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全国首个百万千瓦煤电机组节能减排升级与改造示范项目建成投产

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今天小编给各位分享节能改造工程的知识,文中也会对其通过全国首个百万千瓦煤电机组节能减排升级与改造示范项目建成投产和能源部关于燃煤锅炉节能防污标准等多篇文章进行知识讲解,如果文章内容对您有帮助,别忘了关注本站,现在进入正文!

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  • 全国首个百万千瓦煤电机组节能减排升级与改造示范项目建成投产
  • 能源部关于燃煤锅炉节能防污标准
  • 超低排放成就清洁煤电——燃煤发电正在从黑走向白
  • 我国电力工业的发展方针有哪些(十二五期间)?
  • 一、全国首个百万千瓦煤电机组节能减排升级与改造示范项目建成投产

    人民网北京4月28日电 (记者杜燕飞)记者从国家能源集团获悉,作为国家能源局批复的全国首个百万千瓦煤电机组节能减排升级与改造示范项目、福建省重点建设项目,福建罗源湾项目2号机组26日一次通过168小时满负荷试运行,正式投入商业运营。至此,福建罗源湾项目一期工程两台超超临界百万千瓦火电机组建成投产。

    福建罗源湾电厂。受访者供图

    据介绍,2号机组试运期间,各系统设备运行平稳,参数指标优良,机组负荷率达到100%,热控保护、电气保护及自动装置投入率、准确率均达到100%,脱硫、脱硝、除尘等环保设备随主机同时投运,各项环保排放指标及汽水品质满足国家标准,实现机组安全、高效、绿色、低碳运行。

    “罗源湾项目一期工程两台机组采用了二合一变频中心技术,以及带安全阀功能的100%高压旁路、100%热耗率验收工况下快速甩负荷功能等系列集成技术。”国家能源集团有关负责人表示,两台机组投产后,年发电量可达80亿千瓦时,将提升企业综合发电能力和能源保供实力,提高区域电网供电可靠性,为福建省迎峰度夏电力供应再添保障。

    来源: 人民网

    一、能源部关于燃煤锅炉节能防污标准

    为贯彻中央财经领导小组第六次会议和国家能源委员会第一次会议精神,落实《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划(2014—2020年)的通知》(国办发[2014]31号)要求,加快推动能源生产和消费革命,进一步提升煤电高效清洁发展水平,制定本行动计划。

      一、指导思想和行动目标

      (一)指导思想。全面落实“节约、清洁、安全”的能源战略方针,推行更严格能效环保标准,加快燃煤发电升级与改造,努力实现供电煤耗、污染排放、煤炭占能源消费比重“三降低”和安全运行质量、技术装备水平、电煤占煤炭消费比重“三提高”,打造高效清洁可持续发展的煤电产业“升级版”,为国家能源发展和战略安全夯实基础。

      (二)行动目标。全国新建燃煤发电机组平均供电煤耗低于300克标准煤/千瓦时(以下简称“克/千瓦时”);东部地区新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,中部地区新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。

      到2020年,现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时,其中现役60万千瓦及以上机组(除空冷机组外)改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组、10万千瓦及以上自备燃煤发电机组以及其他有条件的燃煤发电机组,改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。

      在执行更严格能效环保标准的前提下,到2020年,力争使煤炭占一次能源消费比重下降到62%以内,电煤占煤炭消费比重提高到60%以上。

      二、加强新建机组准入控制

      (三)严格能效准入门槛。新建燃煤发电项目(含已纳入国家火电建设规划且具备变更机组选型条件的项目)原则上采用60万千瓦及以上超超临界机组,100万千瓦级湿冷、空冷机组设计供电煤耗分别不高于282、299克/千瓦时,60万千瓦级湿冷、空冷机组分别不高于285、302克/千瓦时。

      30万千瓦及以上供热机组和30万千瓦及以上循环流化床低热值煤发电机组原则上采用超临界参数。对循环流化床低热值煤发电机组,30万千瓦级湿冷、空冷机组设计供电煤耗分别不高于310、327克/千瓦时,60万千瓦级湿冷、空冷机组分别不高于303、320克/千瓦时。

      (四)严控大气污染物排放。新建燃煤发电机组(含在建和项目已纳入国家火电建设规划的机组)应同步建设先进高效脱硫、脱硝和除尘设施,不得设置烟气旁路通道。东部地区(辽宁、北京、天津、河北、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南等11省市)新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米),中部地区(黑龙江、吉林、山西、安徽、湖北、湖南、河南、江西等8省)新建机组原则上接近或达到燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区新建机组接近或达到燃气轮机组排放限值。支持同步开展大气污染物联合协同脱除,减少三氧化硫、汞、砷等污染物排放。

      (五)优化区域煤电布局。严格按照能效、环保准入标准布局新建燃煤发电项目。京津冀、长三角、珠三角等区域新建项目禁止配套建设自备燃煤电站。耗煤项目要实行煤炭减量替代。除热电联产外,禁止审批新建燃煤发电项目;现有多台燃煤机组装机容量合计达到30万千瓦以上的,可按照煤炭等量替代的原则建设为大容量燃煤机组。

      统筹资源环境等因素,严格落实节能、节水和环保措施,科学推进西部地区锡盟、鄂尔多斯、晋北、晋中、晋东、陕北、宁东、哈密、准东等大型煤电基地开发,继续扩大西部煤电东送规模。中部及其他地区适度建设路口电站及负荷中心支撑电源。

