電力工業(yè)走向低碳,火電“減毒”謀變

　　中國電力需求保持穩(wěn)定增長

　　在全球共同應(yīng)對氣候變化之際，中國承諾到2020年使碳排放強(qiáng)度較2005年降低40%-45%。然而，中國目前70%的電力需求依靠燃煤發(fā)電。

　　從中長期看，我國正處在全面建設(shè)小康社會的歷史階段，工業(yè)化、城鎮(zhèn)化還有很大的發(fā)展空間，整個(gè)社會對電力的需求將保持穩(wěn)定增長。目前中國正處在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快推進(jìn)的重要時(shí)期，電力需求保持較快增長的趨勢不會改變。預(yù)計(jì)2010年中國電力需求增長6%，到2020年，中國全社會用電需求量將達(dá)到7.67萬億千瓦時(shí)，是2008年的2.2倍。

　　2000年至2009年，我國國民經(jīng)濟(jì)年均增長速度為9.86％，全社會用電量從2000年的13470億千瓦時(shí)增長到2009年的36430億千瓦時(shí)，年均增長11.7％，高出經(jīng)濟(jì)增長速度1.84個(gè)百分點(diǎn)。

　　在經(jīng)濟(jì)加速成長時(shí)期，電力在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的基礎(chǔ)保障作用更加突出，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對電力的依賴程度越來越高，電力消費(fèi)的增長率要大于ＧＤＰ的增長率。全球知名公司Frost&Sullivan預(yù)測，到2020年，中國的發(fā)電裝機(jī)量將會達(dá)到16.4億千瓦，電源結(jié)構(gòu)中煤電的比例占67.0％、水電占23.0％、核電占3%，風(fēng)電及其他生物能源占7%。

　　國際能源署預(yù)測顯示，到2030年，中國的發(fā)電量需要將達(dá)到美國的水平。目前美國的發(fā)電能力是中國兩倍多?！叭绻霐[脫目前的電力緊缺局面，中國將必須加快新電站的建設(shè)速度，同時(shí)應(yīng)提高能源的利用效率，特別是在工業(yè)領(lǐng)域，以控制電力需求增長?！?/p>

　　風(fēng)電核電等新能源發(fā)展迅猛

　　國家能源局局長張國寶在其署名文章《科學(xué)發(fā)展：電力工業(yè)贏得挑戰(zhàn)的根本路徑》中稱，要加快發(fā)展核電，力爭2020年核電占電力總裝機(jī)的比例達(dá)到5%以上；大力發(fā)展風(fēng)電和可再生能源，盡快形成每年1000萬千瓦以上的自主裝備能力，力爭使我國在2010年前后的風(fēng)電裝機(jī)突破2000萬千瓦，建成世界最大的風(fēng)力發(fā)電國家;積極開發(fā)水電，力爭到2020年水電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3億千瓦左右。

　　中國是一個(gè)燃煤大國，碳排的壓力非常大，而目前國家的能源結(jié)構(gòu)還是以煤電為主，所以要改變能源結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，風(fēng)電、核電是主要的發(fā)展目標(biāo)。近年來，我國新能源發(fā)展迅猛。風(fēng)電裝機(jī)連續(xù)四年翻番，2009年并網(wǎng)風(fēng)電、太陽能發(fā)電裝機(jī)分別達(dá)到1758萬千瓦和23萬千瓦。核電發(fā)展進(jìn)入快車道，是目前世界上核電在建規(guī)模最大的國家。

　　日前發(fā)布的《中國風(fēng)電發(fā)展報(bào)告2010》顯示，截至2009年底，中國風(fēng)電新增裝機(jī)達(dá)到1380萬千瓦，超過美國，成為當(dāng)年新增風(fēng)電裝機(jī)容量世界第一的國家，當(dāng)年新安裝風(fēng)機(jī)總數(shù)達(dá)到10129臺，平均每天27臺，相當(dāng)于每小時(shí)就豎起一臺風(fēng)機(jī)。與此同時(shí)，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到2580萬千瓦，位居全球第二。

　　報(bào)告預(yù)測，到2020年，中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到2.3億千瓦，相當(dāng)于13個(gè)三峽電站；總發(fā)電量可達(dá)4649億千瓦時(shí)，相當(dāng)于取代200個(gè)火電廠。

