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结合经济性因素,建设成本对单位电量成本的贡献将上升至0.10元/(kW•h)以上,示范工程阶段的700℃超超临界机组的单位电量成本将达到0.30~ 0.40元/(kW•h)水平。未来随着镍基合金材料成本的降低,以及700℃超超临界技术在燃料成本和环保费用等方面的优势的发挥,700℃超超临界技术预计将成为火力发电前沿技术中单位电量成本最低的技术形式之一。
600℃煤基超临界CO2布雷顿循环技术,预计将在2025年前后走向成熟并开始示范应用。图2中S-CO2布雷顿循环技术的单位电量成本趋势,预计也将随着效率优势发挥和部件规模化生产而逐步降低。考虑到我国以煤炭为主的资源国情,IGCC技术应用前景良好,建设成本将随着技术进步和规模化应用而逐步下降,单位电量成本也将逐步接近或低于燃气发电。
以微燃机为代表的分布式发电技术,单位电量成本将随着技术成熟和产业化应用而稳步下降,但仍将属于成本较高的发电形式。NGCC技术由于效率较高,将保持为燃气发电中单位电量成本最低的技术形式。
采用有机朗肯循环或斯特林循环的中低温余热发电前沿技术,在2025年前还有待于进一步成熟,未来将以辅助和分布式用途为主,经济性有望逐步接近燃气发电水平。
3 火力发电前沿技术路线
“十三五”后期和未来长期,我国需要从集中式发电和分布式发电的产业发展角度,归纳火力发电前沿技术并提出前沿技术路线,从而明确火力发电的技术研究和产业发展的战略方向。
3.1 集中式技术路线
本研究提出的集中式火力发电技术路线,可以分为集中式高效清洁发电路线、集中式联合循环与多联产路线和集中式非常规燃料与用途路线。
集中式高效清洁发电路线,是将常规化石燃料利用高参数、高效率的前沿发电技术,配合先进燃烧技术、污染物控制技术和CCUS技术,实现高效清洁发电。这一技术路线的代表性技术组合是700℃超超临界或煤基超临界CO2布雷顿循环技术,配合化学链燃烧或富氧燃烧、一体化脱除技术、CCUS技术等,实现供电效率提高和排放绩效降低。
集中式联合循环与多联产路线,是将常规化石燃料利用IGCC、NGCC、ISCC等联合循环技术,配合热电联产、冷热电联供、制氢技术等多联产技术,实现在较高综合效率下同时提供电能、供暖、制冷、氢气等多种产品的技术路线。
集中式非常规燃料与用途路线,是将非常规燃料(煤矸石、劣质煤、煤层气、页岩气、生物质、垃圾等)采用CFB、超临界CO2布雷顿循环、燃机燃料适应等技术,配合先进燃烧技术和减排技术,实现较高效率、较少污染和废弃物资源化发电。
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