      (六)积极发展热电联产。坚持“以热定电”,严格落实热负荷,科学制定热电联产规划,建设高效燃煤热电机组,同步完善配套供热管网,对集中供热范围内的分散燃煤小锅炉实施替代和限期淘汰。到2020年,燃煤热电机组装机容量占煤电总装机容量比重力争达到28%。

      在符合条件的大中型城市,适度建设大型热电机组,鼓励建设背压式热电机组;在中小型城市和热负荷集中的工业园区,优先建设背压式热电机组;鼓励发展热电冷多联供。

      (七)有序发展低热值煤发电。严格落实低热值煤发电产业政策,重点在主要煤炭生产省区和大型煤炭矿区规划建设低热值煤发电项目,原则上立足本地消纳,合理规划建设规模和建设时序。禁止以低热值煤发电名义建设常规燃煤发电项目。

      根据煤矸石、煤泥和洗中煤等低热值煤资源的利用价值,选择最佳途径实现综合利用,用于发电的煤矸石热值不低于5020千焦(1200千卡)/千克。以煤矸石为主要燃料的,入炉燃料收到基热值不高于14640千焦(3500千卡)/千克,具备条件的地区原则上采用30万千瓦级及以上超临界循环流化床机组。低热值煤发电项目应尽可能兼顾周边工业企业和居民集中用热需求。

      三、加快现役机组改造升级

      (八)深入淘汰落后产能。完善火电行业淘汰落后产能后续政策,加快淘汰以下火电机组:单机容量5万千瓦及以下的常规小火电机组;以发电为主的燃油锅炉及发电机组;大电网覆盖范围内,单机容量10万千瓦级及以下的常规燃煤火电机组、单机容量20万千瓦级及以下设计寿命期满和不实施供热改造的常规燃煤火电机组;污染物排放不符合国家最新环保标准且不实施环保改造的燃煤火电机组。鼓励具备条件的地区通过建设背压式热电机组、高效清洁大型热电机组等方式,对能耗高、污染重的落后燃煤小热电机组实施替代。2020年前,力争淘汰落后火电机组1000万千瓦以上。

      (九)实施综合节能改造。因厂制宜采用汽轮机通流部分改造、锅炉烟气余热回收利用、电机变频、供热改造等成熟适用的节能改造技术,重点对30万千瓦和60万千瓦等级亚临界、超临界机组实施综合性、系统性节能改造,改造后供电煤耗力争达到同类型机组先进水平。20万千瓦级及以下纯凝机组重点实施供热改造,优先改造为背压式供热机组。力争2015年前完成改造机组容量1.5亿千瓦,“十三五”期间完成3.5亿千瓦。

      (十)推进环保设施改造。重点推进现役燃煤发电机组大气污染物达标排放环保改造,燃煤发电机组必须安装高效脱硫、脱硝和除尘设施,未达标排放的要加快实施环保设施改造升级,确保满足最低技术出力以上全负荷、全时段稳定达标排放要求。稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造,2014年启动800万千瓦机组改造示范项目,2020年前力争完成改造机组容量1.5亿千瓦以上。鼓励其他地区现役燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度达到或接近燃气轮机组排放限值的环保改造。

      因厂制宜采用成熟适用的环保改造技术,除尘可采用低(低)温静电除尘器、电袋除尘器、布袋除尘器等装置,鼓励加装湿式静电除尘装置;脱硫可实施脱硫装置增容改造,必要时采用单塔双循环、双塔双循环等更高效率脱硫设施;脱硝可采用低氮燃烧、高效率SCR(选择性催化还原法)脱硝装置等技术。

      (十一)强化自备机组节能减排。对企业自备电厂火电机组,符合第(八)条淘汰条件的,企业应实施自主淘汰;供电煤耗高于同类型机组平均水平5克/千瓦时及以上的自备燃煤发电机组,应加快实施节能改造;未实现大气污染物达标排放的自备燃煤发电机组要加快实施环保设施改造升级;东部地区10万千瓦及以上自备燃煤发电机组要逐步实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。

      在气源有保障的条件下,京津冀区域城市建成区、长三角城市群、珠三角区域到2017年基本完成自备燃煤电站的天然气替代改造任务。

      四、提升机组负荷率和运行质量

      (十二)优化电力运行调度方式。完善调度规程规范,加强调峰调频管理,优先采用有调节能力的水电调峰,充分发挥抽水蓄能电站、天然气发电等调峰电源作用,探索应用储能调峰等技术。

      合理确定燃煤发电机组调峰顺序和深度,积极推行轮停调峰,探索应用启停调峰方式,提高高效环保燃煤发电机组负荷率。完善调峰调频辅助服务补偿机制,探索开展辅助服务市场交易,对承担调峰任务的燃煤发电机组适当给予补偿。

      完善电网备用容量管理办法,在区域电网内统筹安排系统备用容量,充分发挥电力跨省区互济、电量短时互补能力。合理安排各类发电机组开机方式,在确保电网安全的前提下,最大限度降低电网旋转备用容量。支持有条件的地区试点实行由“分机组调度”调整为“分厂调度”。

      (十三)推进机组运行优化。加强燃煤发电机组综合诊断,积极开展运行优化试验,科学制定优化运行方案,合理确定运行方式和参数,使机组在各种负荷范围内保持最佳运行状态。扎实做好燃煤发电机组设备和环保设施运行维护,提高机组安全健康水平和设备可用率,确保环保设施正常运行。

