- 業界中國大容量火電機組的高速發展及清潔高效利用2014-08-25 作者：周鶴良 | 來源：中國電工技術學會 | 點擊率：導語截至2013年底，全國發電裝機容量達到12.47億kW，其中火電裝機容量為8.6億kW，占69%，而火電機組的發電量為3.9萬億kW.h，占全國發電量的80%。專家預測到2020年國內發電裝機容量將達到19~20億kW，其中燃煤發電機組所占比例將從目前的70%降低到60%，清潔能源的機組容量比例到2020年將達到40%左右。
文/中國電工技術學會名譽理事長 周鶴良
截至2013年底，全國發電裝機容量達到12.47億kW，其中火電裝機容量為8.6億kW，占69%，而火電機組的發電量為3.9萬億kW.h，占全國發電量的80%。專家預測到2020年國內發電裝機容量將達到19~20億kW，其中燃煤發電機組所占比例將從目前的70%降低到60%，清潔能源的機組容量比例到2020年將達到40%左右。
從以上數據可以看出，未來相當長的時期內，煤炭作為主體能源的地位不會大幅度改變，到2013年底，我國水電裝機容量累計為2.8億kW，占全國發電裝機容量的22%，而發電量僅占全國發電量的16%左右，因為枯水期水電發電量最大約為豐水期的1/3，嚴重影響供電能力。風電發電量僅為火電發電量的30%左右，因為有時候風量小和棄風原因，加上晚上風量大的時候，卻負荷需求量小的緣故。
大容量火電機組技術不斷提升
經過改革開放30多年的今天，大容量火電機組得到迅猛發展，從2006年以來，全國30萬千瓦等級以上的大型火電機組占火電機組的比重已經達到75%以上，其中60萬千瓦級以上清潔能源機組占火電機組比重已經達到40%左右，到2013年底，已經投入運行的百萬千瓦超超臨界火電機組已超過60臺，累計生產量超80臺。我國已成為世界上百萬千瓦級超超臨界機組投運最多的國家，成為世界領先。
大容量火電機組供電煤耗不斷下降，從2007年的356g/kW.h下降到現在330g/kW.h，每年下降的能耗，相當于年節約標準煤1億噸左右。值得一提的是，上海外交橋第三發電廠的百萬千瓦超超臨界火電機組，將發電凈效率提高到全球領先的46%，供電煤耗達到276g/kW.h，為世界發電行業樹立了中國標桿。
到2013年底，全國10萬千瓦以上火電機組平均供電煤耗約在330g/kW.h，我國80年代初引進美國西屋、CE燃燒工程公司30萬、60萬千瓦亞臨界火電機組制造技術，平均供電煤耗分別為330g和312g/kW.h，這是80年代世界平均先進水平，我們現在制造的百萬千瓦超超臨界火電機組平均供電煤耗在286g/kW.h左右，跨入了世界先進行列。
我國已成功批量生產60萬千瓦超臨界、百萬千瓦超超臨界火電機組，通過80年代引進、消化吸收、優化和再創新，提高自主創新能力。至今，形成擁有自主品牌的大容量火電機組先進技術，它的產業規模、產業布局、產業結構、發電效率、供電煤耗、掌握核心技術的成熟度、機組運行的可靠性等技術性能指標，已達到國際先進水平。
東方鍋爐廠研制的具有完全自主知識產權，國際上最大容量——60萬千瓦級超臨界循環流化床鍋爐（CFB）已于2013年6月在四川白馬電廠投運發電，運行性能良好。
上述情況可以充分說明，目前中國70%以上電能依靠煤電供給，如何利用先進燃煤發電技術，以更少的煤發更多的電，這是一個大問題，更確切的說，我們應該通過先進燃煤發電技術，實現節能減排，還有很大的發展空間，這是滿足未來能源需求的必由之路。新疆有豐富的煤炭資源、石油資源、天然氣、風能、太陽能光伏等清潔資源優勢，特別是煤炭資源，加上內蒙、山西、貴州的煤炭資源優勢，可以得到充分開發利用。擺在我們面前的戰略任務就是重點加快建設特高壓骨干網架，遠距離向華中、華北、華東負荷中心輸電，實現全國統一電力市場，促進大煤電能源發電基地集成化開發，又大幅度提高煤炭一次能源開發配置效率，加快推進能源戰略轉型。
