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多维约束下煤电企业发展思路探讨

北极星电力网新闻中心  来源:能源研究俱乐部  作者:孙祥栋 等  2021/7/23 17:16:05  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 煤电 煤电企业 燃煤电厂

北极星火力发电网讯:多维约束下煤电企业发展思路探讨

当前,全球能源转型往纵深推进,多个国家陆续更新并发布了“弃煤”时间表。已有诸多学者论证了中国燃煤电厂退出的可行性,同时政策层面也明确了下一步煤电行业的发展方向。今年3月,中央财经委员会第九次会议提出“要构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代行动,深化电力体制改革,构建以新能源为主体的新型电力系统”。煤电企业是能源转型的关键核心环节,面临着多维约束,进一步发展需最大可能地实现能源系统清洁、可靠、经济三个目标。

(来源:微信公众号“能源研究俱乐部”  ID:nyqbyj  作者:孙祥栋 董光磊 张勃 北京化工大学)

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煤电行业发展及排放现状

装机及发电量整体规模大。中国电力企业联合会数据显示,截至2020年底,全国共有1000多家燃煤电厂,全口径煤电装机容量10.8亿千瓦,占总装机容量的49.1%;2020年全国煤电发电量为4.6万亿千瓦时,占总发电量的比重高达60.8%。

低碳减排潜力广受关注。当前我国煤炭行业清洁发展成效显著,火电全行业超低排放改造比例达到80%以上,烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放完全达到了国际上最严环保标准的要求,燃煤火电大气污染物控制已经走到世界前列。与此同时,行业发展的客观特征决定了煤电行业碳排放总量较大,电力行业碳排放占我国碳排放总量的四成左右。

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煤电行业发展面临的多维约束

煤电行业发展需顺应经济社会的清洁转型。煤电装机容量预计在2025年前出现峰值,其后进入总量递减阶段,定位由“电量供应主体”逐步转变为“容量供应主体”。2030年后,煤电装机呈总量递减趋势,2050年减少至4亿千瓦以下。与此同时,煤电行业污染物排放治理将进一步强化,需要进一步提高废弃物资源化利用水平,持续探索碳减排途径。电力行业在助力能源行业实现碳减排目标的过程中扮演着特殊角色,承担着更多责任。我国能源结构及消费特点,决定了电力行业在助力能源行业尽早达峰的同时,其自身碳排放峰值很可能晚于整体能源行业。

煤电行业发展需保障能源系统的可靠运行。新能源上网需要煤电托底,一是煤电的快速爬坡能力优于新能源,电网消纳风能、太阳能等新能源后,系统稳定性受自然条件影响较大,需要通过煤电提供调节服务实现其稳定出力,当电网出现短时出力不足可以快速提供爬坡服务,保证电网可靠运行;二是煤电可以提供季节性容量备用,在新能源容量出现季节性波动和出力不足时,煤电作为稳定出力的典型代表,其作用是无可替代的。

兼顾清洁转型和可靠运行,煤电行业运行成本将大幅提升。一是减排技术改造成本高,煤电企业减排技改主要集中在超低排放改造、污水和无组织粉尘治理以及机组参数优化升级等方面,前期资金投入大,投资回收周期长,对企业经营造成影响;二是煤电灵活性改造成本高,地区特点、机组运行特性、现有技术手段和调峰目标都会影响最终煤电灵活性改造后的安全稳定经济运行,而灵活性调整过程中的频繁启停机不仅会使设备加速折旧,更会带来发电小时数的减少,整体供电效率的下降,使得本就经营困难的煤电企业雪上加霜。

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煤电企业下一步发展思路

一是进一步提升污染物及碳排放治理能力。污染物及碳排放治理将重点关注烟尘、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等排放,可通过研发高效清洁燃烧技术,从源头上实现污染物和二氧化碳减排或不排。比如,研发700℃超超临界发电机组锅炉、汽轮机及关键辅机和阀门国产化制造技术;研究新型煤电技术,重点探索研究基于富氧燃烧的超临界二氧化碳布雷顿循环发电及碳捕集技术、整体煤气化燃料电池联合循环(IGFC-CC)发电技术,以及磁流体发电联合循环(MHD-CC)发电技术。还应重点研发具有自主知识产权的多污染物(SO2、NOx、Hg等)一体化脱除技术,包括研发具有同时吸附多污染物的新型高效吸附剂及高效、低成本氧化剂、氧化工艺与设备以及高效催化剂等,研发多污染物一体化脱除技术工艺关键装置设计与制造技术,研究工艺流程优化技术等。

二是进一步优化内部装机结构。煤电企业主要集中于中央能源企业和地方国有能源企业。一方面需充分利用资源优势,主动引导内部老旧小机组有序退出并引入高参数、高效率的燃煤火电机组发电技术,如因地制宜研究600MW及以上容量机组褐煤预干燥及水回收高效褐煤发电集成及设备开发技术,实现在600MW等级或以上容量机组褐煤高效发电集成技术的工程应用;研发1000MW等级超超临界褐煤锅炉配套风扇磨煤机设计制造技术;研究并掌握全燃准东煤锅炉燃烧技术,建设示范工程。发展热电联产、煤电一体、港电一体项目,同步配套发展清洁能源,发展风、光、水、火、储一体化项目,提高内部产业清洁能源占比。另一方面应有序推进煤电机组灵活性改造,提升运行灵活性,为全面提高电力系统调峰和新能源消纳作出积极贡献。

三是进一步提升企业经济效益。一方面应加强精益管理,主动创造价值增长点。提高煤炭供应链效率,降低内部设备耗电率,降低单位供电煤耗。推行生产现场的可视化、看板管理,持续提高生产过程精益水平。另一方面推动煤基循环产业,拓展产业链。如以大宗粉煤灰和脱硫石膏高附加值利用为主,示范粉煤灰分离提取碳粉、玻璃微珠等有价组分和高附加值产品技术,开发超高强α石膏粉、石膏晶须、预铸式玻璃纤维增强石膏成型品、高档模具石膏粉等高附加值产品生产技术。利用产业链延伸,逐步形成区域循环经济,如开展固体废弃物综合利用、城市垃圾焚烧等增值业务。

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