      (十四)加强电煤质量和计量控制。发电企业要加强燃煤采购管理,鼓励通过“煤电一体化”、签订长期合同等方式固定主要煤源,保障煤质与设计煤种相符,鼓励采用低硫分低灰分优质燃煤;加强入炉煤计量和检质,严格控制采制化偏差,保证煤耗指标真实可信。

      限制高硫分高灰分煤炭的开采和异地利用,禁止进口劣质煤炭用于发电。煤炭企业要积极实施动力煤优质化工程,按要求加快建设煤炭洗选设施,积极采用筛分、配煤等措施,着力提升动力煤供应质量。

      (十五)促进网源协调发展。加快推进“西电东送”输电通道建设,强化区域主干电网,加强区域电网内省间电网互联,提升跨省区电力输送和互济能力。完善电网结构,实现各电压等级电网协调匹配,保证各类机组发电可靠上网和送出。积极推进电网智能化发展。

      (十六)加强电力需求侧管理。健全电力需求侧管理体制机制,完善峰谷电价政策,鼓励电力用户利用低谷电力。积极采用移峰、错峰等措施,减少电网调峰需求。引导电力用户积极采用节电技术产品,优化用电方式,提高电能利用效率。

      五、推进技术创新和集成应用

      (十七)提升技术装备水平。进一步加大对煤电节能减排重大关键技术和设备研发支持力度,通过引进与自主开发相结合,掌握最先进的燃煤发电除尘、脱硫、脱硝和节能、节水、节地等技术。

      以高温材料为重点,全面掌握拥有自主知识产权的600℃超超临界机组设计、制造技术,加快研发700℃超超临界发电技术。推进二次再热超超临界发电技术示范工程建设。扩大整体煤气化联合循环(IGCC)技术示范应用,提高国产化水平和经济性。适时开展超超临界循环流化床机组技术研究。推进亚临界机组改造为超(超)临界机组的技术研发。进一步提高电站辅机制造水平,推进关键配套设备国产化。深入研究碳捕集与封存(CCS)技术,适时开展应用示范。

      (十八)促进工程设计优化。制(修)订燃煤发电产业政策、行业标准和技术规程,规范和指导燃煤发电项目工程设计。支持地方制定严于国家标准的火电厂大气污染物排放地方标准。强化燃煤发电项目后评价,加强工程设计和建设运营经验反馈,提高工程设计优化水平。积极推行循环经济设计理念,加强粉煤灰等资源综合利用。

      (十九)推进技术集成应用。加强企业技术创新体系建设,推动产学研联合,支持电力企业与高校、科研机构开展煤电节能减排先进技术创新。积极推进煤电节能减排先进技术集成应用示范项目建设,创建一批重大技术攻关示范基地,以工程项目为依托,推进科研创新成果产业化。积极开展先进技术经验交流,实现技术共享。

      六、完善配套政策措施

      (二十)促进节能环保发电。兼顾能效和环保水平,分配上网电量应充分考虑机组大气污染物排放水平,适当提高能效和环保指标领先机组的利用小时数。对大气污染物排放浓度接近或达到燃气轮机组排放限值的燃煤发电机组,可在一定期限内增加其发电利用小时数。对按要求应实施节能环保改造但未按期完成的,可适当降低其发电利用小时数。

      (二十一)实行煤电节能减排与新建项目挂钩。能效和环保指标先进的新建燃煤发电项目应优先纳入各省(区、市)年度火电建设方案。对燃煤发电能效和环保指标先进、积极实施煤电节能减排升级与改造并取得显著成效的企业,各省级能源主管部门应优先支持其新建项目建设;对燃煤发电能效和环保指标落后、煤电节能减排升级与改造任务完成较差的企业,可限批其新建项目。

      对按煤炭等量替代原则建设的燃煤发电项目,同地区现役燃煤发电机组节能改造形成的节能量(按标准煤量计算)可作为煤炭替代来源。现役燃煤发电机组按照接近或达到燃气轮机组排放限值实施环保改造后,腾出的大气污染物排放总量指标优先用于本企业在同地区的新建燃煤发电项目。

      (二十二)完善价格税费政策。完善燃煤发电机组环保电价政策,研究对大气污染物排放浓度接近或达到燃气轮机组排放限值的燃煤发电机组电价支持政策。鼓励各地因地制宜制定背压式热电机组税费支持政策,加大支持力度。

      对大气污染物排放浓度接近或达到燃气轮机组排放限值的燃煤发电机组,各地可因地制宜制定税收优惠政策。支持有条件的地区实行差别化排污收费政策。

      (二十三)拓宽投融资渠道。统筹运用相关资金,对煤电节能减排重大技术研发和示范项目建设适当给予资金补贴。鼓励民间资本和社会资本进入煤电节能减排领域。引导银行业金融机构加大对煤电节能减排项目的信贷支持。

      支持发电企业与有关技术服务机构合作,通过合同能源管理等方式推进燃煤发电机组节能环保改造。对已开展排污权、碳排放、节能量交易的地区,积极支持发电企业通过交易筹集改造资金。

      七、抓好任务落实和监管

      (二十四)明确政府部门责任。国家发展改革委、环境保护部、国家能源局会同有关部门负责全国煤电节能减排升级与改造工作的总体指导、协调和监管监督,分类明确各省(区、市)、中央发电企业煤电节能减排升级与改造目标任务。国家发展改革委、国家能源局重点加强对燃煤发电节能工作的指导、协调和监管,环境保护部、国家能源局重点加强对燃煤发电污染物减排工作的指导、协调和监督。

