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在煤电的区域布局上,近年来在限制东部地区及大城市建设煤电的同时,中西部及北方地区大量的发展了大型空冷燃煤发电机组,并将其通过长距离输电线向大城市及东部经济发达地区大规模送电。甚至有人以治理雾霾的名义,打出“煤从空中走”的口号,拟投资上万亿建多条西电东送交流特高压线路。
而这一切的发生,都是以“环保”的名义。
但问题随之而生。首先,从军事安全风险角度看,长距离输电线是不可防御的,这是个常识,且导致其故障甚至长时间断电的成本极低。2013年4月5日,总长1960公里的“向家坝——上海”的800KV直流特高压线路,一天中竟发生4次跳闸,原因是当天沿线的农村地区村民因清明上坟烧纸引起的小型山火所致。而如果发生铁塔倾倒,修复耗时费力。
2008年的湖南郴州,因雪灾导致的山区输电线铁塔倒塌,而修复用的材料只能人扛肩挑,整个城市断电竟长达一个月。而若一群“独狼”式的恐怖分子对翻山越岭的多条线路的铁塔同时实施破坏,方法极其简单但后果却不堪设想。到目前为止,世界上没有任何一个国家敢采取这种方式进行长距离大规模输电。
其次,长距离的交流特高压输电线的单位造价及线损率远高于输煤,这又实际增加了末端用电的综合能耗。况且输电线只能输电!相比之下,输煤的通道,如陆运的铁路,既能输送煤,也能输送货物,输送人(客运),甚至输送军事装备等,利用率及综合效益以及安全性是输电线无法比拟的。万一遇损,修复简便,耗时短,费用低。而大规模水运、海运的能耗更远低于输电,其安全性毋庸置疑。
此外,煤炭是各类一次能源中最易于储存的,即使出现一星期的运输中断,电厂的库存也完全可确保发电。
此外,对于燃煤发电,冷却水也是极其重要的资源,若在缺水地区建设煤电,不但脱硫用水是个大问题,而且不得不采用空冷发电技术,但煤耗却要相对增加约7%(供电煤耗增加20克/千瓦时),这是一个惊人的数字。这相当于国外尚在研发中的下一代700℃高效超临界技术与目前600℃超超临界技术的煤耗差。若以一亿千瓦容量为测算基数,与湿冷机组相比,每年将多消耗1000万吨标准煤以上!并将增加相应的CO2,SOx,NOx以及烟尘等污染物的排放。
有着这么多严重问题的空冷发电及长距离输电,其决策的逻辑前提是煤电的污染严重,即使是2014年7月1日将实施的环保新标准,也远逊于燃气轮机发电的排放标准。因此在严峻的雾霾形势下,严控东部地区及大城市新建常规煤电,代之以在大力发展可再生能源以及建设燃气轮机发电的同时,发展中西部地区的煤电并向东部送电,也是不得已而为之。
但是,随着清洁煤技术的突破,这一逻辑前提已不复存在,传统的观念已被颠覆。实践证明,通过独创的清洁煤技术,燃煤发电甚至可以超越燃气发电,变得更清洁,更环保,与环境更友好。而这些“洁净”排放的新技术还具有节能和降低成本的特点,并且这些技术均为可复制的通用技术。运用这些新技术,完全可以放心的在大城市建设绿色煤电。
因此,应尽快调整政策,除在煤矿坑口可以建设燃用煤矸石、劣质煤的空冷机组外,应立即禁止建设燃用普通动力煤甚至优质烟煤并对外送电的空冷机组。新建长距离输电线应仅限于输送水电,可再生能源及燃用煤矸石、劣质煤的空冷发电。中、西部开发的水电也应尽可能就近消化,减少输电距离,降低输电损耗。已建成的煤电机组,尤其是空冷机组应主要与水电机组构成“水,火”互补结构。
对于普通动力煤,特别是优质烟煤,应优先供应富含水资源的沿江和沿海经济发达地区,并在这些地区建设洁净排放的高效燃煤机组。既能大幅降低发电煤耗,又能大幅降低输电损耗。不过,国家亦应尽快制定远高于环保新标准的“洁净”燃煤排放标准和配套政策,以作为在严控地区新建煤电的准入门槛。同时也是作为鼓励对现有燃煤机组改造为清洁煤机组的引导。
在今后若干年内,我国的煤电建设规模仍不小,基于NOx是大气雾霾最主要元凶的判断,对于已验证成熟的节能型全天候脱硝等清洁煤技术应尽快强制性推行。若在机组的建设阶段应用该技术,汽轮机设备只需略作改动即可,但一旦建成,再做技术改造则工作量及耗费较大。
总而言之,笔者认为,作为国家层面的政策制定,应从整个国家的高度去考虑“全过程”和“全口径”的能源利用效率和排放。与此同时,国家层面的调控,应根据我国的资源特征及保护环境的目的出发,从原来的“控煤”,转变为“控排放”。
此外,与上述问题对应的是“压煤上气”,许多地方,甚至一些西部的大城市,为解决大气污染问题,也采取了煤改气的措施。在煤电的排放问题尚未解决的情况下,这样的措施有其合理性。但是,作为雾霾元凶的NOx是燃烧过程的产物,煤改气后,燃气锅炉的NOx排放并不少。
虽然用于发电的燃气轮机的NOx排放较低,一般可略低于50mg/Nm3,但由于我国至今尚未掌握高效重型燃机的核心技术,国外制造业巨头出于防止我国在航空发动机领域的研发取得突破及商业垄断的考虑,对我国的燃气轮机的关键技术进行了封锁,甚至重要的设备检修都要运回国外的制造厂。
此外,我国目前的天然气的对外依存度已超过30%,价格高昂,导致发电成本居高不下,加剧了社会负担。在核心技术和资源两头在外的情况下,大规模发展燃气发电未必符合国情,也不可持续。
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