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电力工业走向低碳 火电“减毒”谋变

编辑:佛山腾宇电子科技有限公司  字号:
摘要:电力工业走向低碳 火电“减毒”谋变
摘要:在全球共同应对气候变化之际,中国承诺到2020年使碳排放强度较2005年降低40%-45%。然而,中国目前70%以上的电力需求仍依靠燃煤发电。在电力工业走向低碳,大力发展风电、核电等新能源时,火电行业不甘落后,以先进自动化技术、减碳技术建设高效、低污染燃的新型煤发电厂,为节能减排做出贡献。

中国电力需求保持稳定增长

在全球共同应对气候变化之际,中国承诺到2020年使碳排放强度较2005年降低40%-45%。然而,中国目前70%的电力需求依靠燃煤发电。

从中长期看,我国正处在全面建设小康社会的历史阶段,工业化、城镇化还有很大的发展空间,整个社会对电力的需求将保持稳定增长。目前中国正处在工业化、城镇化加快推进的重要时期,电力需求保持较快增长的趋势不会改变。预计2010年中国电力需求增长6%,到2020年,中国全社会用电需求量将达到7.67万亿千瓦时,是2008年的2.2倍。

2000年至2009年,我国国民经济年均增长速度为9.86%,全社会用电量从2000年的13470亿千瓦时增长到2009年的36430亿千瓦时,年均增长11.7%,高出经济增长速度1.84个百分点。

在经济加速成长时期,电力在经济社会发展中的基础保障作用更加突出,经济社会发展对电力的依赖程度越来越高,电力消费的增长率要大于GDP的增长率。全球知名公司Frost&Sullivan预测,到2020年,中国的发电装机量将会达到16.4亿千瓦,电源结构中煤电的比例占67.0%、水电占23.0%、核电占3%,风电及其他生物能源占7%。

国际能源署预测显示,到2030年,中国的发电量需要将达到美国的水平。目前美国的发电能力是中国两倍多。“如果想摆脱目前的电力紧缺局面,中国将必须加快新电站的建设速度,同时应提高能源的利用效率,特别是在工业领域,以控制电力需求增长。”

风电核电等新能源发展迅猛

国家能源局局长张国宝在其署名文章《科学发展:电力工业赢得挑战的根本路径》中称,要加快发展核电,力争2020年核电占电力总装机的比例达到5%以上;大力发展风电和可再生能源,尽快形成每年1000万千瓦以上的自主装备能力,力争使我国在2010年前后的风电装机突破2000万千瓦,建成世界最大的风力发电国家;积极开发水电,力争到2020年水电装机规模达到3亿千瓦左右。

中国是一个燃煤大国,碳排的压力非常大,而目前国家的能源结构还是以煤电为主,所以要改变能源结构的现状,风电、核电是主要的发展目标。近年来,我国新能源发展迅猛。风电装机连续四年翻番,2009年并网风电、太阳能发电装机分别达到1758万千瓦和23万千瓦。核电发展进入快车道,是目前世界上核电在建规模最大的国家。

日前发布的《中国风电发展报告2010》显示,截至2009年底,中国风电新增装机达到1380万千瓦,超过美国,成为当年新增风电装机容量世界第一的国家,当年新安装风机总数达到10129台,平均每天27台,相当于每小时就竖起一台风机。与此同时,累计装机达到2580万千瓦,位居全球第二。

报告预测,到2020年,中国风电累计装机将达到2.3亿千瓦,相当于13个三峡电站;总发电量可达4649亿千瓦时,相当于取代200个火电厂。

报告估计,全球风能装机容量到2020年可达10亿千瓦,可减少每年15亿吨的二氧化碳排放,这相当于“哥本哈根协议”中发达国家所作的2020年减排承诺的50%~75%。而到2030年,通过全球预期将达23亿千瓦的风能装机容量,更可减少总计340亿吨的碳排放。

在节能环保的大背景下,中国同时将“适度发展核电”转变为“积极推进核电发展”方针,并制定核电“2020年建成4000万千瓦,在建1800万千瓦”的规划目标。根据《核电中长期发展规划2005-2020》,及《新能源产业振兴发展规划(草案)》,提到“核电产业2011年、2020年发展目标分别为 1200万千瓦、8600万千瓦”。“按照规划,预计未来我国每年新增8-10台机组,保守估计的市场价值应在6000-7000亿,发展前景十分广阔。”

分析人士认为,在我国,核电占据的发电份额太小了,目前只有2%不到,而火电份额却达到了70%以上,我们对火电的依赖太重了。

火电以减碳技术谋变促发展

然而,目前政府对清洁能源的建设热情,并不会改变未来数年内火电在我国电源结构中的支配地位。考虑到核电及水电项目建设周期较长,风电和太阳能发电受成本及技术等因素制约难以迅速扩大规模,未来我国北煤南运、西电东输的能源格局仍将长期存在。

