【正文】 3) 對電力工業(yè)水平的提升 在未來的二十到三十年中，我國電力工業(yè)處于快速發(fā)展時(shí)期，應(yīng)該抓住這個(gè)機(jī)遇，大力發(fā)展超超臨界發(fā)電機(jī)組，完成從亞臨界到超超臨界的技術(shù)過渡，從容量和參數(shù)上優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)火電技術(shù)的升級換代，全面提升我國的電力工業(yè)的總體技術(shù)水平。 28 在此期間，應(yīng)該積極推廣高效、環(huán)保的大容量超超 臨界機(jī)組，使其成為我國火電的主力機(jī)組，這樣可以滿足國民經(jīng)濟(jì)增長對電力供應(yīng)的緊迫要求，具有較好的節(jié)能和環(huán)保效益。 表 22 采用超超臨界后的節(jié)煤預(yù)測 時(shí)間 預(yù)計(jì)燃煤電廠裝機(jī)容量 假設(shè)超超臨界機(jī) 組裝機(jī)容量 每年節(jié)約標(biāo)煤（百萬噸） 2020－ 2020 48GW 24 GW 2020－ 2020 64 GW 48 GW 總計(jì) 112 GW 72 GW ※數(shù)據(jù)來源：火電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)升級研究，中國電力工程顧問（集團(tuán)）有限公司 2) 對國民經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn) 在未來 20 年間，煤電裝機(jī)總量的凈增量約為 億千瓦，估計(jì)年均新增煤電建設(shè)規(guī)模將保持在 1650 萬千瓦。由表 22 中的數(shù)據(jù)可以看出，假設(shè)“十五”期間燃煤電廠裝機(jī)中有 50％為超超臨界機(jī)組，則每年可節(jié)約標(biāo)煤 456 萬噸。 6. 發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)保效益 1) 經(jīng)濟(jì)效益 積極推廣和發(fā)展供電煤耗低、熱效率高的大容量超超臨界機(jī)組，將節(jié)約大量的煤炭資源，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)推廣超超臨界發(fā)電技術(shù)，有條件采用海水冷卻，電廠熱效率又可以提高約 2%，因此在沿海地區(qū)應(yīng)首先選用超超臨界發(fā)電技術(shù)。一方面我國要進(jìn)行“西電東送”工程，保障東部地區(qū)的用電量；另 一方面，也應(yīng)該在東部沿海地區(qū)興建高效大容量的超超臨界機(jī)組，這樣不僅能緩解緊張的電力供應(yīng)，而且也可以保證沿海地區(qū)供電的安全性。由于我國沿海地區(qū)能源資源貧乏，煤炭等資源主要靠從中西部地區(qū)運(yùn)輸而來，因此煤炭價(jià)格較高，采用超超臨界發(fā)電機(jī)組可以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，所以建議首先在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)考慮采用超超臨界發(fā)電機(jī)組。 根據(jù)中國電力工程顧問（集團(tuán)）有限公司對燃料的敏感性進(jìn)行分析：在一定的邊界條件下，當(dāng)含稅煤價(jià)大于 290 元 /噸左右時(shí)，超臨界機(jī)組的電價(jià)要比 亞臨界機(jī)組的電價(jià)低；當(dāng)含稅煤價(jià)大于 150 元/噸左右時(shí)，超超臨界機(jī)組的電價(jià)要比超臨界機(jī)組的電價(jià)低。另外，我國的水能資源蘊(yùn)藏十分豐富，主要集中在西南、西北和中南地區(qū)，而這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，所需電量不是很大，因此水能資源的開發(fā)利用率也不高。隨著改革開放，東南沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，用電量也日益增長。 5. 超超臨界機(jī)組的布局 我國幅員遼闊人口眾多，能源分布很不均勻，大部分集中在東北、西北和西南地區(qū)。它既能充分利用我國現(xiàn)有工業(yè)基礎(chǔ)和研發(fā)能力，盡快實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，又能很好地滿足我國未來電力的快速增長需求。要保證經(jīng)濟(jì)增長對能源的需求，又要盡量減 26 少煤炭的用量，因此應(yīng)該千方百計(jì)的提高燃煤電廠的效 率。 9) 發(fā)展?jié)摿Υ? 超超臨界技術(shù)有很大的潛力，隨著新材料的發(fā)展、設(shè)計(jì)技術(shù)和生產(chǎn)工藝的進(jìn)步以及系統(tǒng)的優(yōu)化，超超臨界機(jī)組的參數(shù)水平還可以進(jìn)一步提高，相應(yīng)的機(jī)組熱效率也會有所增加。 8) 環(huán)保性能好 配以煙氣凈化技術(shù)的超超臨界機(jī)組，與 IGCC 機(jī)組、 PFBC 機(jī)組一樣， SO2 和 NOx 排放都能得到有效的控制，滿足環(huán)保的要求。 