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华能集团“绿色煤电”发展战略
 
慧聪网   2005年12月12日9时38分   信息来源:中国电力报    

    中国的电力工业以燃煤发电为主,燃煤发电如何走出一条全面、协调、可持续发展的新型工业化道路是值得电力行业深思的重要课题。从满足未来电力可持续发展的角度看,现有的洁净煤发电技术在提高效率和减少污染物排放方面尚未达到未来“绿色煤电”发展战略,这一战略的目的是实现高效和近零排放煤炭发电技术。

    中国电力工业现状及面临的挑战

    近二十年,中国电力工业取得了巨大的成就,2004年发电装机容量达到4.4亿千瓦,发电装机容量和发电量均居世界第二位。在2004年全国发电装机容量中,煤电约占70%左右,预计到2020年,煤电仍将占60%左右。

    我国的煤电转换效率低于西方发达国家,2004年,全国平均供电煤耗为376克/千瓦时,比国际先进水平高50克~60克/千瓦时左右。而华能供电煤耗为337克/千瓦时,低于全国平均供电煤耗,但仍比国际先进水平高17克/千瓦时左右。因此,提高燃煤发电机组的发电效率、降低供电煤耗是中国电力工业重要任务之一。

    当今人类面临着四大环境问题:大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层破坏。火电厂的污染物排放与上述环境问题密切相关,是未来社会关注的重点行业之一。目前,常规燃煤发电排放大量的气体(SOX、NOX等)、固体(灰渣、粉尘、重金属等)和液体(工业污水等)污染物,造成了严重的环境污染;由温室气体引起的全球气候变暖是当前也是未来能源和环境问题中最引人关注的热点及难点,中国的CO2排放总量仅次于美国,居世界第2位,而且将不断增加。

    优化电源结构,提高洁净能源发电、可再生能源发电和核电的比例,在一定程度能够缓解电力发展和环境保护的矛盾,但对于以煤电为主的中国电力工业来说,降低现有火电机组的污染物排放,并在新增发电装机中采用更高效、更洁净的“绿色煤电”技术是最重要和最迫切的任务。

    “绿色煤电”的技术选择

    “绿色煤电”是以煤气化制氢和氢能发电为主、并对CO2 进行分离和处理的煤基能源系统。从工作机理上煤气化制氢过程中不产生NOX 、硫等污染物也被脱除,氢能燃烧产生的是洁净的H2O,并对CO2这个对温室效应起主要作用的污染物进行了治理,使燃煤发电达到包括CO2在内的污染物的近零排放。它采用燃料电池和燃气轮机复合循环发电,可大幅度提高燃煤发电效率。它的高效率和近零排放符合煤炭发电可持续发展的要求。

    与现有燃煤发电技术相比,煤气化制氢及其发电技术可以达到更高的发电效率(50%~60%),可实现包括CO2在内的各种污染物的近零排放,这是现有燃煤发电技术无法实现的目标。随着未来社会对煤电在效率和环保方面的更高要求和科技的进步,尤其是未来国际社会对CO2排放的要求日益严格,以煤气化制氢及其发电为主的燃煤发电技术将能够以可接受的价格,实现煤基能源转化系统的近零排放和较高的综合利用效率,是未来比其它洁净煤技术更具有优势的“绿色煤电”技术。

    华能集团“绿色煤电”计划

    1.战略思路

    中国华能集团公司是中国最大的独立发电公司,截至2004年底,华能装机容量为3356万千瓦,煤电占92.5%;2005年6月,发电装机容量已达到4099万千瓦,是中国首家超过4000万千瓦的发电公司。煤电对华能集团的现在和未来都具有主导地位。

    华能集团公司非常重视燃煤发电新技术的应用与发展,在国内率先采用超临界发电机组,是拥有超临界发电机组最多的独立发电公司。在河南沁北建设的2×60万千瓦超临界国产化示范机组,均已于2004年投运发电。目前,正在浙江玉环建设我国第一座超超临界发电厂,第一期2×100万千瓦机组是我国超超临界国产化示范机组。这些工程的实施,对推动我国超临界及超超临界发电技术的进步具有重要的意义。

    面对未来,中国华能集团公司把建设注重科技、保护环境、促进社会可持续发展的“绿色”公司作为公司战略之一,有责任为中国电力工业未来可持续发展作出贡献。同时,也使公司得到可持续发展。华能集团准备集公司整体实力,联系国内相关单位,吸收国外相关技术,用十余年时间,研究和发展符合中国国情的“绿色煤电”技术。
    2.总体目标

    研究、开发并示范推广以煤气化制氢、氢气轮机联合循环发电和燃料电池发电为主、并进行CO 2分离和处理的煤基能源系统;大幅度提高煤炭发电效率,使煤炭发电达到包括CO2在内的污染物的近零排放;掌握其核心技术、支撑技术和系统集成技术,形成自主知识产权的“绿色煤电”技术,使其在经济上可接受,逐步推广应用,实现煤炭发电的可持续发展。