长期以来,中国的能源结构是以煤炭为主,煤炭占一次能源生产总量的比例达到70%~75%,大约78%的电力装机是以煤为燃料的火电机组,而发电量的83%来自煤电。可以说,中国电力是顺着铁路线走的。

火力发电厂,是世界排放二氧化碳的最大行业,火力发电厂燃烧化石燃料后排放的二氧化碳,占全球燃烧同种燃料排放量的30%,大约占全球人类活动排放二氧化碳的24%。除了直接排放污染物,火力发电的能效水平也较低,降低火力发电比例,是促进节能减排效益空间最大的环节之一,同时也是国家完成2020年减排行动目标最为关键的领域。

在对中国污染全球环境的谴责和声讨声中,人们却忽略了这样一个事实:在过去两年里,中国已经成为全球首屈一指高效、低污染燃煤发电厂建造者,并在掌握这项技术的同时,降低了建造成本。国际能源组织在一个报告中指出,“中国已经成为世界先进燃煤发电厂的主要市场,这些发电厂都配置有高排放量控制系统”。

面对节能减排的要求,面对盈利亏损的压力,火电行业并没有消极应对,而是在国家的领导下,积极谋变,应用先进的超临界发电技术、自动化技术,建设高效、低污染燃煤发电厂,为节能减排做出贡献。

专家指出,最低效的发电厂只能把燃煤中所含的27%到36%的能量转换成了电力。而效率最高的发电厂的转换率最高可以达到44%,这意味着与旧式发电厂相比,它们可以减少近三分之一的温室气体排放量。与此同时,目前工业锅炉和单纯供热锅炉的热效率都低于火电锅炉,这些分散的热源能耗高、污染大,严重浪费资源。如果由发电效率和热效率都占优势的火电厂同时供电供热,将节省大量煤炭资源。

专家预计,到2020年,我国将完全掌握超超临界60万千瓦和100万千瓦级各系列机组的设计、制造技术,超临界和超超临界机组将占火电机组总容量的30%,2050年将占50%。

据中电联统计,现在我国火电厂投运500MW—1000MW机组共有301台,其中超(超)临界机组占1/3。发电量接近全国发电总量的10﹪。平均供电煤耗为315克/千瓦小时,比全国平均供电煤耗低30克/千瓦小时,但与先进国家的300克/千瓦小时比,还有一定差距。新建、在建的火电项目90﹪都是超(超)临界机组,如果我国实现了超(超)临界机组占全国火电机组装机容量50﹪的话,我国的供电煤耗就可达到320—325克/千瓦小时水平。

数据显示,目前最先进的超超临界燃煤机组的热效率可达45%,新一代超超临界燃煤机组的热效率可达50%以上。未来,新一代超超临界燃煤发电、超临界循环流化床发电、整体煤气化联合循环发电将逐步成为主流。

火电厂自动化的发展与趋势

火电厂主控系统是保证火电厂安全、稳定生产的关键。随着控制技术、网络技术等的飞跃发展和火电厂主控系统控制水平和工程方案的不断进步,火电厂的管理信息系统和主控系统一体化无缝连接必将成为未来火电厂管控系统的发展趋势,传统火电厂的DCS系统也必将向这一趋势靠拢。可以预见,未来我国火电厂自动化技术应用很可能将以更快的速度发展。

笔者认为,针对火电厂未来管控一体化的发展趋势,火电厂必将加速进入IT时代。基于领先的自动化集成理念,先进的Web技术和实用的现场总线技术的产品和解决方案的广泛应用,火电厂将真正变成一个“透明工厂”,同电力系统、电力企业集团形成生产过程自动化和管理现代化的信息网络,真正实现了从管理信息系统到现场监控系统再到现场控制器甚至现场I/O的完全透明的通讯连接。

例如,新一代自动化控制系统能够提供丰富的远程I/O、分布式I/O、现场总线解决方案,满足输煤现场设备分散的要求,广泛应用于电厂的输煤系统中,大大降低化学车间工人的劳动强度,提高自了动化水平。结合飞速发展的以太网控制技术建立全厂辅机集中监控网络,实现了在单元控制室对全厂辅助车间的监视和控制。这样既实现了火电厂智能化生产,确保了工人安全,又降低了成本和能源的损耗。

目前,诸如ABB、施耐、浙江中控等国内外知名的自动化企业针对中国火电行业自动化标准和特点,向火电行业提供供安全、可靠、高效的自动化产品和成熟的技术解决方案。
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