      各省(区、市)有关主管部门,要及时制定本省(区、市)行动计划,组织各地方和电厂制定具体实施方案,完善政策措施,加强督促检查。国家能源局派出机构会同省级节能主管部门、环保部门等单位负责对各地区、各企业煤电节能减排升级与改造工作实施监管。各级有关部门要密切配合、加强协调、齐抓共管,形成工作合力。

      (二十五)强化企业主体责任。各发电企业是本企业煤电节能减排升级与改造工作的责任主体,要按照国家和省级有关部门要求,细化制定本企业行动计划,加强内部管理,加大资金投入,确保完成目标任务。中央发电企业要积极发挥表率作用,及时将国家明确的目标任务分解落实到具体地方和电厂,力争提前完成,确保燃煤发电机组能效环保指标达到先进水平。

      各级电网企业要切实做好优化电力调度、完善电网结构、加强电力需求侧管理、落实有关配套政策等工作,积极创造有利条件,保障各地区、各发电企业煤电节能减排升级与改造工作顺利实施。

      (二十六)实行严格检测评估。新建燃煤发电机组建成后,企业应按规程及时进行机组性能验收试验,并将验收试验报告等相关资料报送国家能源局派出机构和所在省(区、市)有关部门。现役燃煤发电机组节能改造实施前,电厂应制定具体改造方案,改造完成后由所在省(区、市)有关部门组织有资质的中介机构进行现场评估并确认节能量,评估报告同时抄送国家能源局派出机构。省(区、市)有关部门可视情况进行现场抽查。

      新建燃煤发电机组建成投运和现役机组实施环保改造后,环保部门应及时组织环保专项验收,检测大气污染物排放水平,确保检测数据科学准确,并对实施改造的机组进行污染物减排量确认。

      (二十七)严格目标任务考核。国家发展改革委、环境保护部、国家能源局会同有关部门制定考核办法,每年对各省(区、市)、中央发电企业上年度煤电节能减排升级与改造目标任务完成情况进行考核,考核结果及时向社会公布。对目标任务完成较差的省(区、市)和中央发电企业,将予以通报并约谈其有关负责人。各省(区、市)有关部门可因地制宜制定对各地方、各企业的考核办法。

      (二十八)实施有效监管检查。国家发展改革委、环境保护部、国家能源局会同有关部门开展煤电节能减排升级与改造专项监管和现场检查,形成专项报告向社会公布。省级环保部门、国家能源局派出机构要加强对燃煤发电机组烟气排放连续监测系统(CEMS)建设与运行情况及主要污染物排放指标的监管。各级环保部门要加大环保执法检查力度。

      对存在弄虚作假、擅自停运环保设施等重大问题的,要约谈其主要负责人,限期整改并追缴其违规所得;存在违法行为的,要依法查处并追究相关人员责任。对存在节能环保发电调度实施不力、安排调频调峰和备用容量不合理、未充分发挥抽水蓄能电站等调峰电源作用、未有效实施电力需求侧管理等问题的电网企业,要约谈其主要负责人并限期整改。

      (二十九)积极推进信息公开。国家能源局会同有关部门、行业协会等单位,建立健全煤电节能减排信息平台,制定信息公开办法。对新建燃煤发电项目,负责审批的节能主管部门、环保部门要主动公开其节能评估和环境影响评价信息,接受社会监督。

      (三十)发挥社会监督作用。充分利用12398能源监管投诉举报电话,畅通投诉举报渠道,发挥社会监督作用促进煤电节能减排升级与改造工作顺利开展。国家能源局各派出机构要依据职责和有关规定,及时受理、处理群众投诉举报事项,及时通报有关情况;对违规违法行为,要及时移交稽查,依法处理。

    二、超低排放成就清洁煤电——燃煤发电正在从黑走向白

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    北极星大气网讯:10月21日,国务院新闻办公室举行新闻发布会称,截至2019年底,全国实现超低排放的煤电机组占煤电总装机容量86%,中国建成了世界最大规模的超低排放清洁煤电供应体系。放眼国外,煤电在为世界提供了百十年的电力后虽然渐显颓势,但许多国家至今仍在投入技术对其进行污染治理和改造,使它继续为人类服务。

    图 国际能源署称世界燃煤发电在2018年到达创纪录的顶峰,然后从2019年开始下降。

    印度:控制煤电污染会损失百亿美元

    长期以来,煤电一直是全球电力生产的领导者。根据英国石油公司(BP)2018年发布的《世界能源统计年鉴》,本世纪以来,燃煤发电在全球电力生产中的占比基本徘徊在40%上下,几乎是核电、水电和可再生能源发电量之和。从煤电占能源供应比例来看,中国、印度、波兰和南非四国国内超过2/3的电力来自煤电。

    图 印度燃煤电厂长期排放不达标,已经成为国家环境问题中的痛点。

    以印度为代表的亚洲发展中国家,由于缺乏较为先进的清洁能源、储能技术以及成熟的可再生能源政策框架,使用清洁能源的成本较高,对印度这样的新兴经济体来说,廉价的煤电仍是最佳的发电选择,这就使得南亚和东南亚一带成为全球少有的煤电占比增长地区,但这也给当地煤电治污带来了不小的麻烦。