    3.分期发展计划和目标

    第一阶段:“十一五”期间,完成1000t/d级加压煤气化、煤气净化、燃气轮机低热值煤气燃烧等关键技术的研究开发、工程放大和系统集成;在华能汕头电厂内建成12万千瓦级具有自主知识产权的煤气化联合循环发电系统的示范工程;建立新型煤制氢、氢能燃料电池发电、CO2分离和储存等中试试验系统,进行实验和验证。

    第二阶段:“十二五”期间,完成2000t~3000t/d级有自主知识产权的大型干煤粉加压煤气化、煤气净化、燃气轮机低热值煤气燃烧等关键技术的研究开发、工程放大和系统集成;建成30万~40万千瓦级煤气化联合循环发电系统的示范工程;进行10万千瓦级新型煤制氢、氢能发电、CO 2 分离和储存、燃料电池发电的工业规模示范,并进行试验和验证。

    第三阶段:“十三五”期间,完成40万千瓦级大规模煤制氢、燃料电池发电、氢气燃气轮机联合循环发电和CO2分离等技术的工程化研究开发;建成40万千瓦级“绿色煤电”示范工程,形成系统和关键设备和设计集成技术;达到能源转化的高效和近零排放,提高“绿色煤电”系统的技术经济性,为商业化作好技术准备。

    技术目标:在2020年左右完成40万千瓦级工业示范,发电效率达到55%~60%;SO2和NOX小于20mg/Nm 3 ;PM2·5、Hg和VOC接近零排放;80%以上的CO2得到分离和处理;副产品得到有效利用,逐步实现商业化。在相同的环保性能条件下投资和运行成本可与其他能源系统竞争。

    4.实施步骤

    2004年,华能集团制定了《华能集团公司发展“绿色煤电”的初步规划》并已开展有关各项工作。华能积极实施“绿色煤电”的行动,得到了国家有关部门的肯定和支持。国家科技部表示将在《国家中长期科技规划》和“十一五”计划中统筹考虑支持“绿色煤电”有关的研究领域。国内专家对“绿色煤电”计划也给予了高度评价。

    华能集团成立了“绿色煤电”项目领导小组、工作小组和课题组,领导小组组长由集团公司总经理亲自担任。华能根据已制定的《“绿色煤电”项目2005年工作计划》,已全面开展了“绿色煤电”项目的有关工作,并落实科研专项资金。“绿色煤电”的第一阶段计划是将华能汕头或重庆两个燃机电厂作为煤气化发电工程和“绿色煤电”系统的试验基地。目前,第一阶段煤气化发电工程的可行性研究工作已正式启动,计划2005年8月底完成可研报告。

    西安热工研究院是华能的技术中心,在我国煤电科技领域具有领先的人才和技术优势。通过承担国家863和科技攻关计划的相关IGCC项目,已基本掌握了煤气化联合循环发电设计优化技术,在煤气化、煤气净化、联合循环发电等关键技术方面具有良好的技术基础和技术储备。此外,已着手开展了燃料电池发电、气体膜分离等技术的研究开发工作,这为华能发展“绿色煤电”创造了必要的技术和人才条件。

    华能将以华能技术中心为主,吸纳全国广大专家,形成有力的专家技术支持系统。多方面协作,组成科研、院校、企业、电力、制造等跨行业、跨单位的联合体,组成项目专题攻关小组。

    华能集团正积极参与美国的“未来电力”项目,为发展我国自主的“绿色煤电”技术提供良好的国际合作环境。中国华能集团公司收到了美国“未来电力”企业联盟的正式邀请,欢迎华能成为美国“未来电力”十二家煤炭和发电企业联盟的一员,并于8月15日在华盛顿与企业联盟的成员公司一道,协商参与“未来电力”项目事宜。10月27日,华能集团与美国未来电力联盟公司正式签署合作协议。

    结语

    社会经济的发展,客观要求电力工业采用更节能、环境更友好的绿色电力技术。中国以煤电为主的格局,决定了发展“绿色煤电”技术是中国电力工业可持续发展的必然选择。发展带烟气深度净化的超超临界发电系统,符合近期中国电力增长和节能环保的要求。发展以煤气化制氢和氢能发电为主、并对CO2进行分离和处理的煤基能源系统是“绿色煤电”发展的重要方向。

    华能发展“绿色煤电”是为国家和企业未来煤电的可持续发展做技术储备和工程示范,涉及的工艺系统和关键技术均属国际能源领域研究开发的热点和难点,是被国际社会广泛关注和重点研发的技术,美国、日本等发达国家均投入巨资进行研发和示范。在国家发改委和科技部的领导下,中国华能集团公司与有关单位一道共同研究开发出具有自主知识产权的“绿色煤电”技术,将为我国煤电可持续发展开辟新路线。

 

 
 
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