`核電`我國電(diàn)力行(háng)業節能關鍵技術發展現狀

作者:admin 發布時間:2021-12-06 21:55:54點擊:8113

從全球範圍來(lái)看,電力生產占到化石燃(rán)料使用總量的32%,占到與(yǔ)能源相關的CO2排放的41%。根據IEA數據,如果全球化石燃料發電(diàn)都能夠達(dá)到現行最佳效率(按技術(shù)可行性估算),則(zé)每(měi)年(nián)可節能7.16億~9.89億噸標煤(501~692Mtoe),減排18億~25億噸CO2,其中潛力最大的當屬燃煤發電(可節(jiē)能5.12億(yì)~7.16億噸標(biāo)煤(méi),減排14億~20億噸CO2)。在我國,電力工業是國民經濟的基礎產業和主要能源行業,同時也是主要的能源(yuán)資源消耗和汙染物排(pái)放行業之一。根(gēn)據《中(zhōng)國環境統計年(nián)鑒2010》數據,2009年電力部門煤(méi)炭消耗量占工(gōng)業(yè)部(bù)門煤炭消耗(hào)總量(liàng)的一半以上,二氧化硫排放量占(zhàn)全國(guó)排放總量的55%。"十一五"期間,我國(guó)電力行業(yè)節能減排取(qǔ)得了突出成就,主要體現在以下幾個方麵:一是電力(lì)結構不斷(duàn)優化。根據國(guó)家能源局《2010年(nián)能源經濟形勢及2011年展(zhǎn)望》數據,"十一(yī)五"期間我國累計(jì)關停小火電7210萬千瓦,提前並超額完成"十一五"關停小火電機組5000萬千(qiān)瓦目標。全國在役火電機(jī)組中,30萬千瓦及以上(shàng)機組(zǔ)比重提高(gāo)到(dào)70%以上,其中60萬千瓦及以上機組占33%,全(quán)國在運百萬千瓦超超臨界火電機組達到33台,在(zài)建11台。截至2010年底,我國非化石能源電力(lì)裝機比重(chóng)合計占(zhàn)26.5%,比2009年提高1.1個百分點,累計發電量7862億千瓦時,按發電煤耗折算約合2.63億噸標準煤;二(èr)是節能效率不斷(duàn)提升。2010年,全國60萬千瓦(wǎ)及以上火電機組平均供電(diàn)煤耗335g/kWh,比2009年下降5g/kWh,"十一五"期間累計下降超過35g/kWh,在(zài)2008年即(jí)提前兩年實現"十一五"末供電煤耗目標(biāo)(355g/kWh)。2010年(nián),全國電(diàn)網(wǎng)線(xiàn)損率為6.49%,比2009年減少0.23個(gè)百分點(diǎn),優於英國、加拿大、澳大利亞等國(guó),全國平均線損總體處於(yú)同類資源與負荷密度條件國家(jiā)中的先(xiān)進水平;三是汙染物排放控製成效顯著。根據《2009年電力企業節能減(jiǎn)排情況通報》統計數據,2009年,在全國火電發(fā)電量比2005年增長47.4%和電煤消耗增長41.9%的情況下,全國火(huǒ)電廠(chǎng)煙塵排放總量315萬噸,比2005年下(xià)降45萬噸。截至(zhì)2009年底,安裝(zhuāng)脫硫裝置的燃煤電廠(chǎng)總裝機4.7億千瓦,約占煤電機組的76%(美國2008年為41.5%)。全國電力二氧化(huà)硫排(pái)放量約為948萬噸,提前(qián)一(yī)年達到"十(shí)一五"末電力SO2排放總量控(kòng)製在1000萬噸的目標(biāo),2009年全國SO2排(pái)放(fàng)量比2005年下降334萬噸,電力SO2排放量下降352萬噸,即電力工業不僅完成了新增機組SO2減排任務,而且通過存量機組(zǔ)的減排承擔了其他行業的總量指標(biāo)。