25 0100200300400500元/MWh超超臨界機(jī)組（600MW＋FGD+SNCR）CFB（300MW）PFBC（P200）IGCC（485MW） 圖 23 幾種潔凈煤發(fā)電技術(shù)上網(wǎng)電價(jià)比較 數(shù)據(jù)來源：火電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)升級研究，中國電力工程顧問（集團(tuán)）有限公司 7) 國產(chǎn)化容易 對于 IGCC 和 PFBC 技術(shù)，由于其技術(shù)含量高尚未大批量被采用，特別是關(guān)鍵設(shè)備國內(nèi)還不能生產(chǎn)，如燃?xì)廨啓C(jī)、大型空分設(shè)備等尚需進(jìn)口，要實(shí)現(xiàn)較高的國產(chǎn)化率，還需較長時(shí)間。因此在遠(yuǎn)期國產(chǎn)化之后，超超臨界機(jī)組的發(fā)電效益明顯優(yōu)于其它潔凈煤發(fā)電技術(shù)。其比較結(jié)果如圖 22 所示。 02020400060008000元/千瓦圖 幾種潔凈煤技術(shù)千瓦造價(jià)比較超超臨界（600MW+FGC+SNCR)CFB (300MW)PFBC (P200)IGCC (485MW) 24 圖 21 幾種潔凈煤發(fā)電技術(shù)供電煤耗比較 數(shù)據(jù)來源：火電結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)升級研究，中國電力工程顧問（集團(tuán)）有限公司 5) 單位造價(jià)低 根據(jù)中國電力工程顧問（集團(tuán)）公司預(yù)計(jì)，在基本國產(chǎn)化后，超超臨界機(jī)組的單位千瓦造價(jià)為 4293 元 /千瓦，而 IGCC 為 6208 元/千瓦， CFB 為 5142 元 /千瓦， PFBC 為 6419 元 /千瓦（以 2020 年價(jià)格水平計(jì)算）。我國第一臺華能玉環(huán)超超臨界示范機(jī)組設(shè)計(jì)供電煤耗為284g/kWh。 4) 供電煤耗低 根據(jù)中國電力工程顧問（集團(tuán)）有限公司 2020 年的數(shù)據(jù)，超超臨界機(jī)組的供電煤耗約為 313g/kWh，比 CFB 機(jī)組的 341 g/kWh和 PFBCCC 機(jī)組的 330 g/kWh 都低，僅高于 IGCC 機(jī)組，見圖 21。 3) 效率高 目前國際上超超臨界 機(jī)組發(fā)電效率可達(dá) 43～ 47％，可比亞臨界機(jī)組高 6 個(gè)百分點(diǎn)左右，比超臨界機(jī)組高 4 個(gè)百分點(diǎn)左右。 2) 便于實(shí)現(xiàn)容量大型化 CFB 機(jī)組、 PFBC 機(jī)組和 IGCC 機(jī)組的最大容量在 300MW 等級，而目前超超臨界機(jī)組已有 1000MW 等級的機(jī)組在運(yùn)行。超超臨界機(jī)組的優(yōu)勢主要 體現(xiàn)在： 1) 技術(shù)相對成熟 在幾種潔凈煤發(fā)電技術(shù)中，超超臨界發(fā)電技術(shù)在國際上是最成 23 熟的，已經(jīng)有很多機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。因此，我國致力于發(fā)展超超臨界機(jī)組不僅是可行的、必要的，同時(shí)也是非?，F(xiàn)實(shí)的。因此，燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r代表了發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步程度。但是在未來二十到三十年的時(shí)間內(nèi)，火電的主流技術(shù)是最有條件在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，為電力工業(yè)提供新一代裝備的配有煙氣凈化技術(shù)的超超臨界發(fā)電技術(shù)。經(jīng)過十幾年的努力，我國的制造業(yè)和電力工業(yè)已經(jīng)積累了較多的超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，而且相關(guān)的研究院所也對超臨界機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)，初步具備了超臨界機(jī)組的研發(fā)能力。 90 年代中期國內(nèi)企業(yè)進(jìn)一步加強(qiáng)了與外商的合作，引進(jìn)了超臨界機(jī)組鍋爐、汽輪機(jī)等設(shè)計(jì)制造技術(shù)，大大加快了我國超臨界技術(shù)發(fā)展的步伐。 ? 超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù) 22 我國 80 年代末開始從國外進(jìn)口大容量超臨界機(jī)組，從瑞士ABB 公司進(jìn)口的安裝在石洞口二廠的 2臺 600MW 超臨界一次中間再熱機(jī)組于 1992 年投運(yùn)。 ? 增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù) 我國自 1981 年開始研究 PFBC 發(fā)電技術(shù)， 1991 年開始在徐州賈汪電廠建造 15MW 的工業(yè)試驗(yàn)電站，已于 2020 年末投入綜合試運(yùn)行。我國在 IGCC 的一些關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備方面，例如 煤氣化爐、燃?xì)廨啓C(jī)等，與國外水平差距較大。 IGCC 電廠的高效和環(huán)保，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。這些都為我國發(fā)展大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。各大鍋爐廠通過與外商或國內(nèi)研究單位的合作，開發(fā)出了 220t/h、 410t/h 循環(huán)流化床鍋爐。 ? 循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù) 我國自 80 年代初，開始了循環(huán)流化床的研究工作， 80 年代末我國開發(fā)了多種小型循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及環(huán)保要求的不斷嚴(yán)格，煤電技術(shù)面臨著越來越大的參數(shù)升級和環(huán)境壓力。 PFBC 和 IGCC 也處于起步階段，距離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有很長的距離。 21 2) 我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀 我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)經(jīng)過幾十年發(fā)展，取得了初步的成績，但是與世界先進(jìn)水平相比仍然有一定的差距。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)及增壓流化床聯(lián)合循環(huán)技術(shù)在可靠性和技術(shù)成熟度方面尚有待完善和成熟，在容量方面有待大型化，設(shè)備投資方面有待降低，還需要經(jīng)過多年運(yùn)行業(yè)績的積累。 IGCC 尚處于示范階段，僅有少量機(jī)組商業(yè)運(yùn)營。 CFBC已初步可以批量化應(yīng)用。與其它潔凈煤發(fā)電技術(shù)相比，超超臨界技術(shù)的設(shè)備投資和電價(jià)均處于較低水平。 CFBC 技術(shù)基本成熟， IGCC 和 PFBCCC 的系統(tǒng)復(fù)雜 ，一些技術(shù)難點(diǎn)還有待解決，尚待成熟。 ? 可靠性 超超臨界機(jī)組的可靠性水平最高， IGCC 和 PFBCCC 的可靠性最低， CFBC 居中。 PFBCCC 及CFBC 是在燃燒后及燃燒中完成凈化，解決 SO2和 NOx 等的排放問題。 ? 容量 超超臨界機(jī)組的單機(jī)容量可以達(dá)到 1000MW 以上，與其它潔凈煤發(fā)電技術(shù)相比，更能滿足電力工業(yè)對大容量機(jī)組的要求。表 21對幾種潔凈煤發(fā)電方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 3. 我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 1) 幾種典型的潔凈煤發(fā)電技術(shù)的比較 目前國際上有代表性的潔凈煤發(fā)電技術(shù)包括：配有煙氣凈化技術(shù)的超超臨界發(fā)電技術(shù)、循環(huán)流化床發(fā)電技術(shù)（ CFBC）、增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（ PFBCCC）、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（ IGCC）等。對于 NOx 的排放主要是采用了低 NOx 燃燒器加以控制，煙氣脫硝裝置的應(yīng)用剛剛起步。到 2020 年底，燃煤電廠已投產(chǎn)脫硫裝機(jī)容量約為 8000MW，投產(chǎn)以及在建脫硫裝機(jī)容量達(dá)到 20200MW 左右，盡管如此仍不能滿足高速增長的燃煤機(jī)組裝機(jī)容量的需要。對于國外已經(jīng)比較成熟的超臨界和超超臨界機(jī)組，目前還不具備自行設(shè)計(jì)和制造的能力。目前我國采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的最大容量為 100MW，容量偏低，在技術(shù)性能和造價(jià)水平上都沒有達(dá)到與煤粉鍋爐競爭的實(shí)力，面臨著大型化的問題。近年來我國用電結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，相當(dāng)一部分電網(wǎng)調(diào)峰電源不足，系統(tǒng)調(diào)峰困難。