　　報(bào)告估計(jì)，全球風(fēng)能裝機(jī)容量到2020年可達(dá)10億千瓦，可減少每年15億噸的二氧化碳排放，這相當(dāng)于“哥本哈根協(xié)議”中發(fā)達(dá)國家所作的2020年減排承諾的50%～75%。而到2030年，通過全球預(yù)期將達(dá)23億千瓦的風(fēng)能裝機(jī)容量，更可減少總計(jì)340億噸的碳排放。

　　在節(jié)能環(huán)保的大背景下，中國同時(shí)將“適度發(fā)展核電”轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺e極推進(jìn)核電發(fā)展”方針，并制定核電“2020年建成4000萬千瓦，在建1800萬千瓦”的規(guī)劃目標(biāo)。根據(jù)《核電中長期發(fā)展規(guī)劃2005-2020》，及《新能源產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃（草案）》，提到“核電產(chǎn)業(yè)2011年、 2020年發(fā)展目標(biāo)分別為1200萬千瓦、8600萬千瓦”?！鞍凑找?guī)劃，預(yù)計(jì)未來我國每年新增8-10臺機(jī)組，保守估計(jì)的市場價(jià)值應(yīng)在 6000-7000億，發(fā)展前景十分廣闊。”

　　分析人士認(rèn)為，在我國，核電占據(jù)的發(fā)電份額太小了，目前只有2%不到，而火電份額卻達(dá)到了70%以上，我們對火電的依賴太重了。

　　火電以減碳技術(shù)謀變促發(fā)展

　　然而，目前政府對清潔能源的建設(shè)熱情，并不會改變未來數(shù)年內(nèi)火電在我國電源結(jié)構(gòu)中的支配地位?？紤]到核電及水電項(xiàng)目建設(shè)周期較長，風(fēng)電和太陽能發(fā)電受成本及技術(shù)等因素制約難以迅速擴(kuò)大規(guī)模，未來我國北煤南運(yùn)、西電東輸?shù)哪茉锤窬秩詫㈤L期存在。

　　長期以來，中國的能源結(jié)構(gòu)是以煤炭為主，煤炭占一次能源生產(chǎn)總量的比例達(dá)到70%~75%，大約78%的電力裝機(jī)是以煤為燃料的火電機(jī)組，而發(fā)電量的83%來自煤電。可以說，中國電力是順著鐵路線走的。

　　火力發(fā)電廠，是世界排放二氧化碳的最大行業(yè)，火力發(fā)電廠燃燒化石燃料后排放的二氧化碳，占全球燃燒同種燃料排放量的30%，大約占全球人類活動(dòng)排放二氧化碳的24%。除了直接排放污染物，火力發(fā)電的能效水平也較低，降低火力發(fā)電比例，是促進(jìn)節(jié)能減排效益空間最大的環(huán)節(jié)之一，同時(shí)也是國家完成2020年減排行動(dòng)目標(biāo)最為關(guān)鍵的領(lǐng)域。

　　在對中國污染全球環(huán)境的譴責(zé)和聲討聲中，人們卻忽略了這樣一個(gè)事實(shí)：在過去兩年里，中國已經(jīng)成為全球首屈一指高效、低污染燃煤發(fā)電廠建造者，并在掌握這項(xiàng)技術(shù)的同時(shí)，降低了建造成本。國際能源組織在一個(gè)報(bào)告中指出，“中國已經(jīng)成為世界先進(jìn)燃煤發(fā)電廠的主要市場，這些發(fā)電廠都配置有高排放量控制系統(tǒng)”。

　　面對節(jié)能減排的要求，面對盈利虧損的壓力，火電行業(yè)并沒有消極應(yīng)對，而是在國家的領(lǐng)導(dǎo)下，積極謀變，應(yīng)用先進(jìn)的超臨界發(fā)電技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)，建設(shè)高效、低污染燃煤發(fā)電廠，為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

