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    王凡:“雙碳”目標下的煤電使命

    中國電力企業管理發布時間:2022-07-28 12:31:26  作者:王凡

      習近平總書記在中共中央政治局第三十六次集體學習時強調,推動能源革命,要立足我國能源資源稟賦,堅持先立后破、通盤謀劃,傳統能源逐步退出必須建立在新能源安全可靠的替代基礎上。要堅決控制化石能源消費,尤其是嚴格合理控制煤炭消費增長,有序減量替代。要把促進新能源和清潔能源發展放在更加突出的位置。黨中央為碳達峰碳中和指明了方向。為此,煤電應該責無旁貸地有所擔當,并為實現“雙碳”目標主動完成自我轉型。

      能源轉型過程中煤電應該主動擔當

      基于我國資源稟賦條件,煤炭是能源安全的圧艙石。在當前的電力系統中,煤電則是電源供應和電網安全的壓艙石。在能源轉型過程中,煤電仍然要發揮對電網安全的“兜底”和對供熱供暖的保障壓艙石作用,并提高靈活性和可靠性,護航風光新能源的發展。

      新建機組必須做到高效低碳和有較強的負荷調節能力。隨著經濟的發展,我們還要新建發電機組,新建機組仍有提效減碳的空間。新建煤電機組原則上應采用超超臨界技術,供電煤耗須低于270克標準煤/千瓦時。由中國能源研究會節能減排中心全力推進的、目前最具代表性的國家煤電示范項目——申能淮北平山二期135萬千瓦高低位雙軸二次再熱機組,突破性地采用了高低位雙軸布置汽輪機獨創技術,使得機組在容量、熱力循環參數和缸效等方面均獲得了最優化,并且大幅縮短了價格昂貴的主再熱蒸汽管道,在結合廣義回熱、煙氣余熱梯級綜合利用、固體顆粒侵蝕綜合防治、FCB技術、廣義集中變頻一系列成功有效的專項節能技術后,機組額定工況下供電煤耗設計值251克標準煤/千瓦時,并成功實現20%負荷深度調峰。目前,該機組已建成投入商運,運行數據顯示機組效率優于設計值,和國內其他投產的二次再熱超超臨界機組相比,煤耗降低約20克標準煤/千瓦時,低負荷下的煤耗降低值更大。與此同時,我國正在積極推動66萬千瓦單軸全高位發電技術工程化示范,純凝發電凈效率力爭突破50%,并具有深度調峰至20%超低負荷的調峰能力。

      在役機組改造要兼顧節能降碳、靈活性、供熱“三改聯動”。我國在役煤電機組超過11億千瓦,僅需要改造的亞臨界機組就有800多臺、容量約3.5億千瓦。在“雙碳”目標下,我們對現有煤電機組節能降碳改造,需要考慮全負荷高效兼具深度調峰能力、長期保效和合理的性價比。隨著風光新能源的快速崛起,煤電機組面臨低負荷運行乃至深度調峰,機組改造應該兼顧額定工況能耗和部分負荷、包括低負荷下的能耗,做到全負荷高效。關鍵是汽輪機的設計選型要兼顧全負荷效率,包括挖掘熱力系統在低負荷下的節能潛力。華潤江蘇徐州電廠32萬千瓦亞臨界機組升級綜合改造,通過創新的汽輪機和鍋爐改造技術,把機組主蒸汽和再熱蒸汽溫度均提高到600攝氏度,在此基礎上,全面優化熱力系統并加載廣義回熱技術、煙氣余熱回收利用技術、彈性回熱技術和固體顆粒侵蝕綜合防治技術等一系列專項節能減排和保效技術,并同步加載深度調峰技術,機組實現大幅提效,供電煤耗較改造前降低約35克標準煤/千瓦時,同時可以實現20%負荷的深度調峰。至此,華潤江蘇徐州電廠為亞臨界機組綜合升級改造提供了優選方案。

