天然气的重要性

可再生能源起什么作用呢?
上期对天然气使用情况作了介绍,那么可再生能源将起什么作用呢?使用天然气并依靠这种能源载体是否意味着偏离欧盟指令 2009-28-CE 所规定的主要道路呢?当然不是,显然我们将继续投资替代能源,但是尽管预计在近几年内还会投资于可再生电力或传统可再生能源,但却既不能充分满足需求,也更跟不上需求增长。

实际上,它们的使用不仅具有战略意义并予以鼓励,而且还具有与其它能源载体同等重要的作用,再结合其它能源便可确保满足公民社会和工业社会的需求。依照供热问题的重要性高于供电问题的考量,似乎最合理的是设计出一种模式,使私人拥有的光伏发电设备以服务住宅楼宇的实际需求为目标(照明设备和消耗功率),而不再对其所产出的多余电力转让给电网以各种方式给予更多奖励。正确规划设备规模,不再追求企图覆盖整个需求的幻想,而是寻求生产与消耗之间的平衡点,最大限度地减少可再生电力引入电网的几率。
这样做就可能实现适度的生产和较低的成本。尤其是那种给予可再生热能与可再生电能同等重视的模式相当明智合理,这种能源通过采用太阳热能收集系统首先可被利用,相比光伏电能,更容易蓄积,因此,不用时不必出让或分配。比较有前途同时促进了其它重要的可再生热能的使用,比如空气热能、地热能和电动式、吸收式或内燃式热泵产生的热液能。天然气作为可利用的可再生能源,否定了不可能在一台生产热能的设备中结合两种载体(化石能源和可再生能源)的理念。
可再生电能占多大比例、具体情况怎样?为回答这个问题,观察一下在整个意大利范围发生的情况是有益的。图1 所示为根据 Terna 公司2011年度报告的数据绘制的曲线,显示了与各种能源载体对应的实际装机容量从1963年至2011年是逐渐增加的。在此图中,可以容易地看到可再生能源中的风能和太阳能的发展在2005年时实际上处于停顿状态,它们的装机容量接近零。自2005年以后,这两种替代能源的装机步伐大大地加快了,装机容量呈指数状发展趋势。为充分理解此项数据,将发电量与装机容量作对比是很有用的。2001年光伏装机容量和风电装机容量接近水电装机容量。
水电装机容量大约接近22,000 MW,而风电和光伏综合装机容量为20,000 MW,其中包括计费电价奖励的私人发电设备。如果能按毛发电量确认,这也算是一个惊人的数据,但是遗憾的是尚未作这样的确认。光伏设备和风电设备(包括生产设备)的发电量和实际使用量合计达到了20,644.2 GWh/年,而水电行业的发电量却达到了46,889.4 GWh/年。尽管可再生的风电和光伏装机容量很大,其发电量远少于水电行业的发电量。
虽然风电和光伏电能是两种绝对免费和清洁的能源,但却有发电强度易变化、不可控,而且相对于电网需求其使用情况经常失常的特点。相反,水电却是免费、清洁且证实可满足电网需求的能源。因此,实际上水电的生产能力和效率远高于风电和光伏发电,而所有问题均与后两者有关。
采用计费电价激励的光伏发电系统的一个大问题是与冬季发电量减少有关,此时管理者必须考虑与电网连接而利用电网直接供电。另一个大问题是这种发电设备也存在夏季超发电现象,这些电量会被馈入电网,但因常常得不到使用,造成可再生能源电站的发电设备“熄火”停机。实际上,这种电站不可能按照需求实时熄火后再点火。换言之,私人发电商将可再生电能出让并出售给电网,对减少化石能源消费并没有积极作用,因此,无论从节能角度讲,还是从环境角度看,都是无益的。
如上所述,继续采用毫无意义的激励机制或折扣来计算建筑物的能源性能指数是绝对不合逻辑的。在电力行业内,有意恢复在中高温下直接利用地热,以支持光伏发电和风电设备现在和将来的使用。后两种能源设备可能在并用水电解系统的合成天然气发电中得到较好的应用。实际上,这些设备有可能有益地利用超发电量,将待引入电网的可再生能源储存在合成燃料中。
天然气的供应
如果将天然气视作战略性能源载体,则也须为其供应制定一个战略计划,籍此保证可以有效获得,并追求供应渠道的多样性,以求免受特许供应国制约的风险。