    图 印度杜蒂戈林的一座亚临界燃煤电站,这种电站热效率最低,单位电量的碳排放最多。

    几年前,印度科学技术与政策研究中心(CSTEP)进行的一项空气污染研究表明,由于印度的燃煤电厂向大气中排放大量有害气体和颗粒物,到2030年因不遵守排放标准导致的早死病例多达30万至32万例,此外还有5100万人因呼吸系统疾病住院。安装更先进的设备来控制硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等是个不错的选择,但这笔账算下来,印度的燃煤电厂要损失98亿至115亿美元,每度电的成本会因此提高9%至21%,印度当局经过权衡,最后认为控制煤电污值得投入。2015年12月,印度环境、森林与气候变化部(MOEFCC)出台了限制燃煤电厂中硫氧化物、氮氧化物和颗粒物浓度的新标准,给国内燃煤电厂两年限期执行。但到2017年12月,当局发现几乎没有燃煤电厂安装了治理污染的设备,于是被迫将最后期限延长至2022年。”有消息人士说,两年限期让煤电行业承受了巨大的压力,这才导致了延期。但大多数专家认为,到2022年许多燃煤电厂仍不会遵守严格的标准。当局对此有所准备,正从招标和施工审批、杜绝监测数据造假和监督改造成本上加大管理力度。目前,印度正在改造境内所有旧煤电厂,使其排放水平降至国家标准,同时将关闭一批严重超期服役的老旧电厂。

    图 印度是世界产煤大国,图为印度一处露天煤矿。

    抛开具体的技术不谈,我们可以认为印度在煤电污染治理中遇到的问题是许多发展中国家普遍存在的。不过,好在随着可再生能源发电成本的不断下降,煤电在印度能源结构中的“王者”身份也许会开始动摇。

    日本:逐渐淘汰低效燃煤电厂

    据国际能源署(EIA)2019年公布的数据,2018年日本90多家燃煤电厂的发电量估计为3170亿千瓦时,在日本电力结构中占比约为1/3。日本煤炭消费总量中99%来自进口。2018年,日本进口煤炭总量超过2.1亿吨,若加上天然气发电量,日本有74%的电力来自于化石能源,这一比例远高于欧美发达国家。

    图 福岛核事故发生后,日本煤电建设连续数年增长。

    日本煤电高占比的原因是一次 历史 性突发事件。早在2010年时,日本经济产业省就计划减少燃煤发电量,计划到2030年将煤电份额减少一半以上,用核电弥补这一空缺,将核电比例提升至50%。然而,2011年发生的福岛核事故不仅大大削弱了日本电力的“清洁度”,更引爆了公众多年来都无法缓和的“反核”情绪。为弥补关停核电带来的电力缺口,日本启动了很多煤电项目。不过,日本较好地处理了煤电产能扩大和污染治理之间的矛盾,原因是日本在煤电污染控制技术上有底气。

    日本自上世纪七八十年代以来,在燃煤发电诸多环节研发了大量先进技术,并投入使用,其中一些技术出口国外(包括中国)。在烟气污染防治技术方面,日本应用的以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线中,湿法脱硫的协同除尘效率可达 70%~90%。再如资源化脱硫技术中的活性焦脱硫技术,是通过移动床利用活性焦吸附解吸二氧化硫,利用硫酸生产工艺制备硫酸,集脱硫和收集工业原材料于一体。该技术在日本等国的大型电厂中投入应用,日本的新矶子电厂已有 2 600兆瓦机组的应用业绩。

    在低氮燃烧方面,日本的三菱、日立公司等在低氮氧化物燃烧器开发与应用上均有良好表现。在低氮燃烧技术相关专利申请方面,全球相关专利申请企业排名前10位中,日本占有6家,美国有3家。但好消息是,近几年来我国在这方面的专利数量正迅速增加。

    2015年6月,日本成立由政产学各界组成的“促进新一代火力发电技术协会”,开始举全国之力推动下一代火力发电清洁高效利用技术的开发。日本内阁于2018年7月批准第五个战略能源计划,推动日本向高效和下一代燃煤发电转变,以逐步淘汰低效煤炭使用。今年7月,日本经济产业大臣梶山弘志表示,日本将在2030年前逐渐淘汰低效燃煤发电厂,这是其战略能源计划的一部分,日本经济产业省官员开始制定更为有效的新框架,以确保逐步淘汰低效燃煤发电厂。

    美国:煤电发电量最大的发达国家

    全球能源监测机构发布的数据显示,2019年全球燃煤电站发电总量排名前十的国家由高到低依次为:中国、印度、美国、日本、韩国、南非、德国、俄罗斯、印度尼西亚、澳大利亚。在新建燃煤电站方面,2019年这10国中仅有美国、德国、澳大利亚3个国家没有新建燃煤电站投运,且美国2019年关闭的燃煤电站容量位居10国之首。但如今的美国仍然是煤电发电量最大的发达国家,燃煤电厂对美国空气污染带来的影响(包括PM2.5、臭氧和酸雨等)也不容忽视。在美国,燃煤电厂每年消耗的煤炭占煤炭消费总量的90%以上,燃煤电厂排放的二氧化硫约占全美国排放总量的一半,排放的氮氧化物占10%。