　　專家指出，最低效的發(fā)電廠只能把燃煤中所含的27％到36％的能量轉(zhuǎn)換成了電力。而效率最高的發(fā)電廠的轉(zhuǎn)換率最高可以達(dá)到44％，這意味著與舊式發(fā)電廠相比，它們可以減少近三分之一的溫室氣體排放量。與此同時(shí)，目前工業(yè)鍋爐和單純供熱鍋爐的熱效率都低于火電鍋爐，這些分散的熱源能耗高、污染大，嚴(yán)重浪費(fèi)資源。如果由發(fā)電效率和熱效率都占優(yōu)勢的火電廠同時(shí)供電供熱，將節(jié)省大量煤炭資源。

　　專家預(yù)計(jì)，到2020年，我國將完全掌握超超臨界60萬千瓦和100萬千瓦級各系列機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)，超臨界和超超臨界機(jī)組將占火電機(jī)組總?cè)萘康?0％，2050年將占50％。

　　據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在我國火電廠投運(yùn)500MW—1000MW機(jī)組共有301臺，其中超（超）臨界機(jī)組占1/3。發(fā)電量接近全國發(fā)電總量的10﹪。平均供電煤耗為315克/千瓦小時(shí)，比全國平均供電煤耗低30克/千瓦小時(shí)，但與先進(jìn)國家的300克/千瓦小時(shí)比，還有一定差距。新建、在建的火電項(xiàng)目90﹪都是超（超）臨界機(jī)組，如果我國實(shí)現(xiàn)了超（超）臨界機(jī)組占全國火電機(jī)組裝機(jī)容量50﹪的話，我國的供電煤耗就可達(dá)到320—325克/ 千瓦小時(shí)水平。

　　數(shù)據(jù)顯示，目前最先進(jìn)的超超臨界燃煤機(jī)組的熱效率可達(dá)45%，新一代超超臨界燃煤機(jī)組的熱效率可達(dá)50%以上。未來，新一代超超臨界燃煤發(fā)電、超臨界循環(huán)流化床發(fā)電、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電將逐步成為主流。
火電廠自動(dòng)化的發(fā)展與趨勢

　　火電廠主控系統(tǒng)是保證火電廠安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵。隨著控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的飛躍發(fā)展和火電廠主控系統(tǒng)控制水平和工程方案的不斷進(jìn)步，火電廠的管理信息系統(tǒng)和主控系統(tǒng)一體化無縫連接必將成為未來火電廠管控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)火電廠的DCS系統(tǒng)也必將向這一趨勢靠攏?？梢灶A(yù)見，未來我國火電廠自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用很可能將以更快的速度發(fā)展。

　　筆者認(rèn)為，針對火電廠未來管控一體化的發(fā)展趨勢，火電廠必將加速進(jìn)入IT時(shí)代?；陬I(lǐng)先的自動(dòng)化集成理念，先進(jìn)的Web技術(shù)和實(shí)用的現(xiàn)場總線技術(shù)的產(chǎn)品和解決方案的廣泛應(yīng)用，火電廠將真正變成一個(gè)“透明工廠”，同電力系統(tǒng)、電力企業(yè)集團(tuán)形成生產(chǎn)過程自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的信息網(wǎng)絡(luò)，真正實(shí)現(xiàn)了從管理信息系統(tǒng)到現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)再到現(xiàn)場控制器甚至現(xiàn)場I/O的完全透明的通訊連接。

　　例如，新一代自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠提供豐富的遠(yuǎn)程I/O、分布式I/O、現(xiàn)場總線解決方案，滿足輸煤現(xiàn)場設(shè)備分散的要求，廣泛應(yīng)用于電廠的輸煤系統(tǒng)中，大大降低化學(xué)車間工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高自了動(dòng)化水平。結(jié)合飛速發(fā)展的以太網(wǎng)控制技術(shù)建立全廠輔機(jī)集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了在單元控制室對全廠輔助車間的監(jiān)視和控制。這樣既實(shí)現(xiàn)了火電廠智能化生產(chǎn)，確保了工人安全，又降低了成本和能源的損耗。

　　目前，諸如ABB、施耐德、浙江中控等國內(nèi)外知名的自動(dòng)化企業(yè)針對中國火電行業(yè)自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)和特點(diǎn)，向火電行業(yè)提供供安全、可靠、高效的自動(dòng)化產(chǎn)品和成熟的技術(shù)解決方案。

來源；中國機(jī)械網(wǎng)

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