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依据国际能源署(IEA)公布的数据,计算得到德国､美国､日本和澳大利亚的燃煤机组历年发电煤耗统计数据见图9｡由图9可见,2011年前后日本､德国､美国和澳大利亚燃煤机组的平均发电煤耗分别为296,315,331,350g/(kW˙h)｡按2013年中国火电机组发电煤耗为302g/(kW˙h),考虑燃气机组对火电机组供电煤耗贡献约为2g/(kW˙h),2013年中国燃煤机组发电煤耗应为304g/(kW˙h),比近年来日本燃煤机组发电煤耗高8g/(kW˙h),但比德国､美国和澳大利亚燃煤机组的发电煤耗分别低11,27,46g/(kW˙h)｡
2013年,中国300MW及以上机组平均供电煤耗约为311.3g/(kW˙h),美国211台容量大于300MW燃煤机组折算到低位发热量的供电煤耗约335.7g/(kW˙h),二者相差约24.4g/(kW˙h),表明中国主力煤电机组的供电煤耗低于美国主力煤电机组的供电煤耗超过20g/(kW˙h)｡这主要因为中国新近投产的大容量高参数超(超)临界机组所占比例较大,而美国的燃煤机组多建于上世纪80年代前后,煤耗较高｡2.2 热效率依据IEA公布的数据,日本煤电机组近年来平均热效率为41.5%,火电厂用电率为4.0%,能耗处于领先水平｡德国煤电机组近年来平均热效率为39.0%,火电厂用电率超过7.0%,高于其他国家,可能与燃煤机组辅机选用有关｡美国煤电机组近年来平均热效率为37.0%,火电厂用电率约为5.8%｡澳大利亚近年来平均发电煤耗约350g/(kW˙h),平均热效率为35.0%,火电厂用电率为6.6%｡
日本三菱研究所(Ecofys)统计的各国燃煤机组及火电机组热效率数据见图10｡由图10可见,2009—2011年,日本燃煤机组热效率保持在40%~41%的先进水平,德国燃煤机组热效率仅次于日本,基本维持在38%~39%的水平,美国燃煤机组热效率约为36%,而澳大利亚燃煤机组热效率仅约33%｡而IEA公布的日本､德国､美国､澳大利亚的火电机组热效率分别为43.9%,40.0%,39.5%,34.3%｡可见,日本､德国､美国和澳大利亚的燃煤机组热效率差异较小,各国燃煤机组热效率水平排序一致,表明这两组数据来源具有一定的可信度｡
2.3 影响因素分析在容量构成及蒸汽参数方面,日本的超临界机组占常规火电机组装机容量的60%以上,其450MW及以上容量机组基本全部采用超临界以上参数｡虽然近些年中国积极推进小火电机组的关停工作,但至2012年底,单机6MW及以上火电机组平均单机容量为118MW,300MW以下的小火电机组占比超过24%｡据测算,中国300MW以下小机组影响燃煤机组发电煤耗升高不小于6g/(kW˙h)｡
在电源构成和负荷分配方面,日本的能源供应情况及电源结构决定了各类机组的负荷状况,其燃煤机组基本保持在额定负荷运行,效率较高｡与日本相比,中国的装机结构使得燃煤机组需要参与调峰(1000MW等级超超临界机组也不例外),这种负荷调度方式使得中国大部分燃煤机组实际运行工况偏离了额定工况,造成整体效率降低｡按机组负荷率75%计,将使燃煤机组发电煤耗升高约3g/(kW˙h)｡
根据以上分析,若考虑到中国与日本因燃煤装机容量构成､负荷率等因素造成发电煤耗约9g/(kW˙h)的差异,中国300MW及以上容量燃煤机组发电煤耗整体水平与日本相当,处于世界领先水平
3中､美燃煤机组污染物排放指标对比3.1 SO2排放2005年以来中国燃煤电厂烟气脱硫设施投运情况见图11｡至2013年底,累计已投运火电厂烟气脱硫机组总容量约7.2亿kW,占全国现役燃煤机组容量的90.6%,比美国高20百分点｡
中､美两国煤电行业SO2排放量和排放绩效对比见图12和图13｡近年来中国在火电机组SO2减排方面成效显著,中､美两国火电行业SO2排放量占全国SO2排放量的比例相当,约为38.2%;2013年中国火电机组单位发电量SO2排放量为1.84g/(kW˙h),低于2012年美国的2.44g/(kW˙h)火电机组单位发电量SO2排放量｡
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