中国电力行业低碳技术中长期发展战略规划低碳电力技术及其国内外发展现状分析

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已发布 2011-06-03 00:00, 上次修改时间: 2016-04-11 22:18

随着燃煤装机总量的增加, 全球将面临严峻的经济与资源、环境与发展的挑战。提高燃煤机组的效率、减少总用煤量、降低污染物排放一直是调整火电结构, 实现可持续发展的重要任务。而随着电力工业装机中高效、清洁的火电机组比例偏低, 结构性矛盾突出, 供电煤耗偏高等问题的突出, 迫切需要研制出新一代发电设备来装备电力工业。新一代发电设备应具备可靠、大型、高效、 清洁、投资低等性能; 能够替代现有的 300MW 和 600MW 亚临界机组, 成为装备电力工业的主流机型; 同时设备制造企业经过努力后能够具备生产能力, 能够形成规模生产和市场竞争局面。通过分析发现, 在多种技术路线中, 通过提高常规发电机组的蒸汽参数来提高效率、 降低排放的超临界和超超临界发电技术, 由于可实现维护能源安全及 CO2 减排的目的且投资额相对不高受到各国青睐。

根据进入汽轮机高压缸的主蒸汽的热力状态不同, 锅炉包括“亚临界”和“超临界”两种。亚临界机组的典型参数为 16.7MPa/538°C/538°C,其发电效率约为 38%。超临界机组的典型参数为 24.1MPa/538°C/538°C, 对应的发电效率约为 41%。超临界机组的热效率比亚临界机组的高 2%~3%左右, 而超超临界机组的热效率比超临界机组的高 4%左右。目前全球运行的发电厂, 平均发电效率在 35%以下, 平均单位电能 (kWh) 煤耗约 320 克标准煤; 亚临界机组的发电效率在 38%左右, 平均单位电能煤耗约 310 克标准煤; 超临界机组的发电效率在 41%左右, 平均单位电能煤耗约 300 克标准煤; 以三菱、日立为代表的日本超超临界机组发电效率在 48%左右, 单位电能煤耗约 265 克标准煤。如果采用超超临界技术发电, 和现在运行的机组效率相比, 单位电能至少可以节煤 50 克。由此可见, 超临界和超超临界发电技术对于节约资源消耗、减少 CO2 排放、实现煤电产业的低碳化可持续发展具有重要意义。

自 20 世纪 50 年代在美国和德国开始投入商业运行以来, 至今超临界机组已大量投运, 并取得了良好的运行业绩, 拥有较多的商业运行经验。从发展历程看, 美国和前苏联是超临界机组最多的国家, 而发展超超临界技术较为领先的主要是日本、德国和丹麦, 超超临界机组的热效率可达 45%~47%, 最大单机容量 1050MW。表 1-1 介绍了国外超临界和超超临界发电技术的发展概况。由表可知, 目前国外机组的特点是: 在保证高可靠性、高可用率的前提下采用更高的蒸汽参数; 采用变压运行方式, 提高机组的灵活性; 配置先进的烟气净化装置, 实现清洁发电。为进一步降低能耗和污染物排放, 在材料工业发展的支持下, 超(超)临界机组正朝着更高参数的技术方向发展, 在保持其可用率、可靠性、运行灵活性和机组寿命等的同时, 进一步提高蒸汽参数, 以获得更高的效率和环保性能。 

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