文/杜克大学全球变化中心研究人员杨启仁
实际上，美国建设大平原煤制气厂造成的巨额亏损和破产，并牵连政府连带赔偿，承受重大损失。此外，煤制天然气能源利用效率较低，同样发一度电，使用煤制天然气要比直接燃煤多消耗三分之一的煤炭资源。
近年来，中国东部城市雾霾污染日益恶化，老百姓要求改善环境和保护健康的呼声日益高涨。在2013 年，中国政府以治理东部城市雾霾为理由，大幅放行煤制天然气项目的审批，并公开鼓励煤制天然气的投资。
然而，煤制合成天然气在全世界范围内都是一种使用经验极少、成熟度低的技术，在实际应用过程中会对环境造成重大影响，比如水资源消耗、二氧化碳排放、三废污染和煤炭上游开采破坏等。庆华和大唐的两个“示范项目”甚至在投产数月之内就因严重故障而被迫停工检修，而且大唐还发生了伤亡事故。
中国煤制气的支持者在宣传该技术时，往往以美国大平原项目的经验为例。然而，中国的媒体与产业界对于美国发展大平原煤制天然气项目的历史经验存在诸多误解。我们希望通过详细回顾该项目的发展历程，以及美国发展煤制气的政策历史，来为当下中国煤制气的监管提供有力的借鉴。
世界煤制油气的技术最早起源于德国。早在20 世纪30 年代，德国就开发了鲁奇(Lurgi)煤炭气化工艺。由于德国缺乏油气资源，希特勒为了发动侵略战争，不惜代价全力支持大规模生产煤制油，以满足纳粹德国机械化部队的燃料需求。在侵华战争期间，日本也在其本土及其占领的中国东北地区研究煤制油气的工艺。虽然实验室的研究取得了一些成果，但是在规模化量产方面均以失败收场。
西方国家煤制油气的研发，大多是归到合成燃料(synthetic fuels)项目下，合成燃料的研发以煤制油气为主要内容，也包含了页岩油的提炼。世界上(中国以外)到目前为止规模化生产煤制油气的案例只有三个，一是纳粹德国的煤制油，二是南非的煤制油，三是美国的大平原煤制气。煤制油与煤制气的技术有很多相关的地方，不容易分开来谈。南非的煤制油技术是沿袭纳粹德国的煤制油技术发展而来，美国大平原煤制气的鲁奇气化炉则是由南非引进。因此这三个项目可以说是一脉相承。
南非的煤制油发展历程
早在第二次世界大战之前，南非安格罗瓦尔(Anglovaal)公司就试图从德国鲁尔化学(Ruhrchemie)公司引进煤制油技术，并与德国鲁奇(Lurgi)公司签订了技术授权协议。但是实际的技术引进工作随二战爆发而暂停。二战结束后，德国鲁尔化学公司的煤制油技术专利大多被英美等国掠夺或没收，安格罗瓦尔公司因此转向南非政府寻求援助。
在安格罗瓦尔公司的鼓吹推动下，南非政府于1947年立法推动煤制油的发展。1950
年9 月，南非政府决定成立国营的沙索(Sasol)公司进行煤制油的开发工作，自此南非的煤制油研发转向完全由政府主导。
沙索公司同时从美国与德国引进了煤制油技术，他们选定了德国战后由鲁尔化学公司与鲁奇公司合作研发的Arge固定床(fixed bed)气化炉工艺，并同时从美国凯洛格(Kellogg)公司引进其流化床(fluidized bed)气化炉技术。南非专家经评估认为德国的技术经过充分的量产验证，比较值得信服，而美国的技术虽然在实验室中显现出较优越的性能，但是缺乏实际量产的经验。可以说，两种技术路线各有利弊。
沙索公司引进凯洛格公司的气化炉后，在进行实际操作时遇到了许多技术上的问题，气化炉温度难以控制，容易过热，催化剂易受污染毒化而失效。这些问题经过反复试验仍无法解决，凯洛格公司最终不得不退还沙索公司支付的技术转让金。在凯洛格公司退出后，沙索公司并未放弃这项未引进成功的流化床技术，而是继续研究改进，并在此基础上逐步开发出了自有产权的Synthol工艺。沙索一号煤制油厂于1955 年开始生产，同时采用鲁奇工艺与Synthol
工艺。生产初期大小问题不断，但是南非政府不计亏损坚定支持。沙索一号厂不断累积经验，研究改进的历程长达二十年，直到1976 年，沙索公司才累积了足够的经验与信心，决定开始兴建沙索二号厂。