    图 美国亚拉巴马州的寡妇溪燃煤电厂停运后,美国谷歌公司2018年开始动工,将其改造成一个使用可再生能源的数据中心。

    在美国,大多数燃煤电厂采用湿法烟气脱硫系统(WFGD)来控制二氧化硫排放,用低氮燃烧器、燃尽风和选择性催化还原系统(SCR)来控制氮氧化物排放,用静电除尘器(ESP)来控制颗粒物(PM)。大约有一半的燃煤电厂还会使用带有袋式除尘器的活性碳喷射系统(ACI)来控制汞排放。美国在低氮燃烧领域较为擅长。美国有公司开发了旋转对冲燃尽风技术(ROFA),从锅炉二次风中抽取30%左右的风量,通过不对称安放的喷嘴,以高速射流方式射入炉膛上部,形成涡流,从而改善炉内的物料混合和温度分布,从而大幅降低氮氧化物生成。目前,该技术在欧美发达国家有良好的应用。

    全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨,而燃煤过程中汞排放占相当大的比重。从上世纪末开始,汞污染治理一直是美国燃煤电厂的防治重点之一。美国环境保护署(EPA)称,在1990年,下列三个工业部门的汞排放总量约占美国的2/3:医疗废物焚化炉、市政垃圾焚烧厂和燃煤发电厂。前两个行业已受到排放标准的约束,但燃煤电厂的汞污染还有待治理。

    图 2018年11月,美国北卡莱罗纳州的诺曼湖上热气蒸腾,附近的马歇尔电厂向湖中排放了大量温度较高的废水。

    本世纪以来,美国燃煤电厂根据“清洁天空计划”的要求,开始重点解决排汞控制问题,美国能源部为此选择了8项新的排汞控制技术试验项目进行投资。美国电力科学研究院的专利排汞控制技术作为试验项目的一部分,在6个项目中进行试验。此外,美国能源部计划长期大规模地对富有发展前景的排汞控制技术进行试验,尤其是在燃烧褐煤和装有较小型静电除尘器的燃煤电厂展开试验。

    欧盟:多国公布淘汰煤电时间表

    在欧洲国家中,德国率先向燃煤发电污染开刀,在上世纪80年代制订了《大型燃烧装置法》,要求自 1987年7月1日起,大型燃烧装置排放烟气中的二氧化硫浓度不得超过400毫克/立方米,烟气中的硫含量低于燃料含硫量的15%。因此,几乎所有的德国电厂都在原有的机炉厂房旁建立起高大崭新的烟气脱硫、脱硝设备,这成为德国电厂的一大特色。德国人后来把1983至1988 年期间在全西德范围内加装烟气净化设备的举措称之为“改装运动”。到1988年,西德已有95%的装机容量安装了烟气脱硫装置,燃煤电厂的二氧化硫排放量由1982年的155万吨降低到1991年的20万吨,削减幅度达到87%,在欧盟和世界范围内起到了很好的示范带头作用。

    图 位于劳西茨的一个德国燃煤电站,德国已经决定于2038年彻底停运燃煤电厂。

    由于燃煤电厂烟气在脱硝、除尘和脱硫的同时,可对汞产生协同脱除的效应。欧盟《大型燃烧装置的最佳可行技术参考文件》建议,汞的脱除优先考虑采用高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线。采用电除尘器或布袋除尘器后加装烟气脱硫装置,平均脱除效率在75%(电除尘器为50%,烟气脱硫为50%),若加上SCR装置可达90%。

    在清洁煤领域,欧盟研究开发的项目有整体煤气化联合循环(IGCC)技术、煤和生物质及废弃物联合气化技术、循环流化床燃烧(简称CFB,当前主流清洁煤燃烧技术)技术、固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。

    图 英国北约克郡的艾格伯勒燃煤电厂已经于2018年关闭,同年该厂区成为电影《速度与激情》的拍摄场地之一。

    在欧洲,煤电发展现状和预期因国家而异。这主要取决于各国监管机构对脱碳、空气质量的政策,以及煤电在各国电力生产中的地位等。为了落实《巴黎协定》中的节能减排目标,欧洲各国政府也相继公布了淘汰煤电的时间表:英国决定在2025年前关闭所有煤电设施;法国计划到2021年关闭所有煤电厂;芬兰考虑到2030年全面禁煤;荷兰将从2030年起禁止使用燃煤发电等。类似情况也在世界其他地方发生。包括美国在内的许多国家正在远离煤炭,因为其他清洁能源正在变得越来越便宜,而环境法规也让这种矿物燃料的市场遇冷——既然燃煤发电有替代选择,为什么还要用呢?

    中国:煤电排污标准比发达国家严

    由于煤电在我国电力供应结构中占比超过一半,全面实施超低排放和节能改造,有利于提升我国煤电行业清洁、高效、高质量发展的水平。自2014年以来,我国大力推进国内各发电企业实施超低排放和节能改造工程。一方面推行更为严格的煤电能效环保标准,提出全国有条件的新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,具备条件的现役燃煤机组实施超低排放改造。另一方面,有关部门进一步明确超低排放电价政策,有效降低了企业改造和运行成本。

    图 燃煤电厂是20世纪最重要的人类遗产之一

    据中国电力企业联合会统计,在2012年至2017年这5年间,在全国煤电装机容量增幅达30%的情况下,煤电的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量下降幅度达86%、89%、85%。煤电机组供电标准煤耗从325克/千瓦时下降至312克/千瓦时。考虑到我国煤电装机容量全球最大,现在超低排放改造的基础容量已经超过7亿千瓦,这在全世界都绝无仅有。以前,我国的烟气污染物排放标准比发达国家要宽松,但现在我国燃煤电厂烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放水平已与燃气电厂接近,比发达国家的排放要求严格50%以上。

    图 印尼中爪哇岛哲帕拉的孩子们在燃煤电厂附近玩耍,对近在咫尺的污染源视若无睹。这种景象在煤电持续扩张的东南亚很常见。

    中国的燃煤电厂发生的变化说明,煤电作为上个世纪遗留下来的象征物并没有过时,只要我们有智慧地对其进行充分利用,它就能继续生存并焕发出生机活力。

    图 南非国有电力公司新建成的库塞尔燃煤电厂也采用湿法脱硫装置

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    三、我国电力工业的发展方针有哪些(十二五期间)?

