功案例”呢？杨启仁教授从经济效益和环保两方面进行了分析。
煤制气的美国经验之金融篇：财务上的巨大失败
大平原煤制气厂的最初评估始于1973年，原本规划日产约708万立方米的煤质合成天然气。1975年底因为资金需求过于庞大，产能设计降低了一半，最终定为354万立方米。由五家油气管道公司合资组成的大平原气化联合公司（Great Plains Gasification Associate）与1980年开始兴建，美国政府提供了建厂和启动费的75%（约15.4亿美元）的贷款担保。总建厂成本约为20.3亿美元，若换算为2010年的币值约为50亿美元。
杨启仁博士介绍，当时美国人普遍认为美国的自然资源禀赋是富煤贫油少气，石油进口依赖度不断提高，天然气资源耗尽，油气价格长期看涨不看跌。这样的预估是普遍共识，并非少数投资者的错误判断。但实际上，大平原建厂完成后，美国油气价格不涨反跌。1985年8月，在市区美国政府财政补贴后，大平原气化联合公司宣布破产。1986年，美国能源部以10亿美元的账面价取得了大平原煤制气厂的所有权，于1988年10月将大平原厂转让给新北电力合作集团经营。可以说大平原煤制气项目造成了巨额亏损和破产，并牵连了政府和消费者。
杨富强博士补充说，从8月6日的战略发展高层论坛上，煤化工的权威指出年产能在40亿立方米的煤制气项目的总投资是不能超过260亿人民币的。大唐的第一期现在已经投入了130多亿，如果全部投产的话要300多亿。而新疆的13亿立方米，现在已经投了110亿，如果要达到40亿立方米的话，也要超过330亿，“从经济上它就不合算。”
美国经验之环保篇：差强人意
从整个历史轨迹看，大平原煤制气厂违规排放超过20年，直到近一两年才有进步。
杨启仁博士通过调研发现，大平原厂从运转之初就一直无法符合空气污染排放标准，北新电力接手后虽然承诺将向符合环保标准的方向努力，但是多年都未达到标准。直到2002年高达130万美元的巨额罚款威胁下，大平原厂的排放终于能符合空气污染排放标准。
大平原的二氧化碳捕获与储存（carbon capture and storage，简称CCS）虽然是全世界煤炭能源的CCS中规模最大的，运转经验最久的，但是大平原项目的CCS捕集率最高时也只有50%，每年合成天然气的二氧化碳排放量约为八百万吨，这样的碳排放密度与煤气发电和天然气发电相比都没有什么优势。
煤制气项目的高水耗一直是外界诟病的焦点。因为大平原厂附近水资源丰富，所以水耗并未成为当时关注的热点。污水处理方面，大平原煤制气厂每分钟产生3000加仑的废水，但全部留在场内处理，就连无法处理的浓缩废液也被注入深井掩埋。但是，污水零排放不等于解决了水污染的问题，因为向地下深井排注废液会有污染地下水的隐患，所以大平原厂在厂区附近3840亩的范围内设置了130多座地下水水质监测井，并每半年对地下水质进行检验。杨启仁博士指出，基于中国煤制气项目多建立在缺水地区，中国的煤制气项目的好水标准应该有更严格的标准，并对水污染进行更密切的检测。
杨富强博士将年产40亿立方米的煤制气项目的选址条件总结为三点：第一，要靠近煤矿。第二，要靠近水源地，我们现在分布的地区水源确实是我们缺乏的，西北地区新疆就更缺乏了。第三，它的运输条件往往要相当的靠近，也就是说离接口的地方不能太远。杨富强博士认为：”煤制气选址比核电厂更严格，选下来合格的不会很多。从各个方面来讲，技术、经济性、排放问题，我们不能这么绝对的说中国做不了煤制气项目。但是，从其它国外的经验告诉我们，中国做这个事情要很慎重。“
中国启示：
1.中国的煤制气技术尚不成熟：
“我们现在要先证明技术上可行，再证明经济上可行”，杨富强博士在会上如此说。他补充道：“煤制气这个技术在目前还是不成熟的，这点大家一定要记住，如果它是成熟的话大家都会一拥而上，这是毫无疑问的。”
杨启仁的报告也指出，除了美国大平原厂和近期的中国项目以外，煤制天然气技术没有规模化运用的经验。中国的大唐克旗煤制天然气在运转一个月后就发生严重故障而不得不停工两个月检修。如果技术真的成熟，那么这样的情况应该不会发生。中国的煤制天然气示范项目的实践经验，恰恰证明了煤制气技术的不成熟。
2.富煤少气？现在定论为时尚早。
美国从上世纪开始开展的煤制油气项目研发和建设的一大原因就是当时的学界和公众认为，美国的天然气生产到达峰值，未来很有可能面对天然气价格不断攀升而国内气源枯竭的状况。但后来的事实证明并非如此。同样，富煤少气也是目前国内部分专家支持煤制油气发展的理由之一，中国如何避免重蹈美国的覆辙？这个问题还有待进一步探讨。
