直到五十年代中期,联邦德国的煤炭出口与石油,进口大体相抵,其能源供应基本自给自足。大约10年后,石油的输入猛增。到第一次石油危机的1973年,西德的一次能源烟煤和褐煤占到能源总供应的30%,石油达到55%,到六十年代中期,新露头角的天然气已占了能源市场贸易的10%,即使在后来能源需求下降时仍然不减,目前已占到一次能源消费量的15%。

1979年第二次石油危机,不仅使联邦德国,而且使全世界都出现了经济衰退,使许多国家陷入窘境、带来失业;但从另方面看,石油危机不仅逼出了一批节约能源消耗的新技术,而且也可能会引起能源消费结构模式的根本变革。此后多年,联邦德国的一次能源消费都未超过40,000万吨单位燃料(SKE)。那几年,油、气价格较高,由于能源涨价损害了德国的工业发展环境,特别是极大地损害了它的工业集中地,如鲁尔区。从1986年初开始,由于采取了节能措施,特别是因石油危机而陷入停滞的世界经济反过来又引起了石油价格的暴跌,以致使欧佩克(OPEC)内部引起争吵、充满争斗,当然它们之间更需要互相关照与支援。

管输能源

当对联邦德国的终端能源消费结构进行考察时就会发现,尽管近年来作了最大的努力,也没有减低对石油的依赖程度。虽然管输能源(像煤气、电和远程供热)的数量在不断增加,可是对油品的需求量却总要占到近50%。从第一次石油危机之后,燃料油的消费不断降低;但近年来,机动车交通运输的能耗总是呈增长势头。我们担心有可能还会碰到油价突然暴涨,甚或遇上在海湾地区爆发战争,对于这些风险我们总是给予很高的评估。

1987年4月,F · 艾伯特捐赠研究机构在一份报告中写道:“长远来看,欧佩克很有可能重整旗鼓再展宏图,即到90年代,当别的一些地区石油减产后,对欧佩克油的需求量又有可能迅逨回升,当然,到那时欧佩克组织也将会发生很大的变化;肯定地说,海湾地区定将比现在具有更加重要的意义。隶属海湾合作会议的有沙特阿拉伯、科威特、阿联酋、卡塔尔、巴林和阿曼。合作会议作为石油政策的决断中心有着极其重要的地位;近年来在调整石油政策上已经起到了重大作用。因此,预计到90年代,工业国家对海湾地区的依赖性将会有增无减;同时,如果稳定石油价格,这种努力坚持的时间不长的话、则更加广泛的具有戏剧性的油价爆炸肯定是不可避免的。”

有意思的是,在第一次石油危机已经过去10多年后的今天,而我们这里的终端能源消费却一直在下降;管输能源的绝对数E大约维持不变,相对增长也不过40% · 不难预料,来自石油市场能源供应的一次新的冲击将会再次重复出现,管输能源的需求量可能会出现巨大的增长趋势。

对管输能源要有一个长期的有预见性的能源政策。因为电、气和远程供热是由一次能源煤炭和核能所生产的二次能源。当我们所掌握的技术潜力充分挖掘出来时,必定会对二次能源的巨大增长产生更大的推动力,假如我们不愿有一天由于可预见的危机而没有预料到,由于能源紧缺导致政治关系紧张而没能避免,加上我们需要充足的能源供应而工作没有做好:总之,若因这些而遭到了责备的话,那么,从现在起我们就必须对能源供应问题倍加认真对待。

煤炭和核能

鉴于煤炭在世界未来日益增长的重要性,原煤洗选技术和先进的火电厂技术将获得越来越重要的优先发展地位。

另外,科学技术的潜力,再加上现有的投资能力,将推动工业国家进一步加快核能的发展——核能是一种数量可观,可世代供应的无比出众的新式能源。

“煤炭和核能”一说,是1986年在法国坎那市召开的世界能源大会上提出来的,并且得到了新闻界和社会上的公认。

9.1

如图,表示世界能源供应总的变化情况、它包括一次能源的石油、煤炭、天然气、核能和一些可再生能源。纵坐标表示以10亿吨单位燃料/年为单位重新换算出的各种能源的数额,横坐标也是以相同单位表示的各种能源的需耗总量。图中标出了1960、1978、2000和2020年4个年期的情况,斜升的几条射线分别表示10%、20%、30%和40%,即可以读出各种一次能源消费数额在总能耗中所占的百分比。

在这张图上有趣的是,在六十年代初,煤炭在各种一次能源中占首位,大于石油所占的比例,但不久它们变换了位次;然而,到本世纪末,在世界范围内,石油的优势将丧失,煤炭所占比例重新上来,两者达到相等,约为30%,那时世界能源供应量在40亿吨单位燃料/年以上。

核能在世界各国正逐渐发展,它是有战略意义的能源。到2000年,纵然核能至少可拥有相当于12亿吨单位燃料,可是占能源供应甚至不会达到10%;而到2020年可达到12%,相当于25亿吨单位燃料。

1960年,西欧的煤炭以显著的优势超过了石油居第一位。后来,因为石油物美价廉,其重要性与日俱增,到了1978年则占了西欧能源供应的一半多。

第二次石油危机给人们带来了观念的改变。按照世界能源大会常设机构的研究认为,在可预见的将来,作为世界能源的石油供应明显回落时,煤炭又将成为西欧一次能源的主角。

值得注意的是,在西欧核能所占比例同样显著地高于它在世界能源总供应中所占的比例,它也显著地高于北美地区的比例。

该机构还认为,到2000年,西欧也许很可能比其它经济地区(如北美或东欧各国)率先变成最大的核能生产基地。因为西欧本区能源紧缺,即使核能占到25%,它与那些地区相比,总要进口大量的能源。所以说,西欧发展的核能,在一定意义上看并没有起到稳定世界能源市场价格的作用。