同样地，沙索公司也是在二号厂运转多年后的1982 年才兴建三号厂。长期谨慎的研发改进而不贸然投资，再加上南非政府的强力支持，是沙索公司成功的重要原因。此外，南非是发展中国家，对环保的要求不如欧美严格，高污染的煤制油产业比较容易为社会所接受。
南非政府对煤制油强有力的支持有其特殊的历史背景，当时的南非政府因实行种族隔离政策而遭受许多国家的贸易制裁，因此在国际市场上买原油十分困难。但是缺乏石油的南非，其煤炭资源却非常丰富，这就使得南非政府大力支持煤制油，发展出了在全世界独树一帜的煤制油产业。
南非政府不但长达数十年不计成本地坚定支持沙索公司发展煤制油，还直接进行市场干预以保障煤制油的销售。南非政府与所有的南非石油公司都达成了协议，这些公司必须关闭其部分的炼油产能，转而买下沙索公司产量的91%来供应南非的石油市场。
在20 世纪70 年代，南非政府除了以汽油税的收入补贴沙索公司的运营费用外，还对煤制油的价格进行了补贴。在当时南非的政治与经济体制下，政府严格控制所有的石油产业，因此煤制油即便没有商业竞争力也能生存。
美国的煤制油气研发历程
二战胜利后美国开始对煤制油气进行小规模的研发。1944 年到1952 年间， 在美国内政部矿业局(Bureau of Mines,Department of Interior)的主导下，美国政府开展了一系列的煤制油气的研发与示范项目。
此期间美国煤制油气的研发历程，可以说是一部政府内部部门利益的斗争史。矿业局代表煤炭业的利益，为了争取更多的预算，压低煤制油成本的估算，宣称煤制汽油的成本已经低于当时汽油的批发价。国家石油委员会(National Petroleum Council)则代表石油业的利益，因而评估出煤制油不具市场竞争力，认为煤制油气的研发是在浪费预算。同样是1951 年的评估，矿业局估算的煤制汽油每加仑成本为11美分，国家石油委员会则估算为41美分(当时美国汽油批发价每加仑约12美分)。
1953 年美国总统艾森豪威尔就职后，采取较为保守的财政政策，由于煤制油气的经济可行性饱受争议，美国政府全面停止了煤制油气的研发。
从20 世纪50 年代到70 年代初，国际原油的实际价格(通货膨胀调整后)大致保持了长期稳定下跌的趋势，许多原本使用煤炭的产业逐渐改用石油，这造成了煤炭业的萧条，许多产煤州的国会议员在美国国会不断推动各项振兴煤炭产业的方案。于是，美国内政部矿业局于1960 年成立了煤炭研究办公室(Officeof Coal Research)，进行煤炭转化(煤化工)的相关研究。此期间的煤制油气研究充满了政治分肥(pork-barrel politics)ii 的特色。
各个产煤州的议员们主要目的在于争取联邦政府加大在本州的经费开支，以增加就业并提升经济，对于煤制油气技术能否有效发展并不是很关心，因此出现了很多政治挂帅、外行领导内行的示范项目。
美国国会对于煤制油气示范项目的讨论重点主要在于补贴金额的高低与项目地点的选择，议员们都希望经费开支多多益善，而项目地点最好就设在自己的选区内，经济性与技术可行性并不受重视。虽然研究成果乏善可陈，但是煤炭研究办公室的预算在国会议员的支持下不断增长，从1962 年到1973 年增长了四十余倍。
虽然所有的示范项目工期不断延误，经费不断透支，但是因为这些国会议员以扩大政府开支、增加就业为目的，并不在乎煤制油气的技术是否具有商业竞争力。到了1973 年爆发石油危机时，煤炭研究办公室的预算更是在一年之内提高了三倍。
1973 年启动的H-coal 示范项目是一个典型的政治挂帅、扭曲技术研究的例子。原本H-coal 前期研究都是采用伊利诺伊州和怀俄明州的煤炭，其示范工厂工艺也是根据伊利诺伊州和怀俄明州的煤炭性质做的设计。然而，肯塔基州州长强力争取将这个示范工厂设置到肯塔基州，并且同意给予总价值约八百万美元的各式优惠与补贴，美国联邦政府最终决定将示范工厂设置在肯塔基州。
(本文作者介绍：绿色和平气候与能源项目主任)
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