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近半個世紀以來,天然氣作為潔淨環保、安全可靠的能源,在世界各國的消費量迅速增大,尤其在日本核危機後再次成為各國首選的能源燃料,天然氣的應用由此邁入又一個黃金時代。

  1. 什麼是天然氣

天然氣是埋藏在地下的古生物經過億萬年的高溫和高壓等作用而形成的可燃氣,主要成份爲甲烷,無色、無味、無毒,主要存在於油田和天然氣田,也有少量出於煤層。由於其本身熱值高(8500大卡/立方米)、密度小(0.75-0.8千克/立方米)、燃燒穩定,因此天然氣除了是多用途化工原料外,亦可替代其他燃料,成為發電用、車用及民用燃料,並與煤炭、石油並稱為世界一次能源的三大支柱。

  1. 天然氣的優勢

天然氣是較爲安全的燃氣之一,它不含一氧化碳,也比空氣輕,一旦泄漏,立即會向上擴散,不易積聚形成爆炸性氣體,安全性較高。天然氣是一種潔淨環保的優質能源,幾乎不含硫、同燃燒煤及石油相比能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%,減少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%,並有助於減少酸雨形成,舒緩地球溫室效應,從根本上改善環境品質。

  1. 天然氣在澳門的應用

隨著澳門經濟的快速發展,採用清潔能源,提高能源效益,構建綠色低碳城巿已列入政府的施政方針並引起社會各界的廣泛關注。繼2008年澳門正式引入天然氣並投入發電應用後,特區政府計劃逐步將天然氣推廣到城市燃氣管網及公共交通運輸領域。目前本澳天然氣分配公共服務批給合同談判已進入最後階段,天然氣公交巴士計劃將於2011年下半年投入使用。天然氣這一清潔能源在澳門特區的應用迎來了前所未有的發展機遇。

車用CNG

有資料表明,在城市中70%的空氣污染來自汽車尾氣,因此世界各國均高度重視並積極採取措施予以改善,其中一個被廣泛使用的解决方案就是以壓縮天然氣作爲汽車替代燃料。

壓縮天然氣(Compressed Natural Gas,簡稱CNG)是天然氣加壓並以氣態儲存在容器中,與管道天然氣的成份相同,主要成份是甲烷。使用CNG與使用汽車燃油相比,尾氣排出的一氧化碳會下降約90%,氮氧化合物下降約40%,碳氫化合物下降約50%,二氧化碳下降約25%。從經濟效益方面考慮,車輛行駛每公里使用CNG比使用車用燃油節省約43.7%的費用。同時由於CNG比空氣輕,一旦泄漏能快速擴散,且燃點比汽油高110℃,在安全性上比傳統的燃油汽車具備較大優勢。此外,CNG汽車的技術改造只需在原有燃油汽車發動機外部加裝鋼瓶、管道、减壓閥、混合器等,無需改變發動機本身的結構,據國內專家測算,每台CNG汽車的技術改造費用不超過人民幣4,000圓。

本澳居民和政府對車輛尾氣污染問題亦高度關注,繼2008年收緊電單車尾氣排放標準及禁止入口二衝程電單車後,還計劃收緊現行法例,嚴格限制汽車尾氣排放。目前,隨着天然氣公共巴士在澳門逐步投入試運行,相信本澳汽車尾氣污染將逐步降低,空氣質素會逐步好轉,澳門作爲世界休閒旅游中心的形象會得到進一步提升。

液化石油氣與天然氣的對比

據BP《世界能源統計回顧2011》報告統計,2010年世界天然氣消費量總計31,690.31億立方米,同比增長7.4%。同時,世界上經濟發達的國家和地區,基本已使用天然氣作為液化石油氣的替代品,天然氣已在世界範圍內被廣泛應用於居民的日常生活。

眼下,本澳居民主要使用的液化石油氣(簡稱液化氣)是石油在提煉汽油、煤油、柴油、重油等油品過程中剩下的一種尾氣,在氣瓶內呈液態狀,一旦流出會汽化成比原體積大約250倍的可燃氣體,並極易擴散,遇到明火就會燃燒或爆炸。與天然氣相比,因液化氣容易下沉聚集,危險性較大,危險系數是天然氣的3.3倍。此外,液化氣中碳分子含量較高,而天然氣中多為氫分子,燃燒後液化氣會產生較多的二氧化碳,不利於綠色環保。從經濟價值上考慮,標準狀況下將1公斤的水燒開,使用液化氣的費用為0.179澳門元,而使用天然氣的費用僅為0.055澳門元,兩者相差3.3倍。

澳門正在快步向打造世界旅遊休閒中心的目標進發,政府也正着手規劃新城、改善交通、節能減排。能讓天然氣盡快更廣泛地應用於日常生活,發揮天然氣的便利、清潔、安全和廉價優勢更彰顯得尤為重要。