      煤電機組改造要解決的幾個突出問題

      國家要求“十四五”期間,煤電節能降耗改造規模不低于3.5億千瓦、供熱改造規模力爭達到5000萬千瓦、靈活性改造規模1.5億千瓦,時間緊、任務重,尤其要解決幾個突出問題。

      首先是認識問題。在減碳的壓力下,煤電機組要不要改造,值不值得改造,許多企業猶豫不決。這個認識問題不解決,企業就沒有改造的動力。必須毫不猶豫地開展對煤電機組的提效減碳改造,我們堅信,就是將來煤電機組燃料改為植物能源,我們也仍然需要高效的、可帶基本負荷、具有負荷靈活調節能力的火電機組。

      企業效益不好,缺乏資金,是影響煤電改造的重要原因。從長遠看,必須解決電價的定價機制。電作為一種特殊的社會保障服務類商品,發電企業應參考社會平均利潤獲得收益,或者讓企業在成本上增加合理利潤。當前,要鼓勵企業用好國家安排的專項改造資金。國家應通過政策傾斜來調動企業使用專項資金的積極性,比如對改造后達標的機組:發電量按供電煤耗進行調度或優先安排延壽審批程序等。

      煤電改造“一型一策”,方案有別,難以簡單復制。操作上宜采取分門別類、典型引路,有序展開。各大電力(能源)集團可挑選數臺典型機組先行示范,改造路線和技術交由市場決定,競爭選優,實行市場化運作,優先推薦已經寫入國家能源局《全國煤電機組改造升級實施方案》中的“高溫亞臨界綜合升級改造技術”。

      “高溫亞臨界綜合升級改造技術”是綜合解決煤電機組提效減碳、深度調峰、長期保效問題的創新技術。雖然行業對該技術還有不同的理解,但經過實踐驗證,該技術是目前最好的綜合升級改造技術。鼓勵采取技術轉讓方式,由技術持有方與設計和制造單位成立聯合體,按改造機組臺數收取技術轉讓費,通過技術轉讓,提供技術包、軟件包、培訓包等形式,把機組改造納入商業化運營?;蛘卟捎玫谌酵顿Y的合同能源管理模式,為避免項目完成后在效益計算上發生分歧,建議采取項目工程驗收合格后,對投資方按固定回報方式返還投資本金和收益。

      煤電自身轉型勢在必行

      能源轉型過程中,煤電也要主動實現自我轉型。“雙碳”目標,就要最大限度限制煤炭的使用。發電燃煤不減下來,碳中和目標就很難實現。實際上煤炭用作燃料很可惜,論資源的合理利用,煤炭應該當作化工原料更合適。在新型電力系統構建中,離不開擔當基本負荷、具有調節能力的火電機組。利用植物能源發電相當于把植物生長期間吸收的二氧化碳重新釋放出來,并不新增加環境中的二氧化碳,被國際上公認為零碳發電。所以用植物能源替代燃煤是火電減碳的必由之路,也是最佳選擇。

      要大力推動在役煤電機組采用植物燃料與煤混燒,直至植物燃料全部替換。和化石燃料相比,生物質的硫、氮和粉塵含量低,利用過程中污染物排放少,其每千瓦時電的排放強度僅18克二氧化碳/千瓦時,比光伏和光熱發電還低,是煤電碳排放強度的0.018倍,可實現“近零碳排放”。建立以新能源為主體的新型電力系統,其主體電源除了風光電之外,還應該包括生物質能發電。未來生物質火力發電、風電和太陽能發電三種可再生能源發電,構成為新型電力系統的主體電源,從而可確保我國的電網安全、電力安全、以及風光電的發展和消納。

      歐盟國家研發和實踐火電廠燃用生物質燃料發電,已積累了20多年的經驗。全球已有150多座大容量燃煤電廠燃用生物質發電的實例。位于英格蘭約克郡的英國Drax電廠,6臺66萬千瓦機組,從2020年3月起,已經徹底告別煤電,100%改為植物燃料替代。我國也有大型電廠在研究用植物能源替代燃煤。華能日照電廠燃煤機組也已經完成生物質能摻燒的改造,將于近期投入使用。