加快推進燃煤電廠的清潔高效利用
火電廠的燃煤鍋爐會產生大量的二氧化硫及氧化物等大氣污染物，但要看到，這幾年來由于國家的高度重視，大部分電廠在控制污染方面投入很大，經過脫硫、脫硝一體化的改造，成績很大。
環保排放都基本上達標，因此講，火電廠是目前最安全、最可靠的發電方式之一，從電網角度看，火電機組發電更安全，這就證明，火電廠有必要存在和繼續發展的必要。輸電和輸煤必須并舉發展，要從社會效益來充分論證考慮。
在今后一個時期，電力行業仍然是我國最大的煤炭消費行業，2013年電力火電機組耗煤將近20億噸標準煤，占全國煤炭消費總量50%左右。有資料充分說明，煤炭支撐全國火電裝機由1978年4000萬kW增加到2013年8.6億kW，這是提供火電機組燃料——煤炭行業作出很大的貢獻。
煤改電以北京為例，主要集中建設四大熱電中心，計劃于2015年可以全部投入運行，據了解，目前位于北京東南、西南的熱電中心已經并網投入運行，東北、西北熱電中心預計分別在2014年、2015年投入運行，最終實現對北京地區的高井電廠、石景山電廠、一熱電廠、華能電廠等四大燃煤機組替代改造。
上述四大熱電中心可以支撐北京的電力裝機容量將達到1100萬kW，北京的能源結構將進一步得到優化，為煤改電提供安全、清潔、可靠電源支撐。
預計到2017年北京以天然氣為燃料的發電成為北京市能源發電的主體。燃煤電廠的比重將會逐漸下降。
2013年，北京每年燃煤量約2300萬噸，其中1000萬噸集中在四大火電廠，雖然北京市將逐漸采用天然氣作為燃料來替代煤電，但火電機組作為就地平衡和作為備用機組仍然有存在的必要。
但要看到，雖然我國天然氣開采量逐年增加，2013年國內天然氣消費量達到1680億立方米，但其中進口量為530億立方米，對外依存度約占30%，因此，全國的大中型城市發電量不可能都仿效北京采用天然氣燃料來替代發電。天然氣消費量既要用于工業領域，更重要是確保民用，保障民生包括城市老百姓每天做飯都要逐漸增加天然氣的用氣量。
另外，還要講一下，許多省市還有不少鋼鐵及石油化工企業的自備電廠，還要不斷提高中小城鎮老百姓的生活品質，仍然要發展熱電聯產機組，以熱定電，既可以發電，又可供熱，一舉兩得。
有些中等城市，在60-70年代都采用中小供熱機組，現在人口增長了，住房面積增加了，城市功能增多了，就可以采用以大代小辦法。如遼寧撫順熱電廠原有一臺10萬kW和2臺2.5萬kW小容量供熱機組，最近他們準備投資新建2臺30萬kW容量，采用亞臨界雙抽氣供熱機組，2013年已經開工建設。實行公開、公正、公平競爭，設備進行招投標，哈爾濱電氣集團按照EPC模式中標。
燃煤電廠只要按照中央、國務院啟動環保升級改造要求，就會取得較好成果。北疆電廠一位總工程師向我介紹，京津冀最大電廠之一——天津國投北疆電廠2014年實施燃煤機組環保升級。規劃分二期工程進行建設，一期工程安裝兩臺世界最先進的高參數、高效率、大容量、低污染的百萬千瓦等級的超超臨界燃煤發電機組正在緊張施工建設，建成后每年發電量為110億kW.h，并入華北電網，統一供電。電廠改造之后，北疆電廠就可實現燃煤機組燃氣排放，達到天然氣排放標準。這一改造試點，有望成為國內燃煤電廠環保改造的“標桿”。
因此說，燃煤電廠通過脫硫、脫硝和除塵的環保設施，煤炭的清潔利用有很大空間。煤電廠的煙塵排放濃度、二氧化硫排放濃度、氮氧化物排放濃度，電廠污染物排放水平一定可以達到國家規定的燃氣發電機組的排放指標，實現“燃煤機組燃氣化”排放的目標。污染排放物大幅下降，煤炭清潔高效利用水平就會大幅度提高。在這方面，今后的任務就是要加快推進煤炭的清潔、高效利用。