天然氣應用趨勢

根據2010年BP統計,全球天然氣消費主要以工業和發電為主,用於工業(包括化工原料)的天然氣佔消費總量的37.00%,天然氣化工5.00%,發電佔32.00%,民用(商用、交通)佔26.00%。不同國家的消費結構不盡相同,它是由於不同國家在天然氣市場發展初期,不同的發展條件決定的,2009年中國國內天然氣消費結構為城市燃氣(包括民用、採暖、城市小工業、CNG等)佔34.2%,工業燃料佔27.8%,天然氣化工佔23.2%,天然氣發電佔14.7%。

天然氣發電、分散式能源系統和車用燃氣是相對比較有效的天然氣利用途徑。發達國家天然氣利用的主要發展方向是用於發電,日本70%的天然氣用於發電,其發電量佔其國內總量的28%;美國天然氣發電比例超過了20%,歐洲的天然氣發電佔比也在30%以上。

分散式能源系統是相對於能源集中生產,將能源系統以小規模、小容量、模組化、分散式的方式佈置在用戶端,來雙向傳輸冷、熱、電能。由於可以提高能源利用率和供電安全性,實現按需供能及為用戶提供更多選擇,分散式能源系統成為全球電力行業和能源產業的重要發展方向。分散式能源系統雖然個別規模小而分散,但數目衆多,總和也十分可觀,特別適用於民用和商業市場,其推廣應用是有效促使節能減排目標實現的技術手段,也是擴大天然氣利用的重要方式。

車輛排放是城市環境最大的污染源,燃燒天然氣的汽車具有很好的環保效果,並且具有降低燃料費用,抗爆性安全性好,減少集碳等優點。

在氣源供應方面,隨着進口資源引進量的增加和內地石油公司積極開發天然氣資源,有專家預測,從近兩年開始國內天然氣年供應量將以超過200億立方米的速度增加。所以,在未來天然氣市場中,資源供應緊張的現況將逐步得以緩解。

天然氣作為清潔能源在本澳的使用一直備受特區政府和廣大市民關注,自2008年引入天然氣後主要應用於發電,眼下特區政府正在籌備天然氣入屋和天然氣公交,逐步規劃將天然氣應用到工商、住宅及交通等更廣範疇。相信今後在經濟發展和環保政策的推動下,天然氣在本澳能源領域中所佔比例會逐漸加大,以保證充分利用清潔能源,優化能源結構,減低本澳城市排放,邁向低碳生活。

天然氣用於發電

無論從經濟性還是從環保角度出發,天然氣發電已經成為世界範圍內天然氣利用的首要選擇。日本70%的天然氣是用於發電,佔國內發電總量的28%;美國天然氣發電比例超過了20%,歐洲的天然氣發電佔比也在30%以上。由於天然氣燃氣機組的啟動和關停比較方便,響應時間短,天然氣發電調峰與火電調峰相比較具有優勢,是電力調峰的最佳選擇。

天然氣運用在發電上,其原理和燃煤一樣,利用燃燒時產生的熱氣,推動渦輪機;或再利用渦輪機排出的餘熱,使水變成蒸氣推動汽輪機而發電,這就是所謂複循環發電,即燃氣蒸氣聯合循環方式發電,效率較高。另外,如果把天然氣送入一般燃油或燃煤的鍋爐燃燒,使水變成蒸氣,再以蒸氣推動汽輪機帶動發電機運轉而發電,這就是一般的火力發電,其效率較低。由於天然氣熱效率高,排放的污染物又較其他燃料少,用其來發電是公認最乾淨的能源。

目前天然氣發電的技術已相當成熟。鄰近的日本及韓國不但已有天然氣發電廠進入商業運轉,而且規模相當大。世界上利用天然氣發電普遍採用燃氣蒸氣聯合循環電廠的形式,以天然氣作為燃料的燃氣蒸氣聯合發電技術更為世界上越來越多的國家所重視。天然氣電站運行靈活,機組啟動快,啟動成功率高,既可帶基荷又可用於調峰,且宜於接近負荷中心。另外,燃氣輪機發電機組電廠可在25(30)%-100%出力下可靠運行,利於提高電網的經濟運行水準,用天然氣發電電站的可用率較高,約為90%-95%,高於燃煤電廠。可大大改善煤電機組的運行工況,以及降低煤耗,對於提高電網的運行品質、解決其運行存在的矛盾,不失為一有利的選擇。目前全世界發達國家,燃氣輪機電廠與燃煤電廠總安裝容量已接近1:1,並大有超過趨勢,中國政府也積極鼓勵發展燃氣輪機聯合循環熱電聯供、推動燃氣輪機電廠的發展。

隨着本澳特區政府的環保節能政策逐步推行及履行《京都議定書》1的減排承諾,天然氣已於2008年初引入澳門並成功應用於發電。除繼續通過天然氣發電減排外,希望可以在政府及社會各界的推動下,從多方面入手擴大天然氣應用,改善本澳的空氣質素。