      煤電機組摻燒植物能源,通常需要對鍋爐上料系統進行適當改造。摻燒20%植物能源,改造費用約為機組投資額的10%;若改為100%使用植物能源,改造費用約為機組投資額的20%。煤電機組改用植物燃料,既可以減碳,又能充分利用原有設備,不至于造成大量煤電設備的報廢和浪費。完成向植物燃料轉型將成為“雙碳”目標下煤電企業偉大的歷史使命。

      超級蘆竹終將替代燃煤

      過去,電力人士從不敢想像有足夠的植物能源替代煤炭。如今,武漢某生物科技公司已經培養出可以替代燃煤的超級蘆竹。超級蘆竹是以我國本土野生蘆竹為母體,采用現代生物育種技術進行科學誘導馴化、組培繁育出的新型高產能源作物??稍诨牡?、灘涂地、沼澤地、鹽堿地等酸堿度為Ph3.5~Ph9的土壤環境生長。一次種植可連續收割15~20年,干生物量達5~10噸/畝/年,約為玉米秸桿的7倍、水稻秸桿的15倍以上。超級蘆竹還具有超強的碳匯能力,是森林的25~40倍。目前,已經基本形成了從野生蘆竹遷地保護、品種選育、組培快繁、GAP馴化、標準化栽培、能源植物種植到深加工及資源化利用的全產業鏈。

      超級蘆竹的熱值為4000~4500大卡,完全可以用于替代燃煤電廠的燃煤。我國國土遼闊,有邊際土地25億畝、鹽堿地15億畝,利用長江、黃河流域擁有的濕地、灘涂、沿海灘涂、鹽堿地、廢棄礦區、重金屬污染地等邊際土地,種植超級蘆竹,可以獲得足夠的植物能源資源。只需要種植4億畝超級蘆竹,就可替代我國目前20億噸發電用煤。

      超級蘆竹通過絕氧熱解,還可以生產氫氣和天然氣。1噸超級蘆竹可生產1180立方米氫氣,每立方米成本0.8元,還不到電解水制氫成本的三分之一。1億畝超級蘆竹產氫,便可滿足我國2.4億輛機動車全年的用氫量。1噸超級蘆竹可生產336立方米天然氣,2億畝超級蘆竹生產天然氣,即可滿足我國每年3200億立方米天然氣的用量。熱解工藝中,大部分的碳存留在副產品生物炭中,生物炭是最好的土地修復材料之一,如果將其用于修復土地,就徹底顛覆了能源生產的概念,能源可以是負碳產業,這將是真正意義上的能源革命。

      “雙碳”目標一定要實現,能源結構必須轉型,煤電既要為能源安全保駕護航,更要主動實現自我轉型。減碳的方法有千千萬萬種,種植和開發利用超級蘆竹植物能源,是投資少、易推行、改善生態的最佳減碳路線,完全可以實現對燃煤發電機組煤炭的替代。用超級蘆竹熱解生產氫和甲烷,發展綠色氫能,既是能源生產革命,也會帶動能源消費革命,減少和擺脫對傳統煤炭、石油、天然氣等化石能源的依賴,加快碳中和目標的實現。還會顛覆中東、俄羅斯、甚至美國等石油天然氣輸出國的供應地位,改變世界地緣政治和地緣經濟的格局,從而走出符合國情的生態優先、綠色低碳發展道路,通過能源換道超車,助力我國經濟的高速發展,實現中華民族復興大業。所以,煤電主動轉型,為植物能源提供應用場景,將成為實現碳中和的關鍵,助力民族復興大業,意義極其深遠。

      本文刊載于《中國電力企業管理》(上旬刊)2022年第6期,作者系中國能源研究會副秘書長、節能減排中心主任

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    老师别揉我奶头嗯~啊视频