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2014 年6 月13 日,习近平总书记主持召开中央财经领导小组会议,研究我国能源安全战略时提出,要立足国内多元供应保安全,推动能源供给革命,建立多元供应体系,大力推进煤炭清洁高效利用。推动能源技术革命,立足我国国情,紧跟国际能源技术革命新趋势,以绿色低碳为方向,分类推动技术创新、产业创新、商业模式创新,把能源技术及其关联产业培育成带动我国产业升级的新增长点。
当前, 依托煤炭高效清洁利用等重大能源工程,加快科技成果转化, 推广IGCC,加快商业化运营,成为推动能源供给革命和技术革命的重要途径之一。
一、为什么要发展IGCC技术
IGCC 技术将煤气化技术和燃气—蒸汽联合循环发电技术集成,具有发电效率高、污染物排放低、二氧化碳捕集成本低等优势,是目前国际上被验证的、能够工业化的、最具发展前景的清洁高效煤电技术。同时,煤气化技术还是煤制天然气、煤制油等煤化工的基础技术。在中国发展IGCC 具有重大意义。
(一)实现煤炭清洁高效利用,推动能源供给革命
中国能源资源禀赋决定了煤炭作为一次能源主体的格局在较长时期内不会改变,没有煤炭的清洁利用就没有能源整体的清洁化。发电为目前煤炭利用的主要形式,与常规燃煤发电的“先燃烧后治理”方式相比,IGCC 技术采用“先治理后燃烧”方式,通过燃烧经净化处理的合成气使污染物排放达到极低水平,同时利用燃气- 蒸汽联合循环方式实现高效发电。根据实际检测,未安装脱硝装置情况下,华能天津IGCC 示范电站氮氧化物排放30-40 毫克/ 标准立方米(燃机国标50 毫克/ 标准立方米,北京燃机标准30 毫克/ 标准立方米),二氧化硫2-3 毫克/ 标准立方米(燃机国标35 毫克/ 标准立方米,北京燃机标准20 毫克/ 标准立方米),粉尘小于1 毫克/ 标准立方米(燃机国标5 毫克/ 标准立方米,北京燃机标准5 毫克/ 标准立方米),如果后续完成燃机烧嘴升级以及余热锅炉脱硝改造,氮氧化物的排放水平会进一步降低至小于20 毫克/ 标准立方米、甚至更低,明显优于目前燃煤电厂排放水平,完全达到燃机排放的国家标准和更加严格的北京市标准。IGCC 技术是实现煤炭清洁高效利用的有效途径,对于推动能源供给革命具有重要意义。
(二)降低资源对外依存度,保障能源安全
作为一次能源重要组成部分,中国油气资源相对短缺,对外依存度高。2013 年,中国石油和天然气进口量分别达到消费总量的58.1% 和31.6%,深受国际经济和地缘政治形势的影响,给国家能源安全带来巨大挑战。发展IGCC 技术可以有效利用丰富的煤炭资源,降低油气资源使用量和对外依存度,提高能源安全保障水平。
(三)兑现国际承诺,促进温室气体减排
在温室气体减排已成为世界共识的大背景下,中国政府已于2009年向国际社会做出温室气体减排承诺:到2020 年,单位GDP 二氧化碳排放比2005 年下降40%-45%。在以煤为主的能源格局下,如何有效实现二氧化碳减排已成为中国政府兑现承诺的关键。与常规燃煤电站的燃烧后捕集方式不同,IGCC 电站采用燃烧前捕集,引入水煤气变换单元,使合成气中的一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气,而后对其中的二氧化碳进行分离。燃烧前捕集可以避免燃烧后捕集的烟气流量大、二氧化碳浓度相对较低的缺点,具有明显的成本优势。发展IGCC 技术对于促进温室气体减排具有重要意义。
(四)运营成本低于燃机,具备竞争优势
IGCC 电站的电力生产模块与常规燃机电站相似,制气成本按相同热值换算为天然气约为2.9 元/ 立方米,低于目前天然气价格(北京发电用天然气价格3.09 元/ 立方米、天津发电用天然气价格3.25 元/ 立方米)和进口液化天然气价格(4.45 元/ 立方米)。按照目前天然气价格测算,燃气电厂零利润上网电价约为0.8 元/ 千瓦时左右。由于电价调整未到位(京津地区天然气电站上网电价0.65 元/ 千瓦时),燃气电站需要大量政府补贴。IGCC 电站以相对廉价的煤炭为燃料,通过扩大规模和优化设计可以将建设成本控制在10000元/ 千瓦以下,按照京津地区天然气电站上网电价测算即可实现盈利,不需要额外资金补贴。随着IGCC 技术的日趋成熟,建设和运营成本还将进一步降低,其市场竞争力将会更加明显,形成相对与天然气发电的较大竞争优势。
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