近年來由于技術(shù)改進(jìn)煤耗有所下降，但是速度很慢，較先進(jìn)國家水平仍然有很大差距。 ? 火電廠的供電煤耗較高 我國 2020 年的平均供電煤耗為 380g/kWh，比世界先進(jìn)水平相差 50～ 60 g/kWh。 ? 參數(shù)等級比較低 我國火力發(fā)電機(jī)組目前的平均技術(shù)水平落后于發(fā)達(dá)國家。 2) 火力發(fā)電技術(shù)存在 的問題 “九五”以來，隨著電力行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和設(shè)備的升級改造，我國火力發(fā)電裝機(jī)容量和技術(shù)水平都有了大幅度的提高。 據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2020 年電力工業(yè)煙塵排放量為 310 萬噸， SO2排放量約為 890 萬噸（ ）， NOx 排放量約為 469 萬噸（ ），與日本 1999 年的排放水平相比， 2020 年我國火電機(jī)組 SO2 和 NOx 17 的實(shí)際排放水平高出 和 g/kWh。我國人均擁有發(fā)電裝機(jī)只有 千瓦，人均發(fā)電量只有 1078 千瓦時(shí)，均不到世界平均水平的一半，僅為發(fā)達(dá)國家的 1/6～ 1/10。“十五”初期， 300MW 及以上機(jī)組占火電裝機(jī)容量的比重僅 38％，潔凈煤發(fā)電、核電、高壓直流輸電等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用甚少。在核電方面，由于投資和國產(chǎn)化設(shè)備等因素，核電的裝機(jī)容量所占比例也比較低。我國的水能資源蘊(yùn)藏十分豐富，全國水資源理論蘊(yùn)藏量為 億千瓦，其中可開發(fā)的為 億千瓦，居世界首位。 我國的電源結(jié)構(gòu)以煤電為主，水電和核電所占的比重在不斷增加。2020 年，南方大部分省區(qū)出現(xiàn)停電、限電現(xiàn)象，影響了正常的生產(chǎn)和生活，給社會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失 ，電力供應(yīng)緊張的問題亟待解決?？梢?，超超臨界燃煤機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)清潔發(fā)電，是一種適應(yīng)于我國能源結(jié)構(gòu)和環(huán)保要求的發(fā)電技術(shù)，對我國的火電結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重大意義。從環(huán)保措施來看，國外的超超臨界機(jī)組都加裝了煙氣脫硫、脫硝和高效除塵裝置，可以實(shí)現(xiàn)較低的排放，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo) 16 準(zhǔn)。這要求國內(nèi)設(shè)備制造企業(yè)盡快具備這種主流機(jī)型的生產(chǎn)能力，形成規(guī)模生產(chǎn)和市場競爭能力。按照我國電力發(fā)展規(guī)劃，我國發(fā)電裝機(jī)容量到 2020年將從目前的 9億千瓦，因此迫切需要在近 3～ 5 年的時(shí)間里研制出新一代燃煤發(fā)電設(shè)備來裝備電力工業(yè)。對于廢水主要采取濃漿輸灰、灰渣分排、貯灰場排水回用等措施加以控制，并取得了一定的效果。300MW 級以上機(jī)組在設(shè)計(jì)中應(yīng)用低 NOx 燃燒技術(shù)來進(jìn)行控制，同時(shí)采用低 NOx 燃燒技術(shù)對現(xiàn)有 100～ 300MW 機(jī)組進(jìn)行改造。近年來，隨著除塵技術(shù)從機(jī)械式、濕式、電氣式到高效除塵器的發(fā)展，煙塵污染控制標(biāo)準(zhǔn)從控制煙囪高度，轉(zhuǎn)到控制單煙囪排放量，再到控制煙囪排放濃度，并根據(jù)時(shí)段逐步嚴(yán)格要求，我國常規(guī)火電機(jī)組的煙塵排放得到了有效的控制。我國的火力發(fā)電機(jī)組開始從亞臨界參數(shù)向參數(shù)更高容量更大的超臨界機(jī)組過渡，到目前為止，從國外引進(jìn)的 11400MW 超臨界機(jī)組已經(jīng)有 10200MW 投入運(yùn)行，積累了豐富的超臨界機(jī)組的設(shè)計(jì)、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 2) 火力發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)狀 從“九五”以來，我國電力行業(yè)積極開展技術(shù)引進(jìn)、對外合作 15 和自主的研發(fā)創(chuàng)新，使我國的電力工業(yè)整體水平得到迅速的發(fā)展和提高?！笆濉逼陂g脫硫技術(shù)國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，在一批新建和改造機(jī)組中配備了脫硫設(shè)備，脫硝技術(shù)已經(jīng)開始啟動(dòng)。 在電力工業(yè)發(fā)展過程中，我國非