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能源电力领域是践行“3060”战略目标的关键领域和主战场,根据《2030年前碳达峰行动方案》,“十四五”将严格控制煤炭消费增长,“3060”目标下燃煤发电将何去何从?在5月26日举办的“3060”目标下煤电升级云端研讨会上,专家纷纷出谋划策。
此次研讨会,是全国科技活动周的重要活动之一,由中国能建中电工程和上海市普陀区人民政府共同主办。会议邀请了煤电领域全产业链的行业专家以及高校专家,与会专家从各自专业角度,分享了对双碳背景下煤电作用和未来发展趋势的见解。
(来源:人文能建 《安德路65号》栏目)
1 双碳背景下煤电的作用
中电工程党委书记、董事长,中电碳中和发展研究院院长罗必雄
能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题,对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。今年政府工作报告明确提出“确保能源安全”,在我国进入全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军的关键时刻,牢牢端稳能源的饭碗意义重大、影响深远。
煤炭是我国最为重要的基础能源,也是我国自主保障能力最强的能源,我国以煤为主的资源禀赋,决定了煤电仍是我国当前最经济、安全、可靠的电源,在相当长时期内仍将承担保障我国能源电力安全的重要作用。2021年,煤电以不足50%的装机占比,生产了全国60%的电量,承担了70%的顶峰任务,发挥了保障电力安全稳定供应的“顶梁柱”、“压舱石”作用。
上海交通大学能源研究院常务副院长、碳中和发展研究院副院长张忠孝
随着我国碳达峰、碳中和目标的提出,电力系统清洁低碳转型的步伐将进一步加快,但随着新能源大规模开发、高比例并网,其波动性和随机性特征对电力系统的功率平衡、抗冲击能力等提出新挑战,电网调度也面临压力。《“十四五”现代能源体系规划》提出“加快推进煤电由主体性电源向提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础保障性和系统调节性电源转型。”
德国是最早实施能源转型的制造业强国,2010年时德国新能源发电量不到20%,2020年新能源发电量占比已达到44%。德国很早就采用了多种天气预报的模型预测可再生能源发电,包括标准天气预报数据,卫星的图像数据、气象雷达和气象气球的实时数据,航海和航天的天气预报数据等,基于大数据等技术不断提升新能源出力预测准确度。
我国煤电装机占比高、气电装机占比低,建议我国以水电、核电和近4亿千瓦装机容量的超超临界燃煤火电机组构建稳定电源,以风电、光电与深度灵活调峰的亚临界、热电联产燃煤机组因地制宜构成分布式非稳定电源,实现大比例可再生能源消纳,逐步减碳,实现双碳目标。
2 我国煤电发展现状
国家能源集团上海电力有限公司党委书记、董事长俞基安
针对以煤为主的能源结构,我国一直将燃煤发电作为能源科技创新的重点支持方向,截至2021年底,我国煤电总装机约11.1亿千瓦,平均供电煤耗302.5克/千瓦时,达到国际领先水平;实现超低排放的煤电机组超过10亿千瓦,煤电机组排放的烟尘、氮氧化物、二氧化硫等大气污染物不到全社会总量的10%,煤电清洁排放的水平走到了世界前列。我国建成了世界最大的清洁煤电供应体系,超超临界机组技术水平、装机总量和机组数量均居世界首位。
3 先进煤电技术的发展方向
中国能建中电工程华东院副总工程师林磊
2021年,国家发改委和国家能源局联合发布了《全国煤电机组改造升级实施方案》,推动煤电行业实施节能降耗改造、供热改造和灵活性改造制造“三改联动”,到2025年,全国火电平均供电煤耗降至300克标准煤/千瓦时以下,为煤电技术“十四五”发展指明方向:高效、清洁、灵活、低碳、智能。
针对现役煤电机组的“三改联动”,华东院拥有成熟的技术和完整解决方案,已经投入应用的技术有:机组参数升级改造,外置蒸汽冷却器(加热给水型),外置蒸汽冷却器(加热疏水型),0号高加,汽电双驱引风机,烟气余热利用技术(优化型)、烟气余热利用技术(深度型)、宽负荷脱硝复合循环改造技术、给水调频技术、冷端优化和改造等。
中国能建中电工程华东院设计总工程师罗建松
电力减排效果对实现“双碳”目标至关重要,先进二次再热发电技术是煤炭清洁高效利用的重要方式之一。华东院的先进二次再热发电技术经历了从无到有、从有到优、从优到强三个阶段。目前,拥有系统优化、控制优化、布置优化三个方面创新集成。
系统优化包括参数优化、回热级数优化、BEST小机技术、汽电双驱技术、机炉深度耦合技术。控制优化包括深度调峰技术、综合调频技术。布置优化包括横向布置技术、高低位布置技术、全高位布置技术。未来二次再热发电技术发展方向,还有650℃~700℃更高蒸汽参数等级的二次再热技术,二氧化碳捕集、利用与封存技术、煤与可再生能源耦合发电技术等。
中国能建中电工程华东院党委书记、董事长顾晋
中国能建作为我国能源电力建设领域的“国家队”和“排头兵”,拥有世界一流的煤电规划、咨询、勘察、设计、总承包实力,掌握了超超临界二次再热、百万千瓦级空冷、超临界循环流化床、整体煤气化发电(IGCC)、二氧化碳捕集、封存、利用(CCUS)等先进煤电技术,设计建设了泰州电厂二期、灵武电厂二期、平山电厂二期、外高桥第三发电厂等一大批具有世界领先水平的煤电项目。
以华东院为代表的电力设计行业的国家队,携手电厂投资运营、设备制造、运维改造等全产业链的力量和智慧,致力于不断提升改进燃煤发电技术,聚焦燃煤发电的高效率、低碳化、灵活性、智能化以及经济性,使得燃煤发电扬长避短,成为新型电力系统的压舱石,为实现“3060”目标作出更大的贡献。
中国能建华东院是本次研讨会的主要承办单位。华东院具有工程设计综合资质甲级、工程勘察综合资质甲级、电力工程监理甲级、工程咨询单位甲级资信、测绘资质甲级等资质,主要承担电力系统规划、环保、火电、核电、新能源和输变电项目的投资开发、总承包、勘察、设计、监理、造价咨询等业务。
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