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3.2 分布式技术路线
分布式火力发电技术路线,是利用常规化石燃料或非常规燃料,通过小型化、多样化的分布式发电形式,配合储能技术、冷热电联供、先进热交换系统和智能微网等前沿技术,实现针对用户侧需求的灵活发电和供能。
分布式火力发电技术路线的代表性技术组合,是采用微燃机、内燃机等作为分布式系统核心,配合余热回收、余热发电、储能技术、智能微网等技术,根据用户需求提供电能、供暖、制冷、动力、淡水等多样化产品。
3.3 技术路线对比与展望
对于以上四条前沿技术路线的产业发展前景,研究通过预测累计装机容量长期趋势的方法来进行评价分析,如图3所示。综合中国科学院[41]和中国工程院[42-43]的相关能源发展研究的预测,2050年我国火力发电累计装机容量预计约为10亿kW,占发电总装机容量的35%左右。
结合目前我国燃煤发电产业中亚临界、超临界和超超临界机组的装机容量和机组寿命,到 2050年四条前沿技术路线的累计装机容量之和预计将达到5亿kW水平,与采用传统技术机组的累计装机容量相近,初步实现火力发电产业的转型 升级。
集中式高效清洁发电路线(路线1)的核心技术包括700℃超超临界、超临界CO2布雷顿循环、CCUS技术、化学链燃烧、富氧燃烧等,短期有待于进一步突破,长期产业发展前景看好,预计将在2040年前后成为我国火力发电领域的主力形式。
集中式联合循环与多联产路线(路线2)的主要技术如NGCC、IGCC、热电联产等,已有相对成熟的产业应用或示范工程,现有装机容量高于其他路线。未来随着ISCC、冷热电联供、制氢技术等前沿技术的逐步成熟和产业化,路线2的累计装机容量将保持稳定增长趋势。
集中式非常规燃料与用途路线(路线3),目前相关技术较为成熟,但针对非常规燃料和特有用途的技术改进空间仍然较大。路线3的累计装机容量增长趋势预期将与路线2相近,两者将共同成为集中式火力发电的重要组成部分。
分布式前沿技术路线(路线4)中的微燃机、ORC、斯特林循环、储能技术、智能微网等前沿技术目前还有待于成熟。预计未来路线4的累计装机容量增速将高于路线2和路线3,使得分布式火力发电成为集中式火力发电的有效补充。
4 结论
综上所述,根据火力发电各项前沿技术的技术经济性特点以及研究应用的不同阶段,“十三五”期间和未来长期应当重点突破和完善的关键技术,包括700℃超超临界、超临界CO2布雷顿循环、IGCC等前沿技术。
产业发展方面,“十三五”期间和未来长期我国火力发电产业,将在政策引导下逐步向着高效、清洁、低碳的方向转型升级。本文总结的四条集中式和分布式前沿技术路线,可以为火力发电的研究发展战略提供参考,促进前沿技术在集中式发电和分布式发电等产业领域中的应用,推进“十三五”期间和未来长期我国火力发电产业的转型升级。
杨倩鹏1, 林伟杰2, 王月明1, 何雅玲3
1.西安热工研究院有限公司,陕西省 西安市 710054
2.中国华能集团香港有限公司,香港特别行政区 999077
3.西安交通大学能源与动力工程学院,陕西省 西安市 710049
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