    发展方针
    电力工业发展的基本方针是:以科技创新为动力,以转变电力发展方式为主线,坚持节约优先,优先开发水电,优化发展煤电,大力发展核电,积极推进新能源发电,适度发展天然气集中发电,因地制宜发展分布式发电,促进绿色和谐发展。

    优先发展水电。我国水电资源丰富,具备集中规模开发条件,而且水电技术成熟,优先开发利用绿色、可再生的水电资源,是实现我国资源可持续发展的重要支撑。要在坚持统一规划、加强生态保护和做好移民安置工作的前提下,加快核准开工一批大中型水电项目,推进重点流域水电梯级综合开发,因地制宜开发中小型水电站,完善水电相关政策措施,保障水电资源充分利用。加大抽水蓄能发展力度,提高电力系统运行经济性和灵活性。

    加快水电流域规划和勘测设计,保证水电基地连续滚动开发。继续加快开发13个水电基地,重点开发四川、云南和青海境内的大型水电基地电站,积极开展西藏境内河流水电流域规划、前期工作,适时开工建设。积极开发中小型水电站,促进能源供应结构优化,促进水电资源在更大范围内优化配置。在河流规划、勘探设计、施工建设和投产运行全过程落实和强化生态环境保护,做到同步规划、同步建设和同步运行。结合区域、河流的生态环境和移民实际,进一步优化调整河流开发规划方案,适度控制高坝大库容水电站布局。成立国家级移民管理机构,统筹全国水电移民管理协调工作,负责装机容量在1000万千瓦以上的水电基地、100万千瓦以上水电站以及跨省水电站移民的协调管理工作。逐步推广移民先行政策,体现以人为本的发展理念,使地方经济和人民群众真正从水电开发中受益。

    重视水电基地消纳市场研究。在满足本地区电力需求的基础上,合理地将水电输送到市场需要空间大、电价承受能力高的东中部地区消纳。重视西南地区水电季节性电能消纳研究,依靠价格和市场机制,扩大消纳范围,最大限度减少弃水。加强水电输电规划研究,加快输电通道建设,促进电源电网协调发展。加强水电开发管理,合理开放水电投资市场,鼓励市场竞争,促进水电基地加快开发。实施走出去战略,积极推动周边国家水电资源开发和向我国输电。

    把抽水蓄能电站纳入电力系统进行统筹优化和规划布局,研究制定促进抽水蓄能电站健康有序发展的投资模式和定价机制,加大抽水蓄能开发力度,提高电力系统运行的经济性和灵活性,促进可再生能源发电的合理消纳。

    在“十二五”期间,6个大型水电基地可投产大型干流电站主要有溪洛渡、向家坝、锦屏梯级、糯扎渡等,预计可投产容量5200万千瓦左右;其他省区市以及四川、云南两省的非干流水电可投产容量3550万千瓦左右,全国水电投产规模8750万千瓦左右。到2015年,全国常规水电装机预计达到2.84亿千瓦左右,水电开发程度达到71%左右(按经济可开发容量计算,下同),其中东部和中部水电基本开发完毕,西部水电开发程度在54%左右。

    优化发展煤电。煤炭是我国的主要一次能源,煤电作为我国发电能源的基础地位仍将持续较长时间。考虑中东部负荷中心地区土地资源、大气污染、运输瓶颈、经济性等因素,优化煤电布局,加快西部、北部煤炭基地煤电一体化开发,建设坑口电站群,推进输煤输电并举;在供热负荷落实地区,优先发展热电联产;积极应用大容量高参数煤电机组和整体煤气化(IGCC)、循环流化床(CFB)等先进清洁燃煤发电技术,实现煤电可持续发展。

    推行煤电一体化开发,加快建设大型煤电基地。贯彻落实国家西部大开发战略,加快山西、陕西、内蒙古、宁夏、新疆等煤炭资源丰富地区的大型煤电基地建设,合理控制东部地区煤电装机规模,坚持输煤输电并举。在煤电基地推广煤电一体化开发,在矿区因地制宜发展煤矸石综合利用项目。

    鼓励发展热电联产。统筹燃煤、燃气多种方式,结合城市热网、工业园区建设、小锅炉替代等,统一规划高参数、环保型机组、符合国家政策的热电联产项目。企业自备电源建设应与周边区域电源、热源和电网发展统筹规划。
    推进煤电绿色开发,大力推行清洁煤发电技术。西部和北部地区主要布局建设大容量、空冷、超临界燃煤机组,东中部受端地区适量布局建设负荷支撑的大容量超超临界燃煤机组。加快现有机组节能减排改造,因地制宜改造、关停淘汰煤耗高、污染重的小火电。

