煤電:清潔高效轉型發展
煙囪排出的煙氣由黑變白,原先的“臟亂差”變成了“美麗電廠”,越來越多的公眾開放日逐漸揭開昔日的神秘面紗……
長期支撐我國經濟社會穩定發展的煤電,早已不再是“污染”“浪費”的代名詞,清潔、高效的現代化煤電機組,在非化石能源快速發展的當下,仍發揮著不可替代的重要作用。
排放標準“世界最嚴”
2014年7月1日,當時被稱為“史上最嚴”的《火電廠大氣污染物排放標準(GB13223-2011)》正式開始實施,煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放限值低至30mg/m3、100 mg/m3、100 mg/m3,對于重點地區煤電機組,則變成了更為嚴格的“20、50、100”。
2015年12月,環保部、國家發改委、國家能源局聯合印發《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》,“10、35、50”的超低排放標準,將我國煤電機組污染排放標準推上了新的高度,二氧化硫排放濃度等指標已遠遠超過歐美標準,成為“世界最嚴”。
愈加嚴格的排放標準,大大降低了我國煤電機組的污染排放,為改善環境質量做出了重要貢獻。統計顯示, “十二五”期間,煤電行業二氧化硫、氮氧化物年排放量分別減少425萬噸和501萬噸,占同期社會減排總量的104%和119%;煤電行業二氧化硫、氮氧化物排放量占全社會排放總量的比重由2010年的42%、46%,下降至2015年的29%、30%。與2010年相比,2016年電力行業煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量分別下降88.6%、81.6%和85.2%。
據了解,截至2016年底,我國已累計完成煤電機組超低排放改造4.5億千瓦,占煤電機組總容量的49%。《電力發展“十三五”規劃》進一步提出,“十三五”期間全國預計實施煤電超低排放改造約4.2億千瓦,火電二氧化硫和氮氧化物年排放總量力爭下降50%以上,2020年,我國煤電行業二氧化硫、氮氧化物排放量占全社會排放總量比重將降至19%、22%,30萬千瓦以上具備條件的燃煤機組全部實現超低排放,煤電機組二氧化碳排放強度下降到760克/千瓦時左右。
能效水平不斷提高
節能與減排不可偏廢。在末端排放標準越來越嚴的同時,如何從源頭減少資源浪費、提高資源利用效率,同樣是我國煤電行業不斷探索的課題。
降低煤耗,意味著同樣多的煤可以生產更多的電力,生產同樣多電力所產生的污染物總量也會減少。《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》中要求,到2020年,要確保現役電廠煤耗低于310克/千瓦時,2015年后新建電廠煤耗低于300克/千瓦時。降低煤耗是系統性的工程,鍋爐、煙道等設備的設計與布置,以及經濟性與安全性的協調等均需要統籌考慮,無疑是對煤電行業綜合能力的一次挑戰。
截至2016年底,全國燃煤發電機組平均供電煤耗降至312克標煤/千瓦時。五年累計降低14克標煤/千瓦時,年節約標煤8000萬噸以上,減排二氧化碳超過2億噸。
2015年6月27日,我國首臺66萬千瓦超超臨界二次再熱發電機組——華能安源電廠新建1號機組通過168小時連續滿負荷試運行,廠用電率為3.92%,發電煤耗為277.16克/千瓦時。同年9月25日,世界首臺100萬千瓦超超臨界二次再熱燃煤發電機組——國電泰州電廠3號機組正式投入運營,設計供電煤耗低至256.2克/千瓦時,代表了世界最領先的發電技術。值得注意的是,這些高能效先進機組的環保設備也同步投運,污染物排放濃度低于超低排放限值。
截至2016年底,我國已累計完成煤電機組節能改造4.6億千瓦,“十三五”期間,全國預計實施煤電節能改造約3.4億千瓦。隨著越來越多的高參數、大容量、低排放煤電機組相繼投運,“清潔、高效”已不僅是一句口號,而是正在成為煤電行業的真實寫照。
靈活性改造護航新能源大發展
截至2016年底,我國發電裝機16.5億千瓦時,其中煤電裝機9.43億千瓦,占比57.15%;2016年全國發電量59897億千瓦時,其中煤電發電量39058億千瓦時,占比65.21%。根據《電力發展“十三五”規劃》,到2020年,我國發電裝機將達到20億千瓦,其中煤電裝機11億千瓦時,占比55%,煤電仍將處于主體地位。如今,可再生能源快速發展,提升機組靈活性,為可再生能源利用保駕護航,成為新時代賦予煤電的新使命。
提升煤電靈活性,將是“十三五”期間增加電力系統調節能力、促進新能源消納的主要措施。統計數據顯示,目前,我國“三北”地區煤電占總裝機容量的60%,其中一半左右為熱電機組。預計到2020年這一比例仍將高于60%,熱電機組比重也將有所增加。與之相比,抽水蓄能、調峰氣電等調峰電源占比到2020年仍不足2%。在未來相當長的一段時期內,“三北”地區電力系統仍將依賴煤電機組進行調峰。
據了解,通過靈活性改造,煤電機組可以增加20%以上額定容量的調峰能力。《電力發展“十三五”規劃》確定的全國煤電靈活性改造規模目標為2.2億千瓦,預計將提升電力系統調峰能力約4600萬千瓦。2016年,國家能源局已先后啟動兩批煤電靈活性改造示范試點工程,總容量超過1700萬千瓦。
百尺竿頭,更進一步。過去五年,我國煤電行業的創新與突破從未停止。包括630℃二次再熱、煤電靈活性改造、全污染物一體化脫除等技術的進一步實踐,以及超超臨界CFB鍋爐、700℃材料應用等技術的探索研究,都正在為未來更高參數、更高效率、更加環保的燃煤發電技術的研發應用夯實著基礎,煤電清潔高效轉型之路越走越寬。
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