杨启仁博士在报告中引用了美国智库德兰公司（Rand Corporation）曾经就美国研发煤制油气的经验的分析，发现所有项目都遵循了一个规律：对初期成本的估算很低，但随着项目开展，从可行性评估、初步设计、预算编制、实际施工、到运转后的实际成本逐渐上升，从可行性评估到项目末期的成本大约会增长2到4倍。
20世纪70年代能源危机发生后，美国天然气气荒愈加严重，而解除价格管制的呼声也日益高涨。1978年美国终于通过天然气政策法（Natural Gas Policy Act of 1978）分阶段解除天然气价格管制，并最终在1987年实现了天然气价格的市场化。解除2022-09-30 然气价格不但没有上涨反而下跌，而且随着自由竞争的市场带动了天然气开采技术的快速发展。自2009年，美国天然气产量超越俄罗斯，成为了世界第一的天然气生产国。
3.煤化工产业应该多元化发展：
报告显示，北新集团在接手大平原厂之后依然能够获取少许利润的主要原因，除了不承担建厂费用和享受高于天然气价格的长期购价保护之外，还有一个是多元化的经营方式：
北新电力接手经营大平原煤制气厂后，通过大力发展包括硫酸铵，二氧化碳，苯酚，焦油等获取利润。数据显示，副产品占其营收的比重从1989年的2%逐步提高到了2013年的58%。
同时，杨富强博士认为应该继续支持煤化工的发展。“也不是说煤化工就是好的。但是，我们可以用煤来制造一些其它化工原料，同时用高的利润或者比较好的收益来处理环境问题。如果像刚才讲的，煤制气自己都自身难保，它怎么会保证你的环境处理呢？不可能的。”
会后，能豆君还与两位专家进行了交流：
问：在8月6日的“煤制气战略发展高层论坛”后，大唐工程师曾在接受媒体采访时表示，一旦降低污水处理成本，大唐煤制气项目的利润还是可观的，您认为可能么？
杨富强：我认为不可能，污水处理只能增加成本。因为煤制气污水处理的技术还没有成熟，实现零排放的成本相当高。如果大唐第二期还采用相同的技术路线，可能成本会稍许低，但不会有大的变化。煤制气项目较少，不像已经规模化建设的电厂，设备成本很难降下来。
杨启仁：我目前没有直接的证据来做判断。但我认为中国目前对天然气的价格走势过度乐观，这和美国当年很像。美国的具体经验告诉我们煤气价格的走势不见得会这样。一旦这个大前提错了以后，会一步错步步错。
问：但是确定油气价格走势的这个“大前提”需要长期分析和监测。如何在满足短期天然气需求和长期的预估中达到一个平衡？
杨启仁：我认为短期来说增加进口天然气还是一个更好的解决办法。另外，国内新探明的天然气储量很多，但产量却较少。我认为这可能和能源领域的市场化不够充分有关。
问：但是很多专家也认为实施大量的天然气进口会危及国家能源安全。您怎么看？
杨启仁：美国上世纪五十年代也有直接管制石油进口的政策，但是短期的安全保障却加速了国内能源的消耗。面对国内石油价格上涨，美国1973年4月解除了石油进口管制，但是1973年10月中东国家却宣布石油禁运。这就是一件很有戏剧性的事情。美国为保证国家能源安全做过两条路线：一是管制能源进口，一时发展能源替代，两种都失败了。美国最近几年走向能源独立，这不是因为管制，而是因为放开管制后市场机能发挥，投资意愿增加，技术进一步研发。所以接触管制反而更有效。
问：面对现在如此多的争议，为什么还有众多煤制气项目希望可以上马？是对过往的煤制气案例了解不透彻还是有别的原因？
杨富强:我认为和已经下拨的四万亿有关。但我认为钱已经投入了，就要把示范项目做好。虽然我们不能说目前国内煤制气的项目肯定不成熟，或者肯定不会成功，但是先要扎扎实实的把技术做成熟，做到位。成熟了在上也来得及，中国不缺钱，也不缺技术，只要技术成熟就没有问题。
杨启仁：我很难回答这个问题。我和业内人士讨论的不多，但和很多研究机构讨论过。他们也是持消极的态度，但是可能表达的不够明确。
问：对于煤炭的高效清洁利用，除了煤制油气之外还有一个就是发展“煤化工联产”。您对这个怎么看？
杨富强：还是那句话，煤化工还是需要搞的。煤转化为油和气再来燃烧可能是不值的，但是通过煤化工来生产我们的原料是很有竞争性的。当然这会对环境带来影响，但是盈利空间大，厂家也愿意拿出钱来进行污物处理。能源应该走向世界。发达国家减少煤没有依靠自己力量来减少煤消费的，都是依靠世界市场。煤制油气的风险很大。（完）
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