    “十二五”期间,全国规划煤电开工规模3亿千瓦,其中煤电基地开工1.97亿千瓦,占66%;投产规模2.9亿千瓦,其中煤电基地投产1.5亿千瓦,占52%,东中部受端地区投产8500万千瓦,占28%。2015年我国煤电装机预计达到9.33亿千瓦。

    大力发展核电。随着能源需求加速增长,化石能源的成本和价格不断攀升,目前我国核电的发电成本已经低于负荷中心煤电成本。大力发展核电,即在确保安全的基础上高效发展核电,是保障我国能源电力供应、实现可持续发展的关键。

    高度重视核电安全,强化核安全文化理念。坚持在确保安全的基础上高效发展核电。加快制定颁布核电安全技术标准,明确核电准入门槛,健全核电安全机制。优先采用先进安全核电技术,在核电站设计、制造、建设、运行、退役的全过程中,建立高标准质保体系和核安全文化体系。

    坚持以我为主,明晰技术发展路线。坚持压水堆-快中子增殖堆/高温气冷堆-核聚变堆技术路线。全面掌握第三代核电工程设计和设备制造技术,加快发展三代核电后续项目,尽快实现我国先进压水堆的自主设计、自主制造、自主建设和自主运行目标。加快开工建设高温气冷堆示范工程,开工建设快中子增殖堆示范电站。组织核聚变技术攻关,争取走在世界前列。

    统一技术标准体系,加快实现核电设备制造国产化。在消化吸收国外标准的基础上,结合国情,逐步建立、完善与国际接轨的我国核电技术标准体系。抓住引进第三代核电技术建设自主化依托工程和第二代改进型机组批量发展的机遇,对技术难题进行定点联合攻关,实现设计、制造一体化的生产模式,提高核电成套设备制造技术和能力。

    理顺核电发展体制,加快推进市场化、专业化进程。发挥市场机制,推行多业主、专业化,逐步增加核电建设控股业主数量。理顺核电投资、建造和运营机制,大力推行核电计划、工程管理和运行维护的专业化发展。培育广泛参与、公平竞争、健康有序的建设市场。做好核电人力资源规划,加快核电人才队伍建设。加强科技研发平台建设,建立产研用相结合的技术创新体系。

    建立立足国内、面向国际的核燃料循环体系。成立国家级核燃料公司,加快构筑适应国内外两种资源、两个市场的核燃料循环体系,加大国内铀资源勘探力度,增加资源储备,加强与国外铀资源勘探与开发的合作,完善铀贸易三渠道并举的天然铀资源保障体系。加快乏燃料处理设施建设,尽快形成相适应的能力,完善核燃料循环工业体系。

    规划至2015年,我国核电装机4294万千瓦,主要布局在沿海地区。2011年开工建设我国首个内陆核电,力争2015年投产首台机组。

    积极推进新能源发电。非水可再生能源开发要在充分考虑经济社会电价承受能力和合理保持国内经济的国际竞争力的条件下积极进取。积极推进技术较成熟、开发潜力大的风电、太阳能发电和生物质发电等可再生能源发展。加快小型可再生能源发电建设,解决偏远农村地区用电问题。促进可再生能源技术和产业发展,提高可再生能源技术研发能力和产业化水平。

    积极发展风电。风电开发要实现大中小、分散与集中、陆地与海上开发相结合,通过风电开发和建设,促进风电技术进步和产业发展,实现风电设备制造自主化,尽快使风电具有市场竞争力。重点在“三北”(西北、华北北部和东北)地区规划和建设大型和特大型风电场,结合地区特点,实现与煤电等电源打捆外送。同步开展风电开发、消纳市场和送电方案等研究,促进风电科学发展。

    规划至2015年,风电装机容量为1亿千瓦。

    促进发展太阳能发电。发挥太阳能光伏发电适宜分散供电的优势,在偏远地区推广使用户用光伏发电系统或建设小型光伏电站,解决无电人口的供电问题,重点地区是西藏、青海、内蒙古、新疆、宁夏、甘肃、云南等省(区、市)。在城市的建筑物和公共设施配套安装太阳能光伏发电装置,扩大城市可再生能源的利用量,并为太阳能光伏发电提供必要的市场规模,重点在北京、上海、江苏、广东、山东等地区开展城市建设屋顶光伏发电。为促进我国太阳能发电技术的发展,做好太阳能技术的战略储备,在甘肃敦煌、青海柴达木盆地和西藏拉萨(或阿里)建设大型并网型太阳能光伏电站示范项目,在内蒙古、甘肃、青海、新疆等地选择荒漠、戈壁、荒滩等空闲土地,建设太阳能热发电示范项目。

    “十二五”期间,重点在经济发达和西北太阳能资源丰富地区发展太阳能电站,2015年太阳能发电规划容量达到200万千瓦左右。

    适度发展天然气集中发电。天然气是清洁的化石能源,经济附加值较高。随着民生、交通、工业用气的快速增长,可供发电用气量较为有限。天然气应优先用于城乡居民生活和非电行业,天然气集中发电在电网中主要起调峰作用。在东部沿海地区配合LNG接收站的建设,适度建设燃气电站。在天然气丰富地区建设天然气电站解决当地用电问题。

    因地制宜发展分布式发电。结合城乡天然气管道布局推动分布式冷热电多联供发展,提高天然气利用效率;在有水资源地区鼓励发展小水电;在有风资源或太阳能资源地区发展小型风力发电、太阳能利用等;推动分布式发电和储能设施结合的分布式能源供应系统发展,加快研究应用微网技术。

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