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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。
所有具备煤化工常识的人都知道,煤化工对煤炭的品质稳定有严格的要求,变更煤炭种类是大忌,然而在政治挂帅、外行领导内行的政治环境下,美国政府对H-coal 示范工厂的选址不得不在政治上妥协。
1974 年美国联邦政府改组能源机构,原本属于内政部的煤炭研究办公室并入能源研发署(Energy Research and Development Administration)。
1976 年能源研发署在肯塔基州的卡特里兹堡(Catlettsburg)投资1.43 亿美元建设H-coal 示范工厂,虽然经过多年的研发与建设,可由于所有参与的公司都不看好这项技术的商业前景而纷纷退出,H-coal 示范项目最终于1982 年全面终止。
美国著名的智库兰德公司(RandCorporation)曾经就美国研发煤制油气的经验进行分析,发现所有的研发项目大多遵循类似的轨迹——对初期成本的估算都很低,但随着项目的开展,从可行性评估、初步设计、预算编制、细节设计、实际施工、到运转后依据实际经验修改工艺并加配设施,实际成本逐渐上升,最后发现,从可行性评估到项目末期的成本大约会增长2 到4 倍。因此在起初的可行性评估中认为经济可行的,到了后来都不可行。
从20 世纪40 年代到现在,美国在数十年的煤制油气技术研发历程中,能够实现商业化运转的煤制油气厂只有一座,就是大平原煤制气厂(Great Plains Synfuels)。大平原煤制气厂最初的可行性评估开始于1973 年,原本规划日产2 亿5 千万立方英尺(约合708 万立方米)的煤制合成天然气。到1975 年底,评估结果认为资金需求过于庞大,为了降低风险,将设计产能降低一半,最终规划为日产量1 亿2 千5 百万立方英尺(约合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营公司(Great Plains Gasification Associate)于1980 年开始动工兴建,美国政府为了鼓励和发展替代油气的煤制气技术的应用,为大平原项目提供了建厂与启动费用75%的贷款担保(最终由美国联邦政府担保的贷款额度总计15.4 亿美元)。大平原气化联营公司自行出资4.93 亿美元。大平原煤制气厂总建厂成本约为20.3 亿美元。
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