当前意大利正处在依赖几个供应国的境地,因此正在研究加强供应管网和系统的各种措施。预计来自东面或南面的天然气管道将升级改造,以增加取气点的数量。实际上,目前来自阿尔及利亚一条新的天然气管线(正穿越撒丁岛而到达意大利中部)和来自亚洲的“南溪”天然气管线的一条或多条支线正处于开发阶段。战略选择或许比较困难,但是,从全球观点看,当前在批准和研究阶段,建设全部或多座再气化厂是很有前途的。
正式接受建设预计数量液化天然气再气化厂的方案,会大大增加全球供气点的数量,从而扩展意大利乃至欧洲能源业在全球的影响范围。实现该规划项目的困难先天存在于设备系统的制造过程之中,而这类制造活动应该遵循已确立的对生产结构的环境和所用系统的安全性影响要小、采用当前技术能够达到目的的原则。此外,这种选择固有地存在着一种政策风险,其突出的一点是有必要保持海上商业走廊开放的同时,必须防止在直接或间接阻挠意大利和欧盟经济发展的海盗行为和非法干扰。这些选择虽然困难但却必要,是基于在南欧建立天然气进口和营销枢纽的构想,而值得重申的是该项目完全基于意大利国家的社会经济利益规划的。建设一系列再气化厂及建立一支国家天然气运输船队,将巨大地推动意大利工业的发展,无论是装备工业还是造船工业。另外,这样的战略选择会加强意大利供应天然气的自主权,并可能使得意大利成为经济上领军的国家以及天燃气市场上的欧洲特许枢纽。
有趣的是,尽管此项目还在制定之中,合成天然气生产方式也正在开发。当前,化工工艺已处于后期研究阶段,其方法经验证明是可行的。生产合成燃料气体的工业方法(图3)中部分是通过水的电解制氢实现的,在处理和运输气体时不会诱发不稳定和危险的有关问题。可以利用正在研究中的或已经开发成功而正待应用的捕集系统产出的二氧化碳实现确实适当的气体合成。在采用这种系统的情况下,合成气体燃烧时排出的二氧化碳能够得到中和,因为这些二氧化碳又重新返回燃料气体的生产流程。这种方法可以利用可再生发电系统中所有可再生能源,而将电网不能利用的可再生能源储存在合成燃料气体中。
在未来的液化天然气市场上,还可能涉及从石油开采过程中回收的天然气,那里天然气是废弃物,在井口烧掉的。这种所谓的燃除天然气火炬估计每年白白消耗了1,500亿立方天然气。倘若能对这些数量的天然气加以收集并输送到再气化厂加压处理,便可以变为全球能源平衡表上一宗超级大的资源。
总结以上所述意大利地下资源的供应话题,意大利的天然气储量巨大,即使化石燃料的储量(可理解为当前或未来的采掘能力)不能满足整个国家需求。人们多年来谈论在全国各地都找到了天然气,但是很多只是矿藏,在过去几年中其采掘活动都明显放慢了并受到了限制。当然,为了使采掘活动对环境的影响尽可能中性化,必须且应该注意环境问题。但是不太可能受那些常常只是煽动性辩论的束缚,其意图是直觉地拦阻改良过程中实际行动的可能性。意大利国家能源战略阐述了在意大利让现代化采矿业回归环境友好和安全是怎样至关紧要的。
结语
可以确定的是,现在天然气是国家基本的能源工具,它能够确保国家的经济发展,同时提供安全、清洁和具有成本效益的能源。
另外,即使发电行业和供暖行业中实行减少能耗的严厉政策,也不能排除这种选择。选择采用天然气,考虑其输送和分配所需的基本设施,以及能够利用化石能源载体的现代化技术,使得最终使用达到极高效率,并大大增加可再生能源的利用。
在发电行业中,与远程供暖和远程供冷结合的热电联产系统和热电冷三联产系统允许合理的耗能和节能。燃料电池系统因采用甲烷加注氢,故无要求建设新的燃料分配管网或燃料生产特殊基本设施,对于中大型设备是一个不错的选择,也可以用于热电联产。在空调领域里,对于利用可再生能源中的空气热能、热液能或地热能来说,吸收式热泵显然是一项重要的手段,其利用天然气的效率可以达到150%,最高为170%左右。在该领域里,压缩式热泵利用内燃式发动机驱动,构成了另一种利用可再生空气热能的手段,其天然气利用效率大致为130 – 140 %。

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