再者,西欧必须不断地考虑来自石油输出国组织通过变幻莫测的外交政策对能源供应可能带来的威胁。总之,在能源供应上,西欧也像发展中国家一样,都存在着易遭受损害的可能性。

目前,石油和天然气现行的价格较低,但绝不应因此而受其蒙蔽,必须清醒地认识到,石油的开采和供应至少已到了中衰阶段,石油前景不容盲目乐观,油价还会变得昂贵起来的。西欧和日本,作为世界石油市场上的大顾主,将来是会与发展中国家相迎头撞船的。假若油价由这些工业地区决定的话,很可能会引起新的冲突。

第三世界一撇

令人担忧的是,50年代已有北南冲突,如今又出现了西欧同日本的冲突。其它北方大工业地区,像北美和东欧各国长期以来维持着能源供应自给自足,例如,美国加强了对本国的石油勘探并大力开发油页岩和焦油砂。因此,除了西欧和日本之外,我们必须把注意力针对第三世界。

印度,现有人口7亿3千万,到本世界末将达到9亿5千万人。与农村用能不同,占人口三分之一的城市居民需要消费巨量的能源。

如果现时印度的能源消费水平同中国的水平一样的话,他们的煤炭储量是仅够一代人使用的。但是印度钍的储量却相当可观,足够增殖反应堆用几百年的。因此,印度虽然贫穷,但它们还是不断地致力于发展核能。可再生能源,特别是太阳能,在它们国家里也正大力开发中。太阳能对许多偏僻的村庄来说是重要的,但它在全印总能平衡中所占的比例却很小。

从世界范围看,目前各个产煤国的产量都在猛增。中国亦然。在中国,煤炭作有限制的出口,因为煤炭是这个工业正在起飞的巨龙国家的主要能源,必须首先满足自己的需要。但是中国的人均一次能源消费量却很低,只近乎我们的十分之一。

世界目前煤炭年开采总量约33亿吨单位燃料,但它进入市场的贸易量才是10%上下。

假若将来联邦德国的煤炭产量下降的话,美国煤炭有可能重新作为竞争者再度出现在德国和欧洲的市场上,不过可能要比我们现在进口的煤炭要昂贵得多。

电和氢

目前,在北美、西欧、东欧(包括苏联)和太平洋西岸工业国家里生活着占世界人口30%的居民,他们却要消费世界总耗量80%的一次能源。若为今天还是贫困国家人民着想,这种格局必须尽快予以改变。

电是一种特殊的二次能源。在60年代时,每吨单位燃料平均可发570 Kwh的电量,70年代可发785 Kwh,到1982年则提高到1030 Kwh。世界人均耗电从1960年的789 Kwh上升到1983年的1871 Kwh。

此外,还应看到,在西方世界工业国家里,能源消费从1974 ~ 1984年十年间没有增加;然而在东欧、非洲、亚洲和拉丁美洲诸国年均能耗却增长了5%。由此可见,将来要引起国际能源市场动荡的很可能是这些地区。

能源经济的困境是完全可以摆脱的。在一些工业国家,不久将会以煤炭和核能作为一次能源的支柱;作为更远点所追求的目标(特别是出于环境保护的原因),电和氢宜为理想的最终能源。但是,现在认为太阳 - 氢这种能源在未来的10年中能够解决能源供应问题以及核能作为过渡性能源于不几年后就能把其它能源取而代之,这些想法都是轻率的。

自本世纪初以来,氢就是具有极其重要价值的原料物质之一。这首先使我想起氨的合成,并联想将来有一天由此可能战胜威胁人类的饥饿,电 - 氢经济对环境最为合宜,又能用多种方法获得这种能源原料,这是近十几年来能源工程师们所一再考虑的课题。不过,在目前氢是由化石能源资源经气化再转化而得到的。现在可以由电解水制氢。在未来的10年里用高温反应堆或其它新式裂解方法制氢也许是可能的。

能源蓝图

将来,当燃气 - 蒸汽透平发电厂(GDK)投入运行时,用煤发电将会是非常经济的。但这要有先决条件,即必须进一步发展煤的气化。实际上,大型工业化的煤炭气化,同时也是生产合成气产品的过程。

综合利用煤炭的发电过程,既经济又清洁。要想用煤炭代替石油和天然气生产合成气,就必须研究煤的气化,它是未来能源的关键之一。煤炭和核能的结合也有此目的。

由合成气还可以转化为氢,或作部分转变,把CO和H2的比例控制在任一数值上。看来把发电和制造合成气结合起来可以有较高的燃料利用率。合成气,不仅可以做合成更高级烃的化学原料或用于生产氨,而且也可以与天然气混合投放到供热的市场中。

煤炭与核能相结合用于发电和产气见下图:

9.2

这一先进技术比目前大加宣扬的热电联产要有更多的优越之处。这不仅因为实行气电联产投资建设大气网燃气可以经济地远程输送,节约能源;而且因为将来油价还会高涨,在进口煤炭的基础上、考虑到天然气和进口煤炭的价格,以致使用煤和天然气替代石油也许是可能的,来自高温反应堆的热,可用于热化学法的或高温电解法的水裂解。当然,在来自轻水反应堆或增殖反应堆的廉价的核能投入使用时,它可能会与按常规电解法的水裂解相竞争。

[Energie,[德],1987年第8期]