但電(diàn)力行業(yè)在節能減排中(zhōng)還存在著以(yǐ)下問題,主要包括節能減排潛力有待進一步挖掘,電力企業節(jiē)能減排管理水平有待進一步提高,運用經濟手段推動節能減排的作用有待進一步(bù)發揮,脫硫設施運行管(guǎn)理水平仍有待提高,煙氣排放連(lián)續監(jiān)測係統(CEMS)作用有待進一步發揮,脫硫石膏綜合利用存在地區差異等。推進電力行業節能減排的途徑(jìng)主要有三種:一是製度或管理手段;二是技術創新;三是產業結構調(diào)整(zhěng)。目前,電力行業節能關鍵技術手段主要有(yǒu)四個方麵:即現有電廠技術改造、潔(jié)淨燃煤發電技術、熱電聯產和非(fēi)化石(shí)能源發(fā)電技(jì)術(shù)。一、現有電廠(chǎng)技術改造(zào)通過(guò)現有電廠進行技術改造可推動我國節能減(jiǎn)排(pái)步伐(fá),具體(tǐ)來講有如下幾個(gè)發展方向:一是加快燃煤小機組退役;二(èr)是(shì)通(tōng)過監控、檢修等技術設備的改進以及機、電、爐一(yī)體化控製技術和(hé)廠級自(zì)動化係統的推廣,提高電廠自動化水平;三是通過風粉監測、完(wán)善吹灰及在線分析(xī)係統等減少鍋(guō)爐漏風(fēng)和凝汽器泄漏;四(sì)是對10萬~30萬千瓦汽輪(lún)機組高、中、低壓缸通流部分等進行改造,提高效(xiào)率;五是采用轉動機械電機變頻改造等措施降(jiàng)低(dī)廠用電率;六(liù)是對火電機組利用等離子點火(huǒ)、少油點火、小油槍點火和低負(fù)荷穩燃等技(jì)術進行改(gǎi)造,減少燃油的(de)投用;六是推廣(guǎng)火電節水技術,包括循環冷(lěng)卻水濃縮倍率達到4.5以(yǐ)上(shàng)的處理技術及相關防腐技術、廢水處理回用技術和城市生活汙水(shuǐ)再生水再利用的深(shēn)度(dù)處理技術、更高濃度的水除(chú)灰技術、灰渣的幹除(chú)(幹輸、幹儲)和綜合利用技術、海水(shuǐ)及苦鹹水淡化技術(shù)、大型高效空冷技術、廢水零排放(fàng)技術、節(jiē)水型發電(diàn)係(xì)統和新型發電技術等。二、潔淨煤(méi)發電技術潔淨煤發電技術有利於提高發電效率、推動(dòng)環保和利用多品質資源。先進的煤炭燃燒發電技術主要包括:超臨界(jiè)與(yǔ)超超(chāo)臨界燃煤發電技術,大容量、高參數循環流化床技術,整(zhěng)體煤氣化聯合循環及多聯產技術等。潔淨(jìng)煤發電技術分析技術工藝特點國外現狀國內現狀未來(lái)發展超臨界/超超臨界燃煤發電在材料、設計、製造和商業應(yīng)用上已經成熟,可用率與亞臨界機組相當,發電效率42%~-47%。目前,全世界已投運的超臨界/超超臨界發(fā)電(diàn)機組約600台,其中美國約170台(tái),日本和歐洲各約60台,俄(é)羅斯(sī)及東歐國家約280台。2010年底(dǐ),全國在運百萬千瓦超超臨界火電機組達到33台,在建11台,運行數和在建數均是世界第一。在材料工業發展的支持下,超超臨界正朝(cháo)著(zhe)更大容量、更高壓力和溫度(dù)參數的技(jì)術方向發展,一些國家已經公(gōng)布了發展下一代超超臨界機組的計劃(huá),蒸汽初溫將提高(gāo)到700℃,再熱蒸汽溫度達到720℃,相應的壓力(lì)將(jiāng)從目前的30MPa左右提高到35-40MPa,機組淨熱效(xiào)率(lǜ)達到45%~50%。大容量、高參數循環(huán)流化(huà)床(CFB)低汙染排放、燃料適應性強(qiáng)、燃燒(shāo)效率高(gāo)和負荷適應性好(hǎo)。阿爾斯通成功開發300MWCFB、完成600MW超臨界CFB研發設計。福斯(sī)特惠勒能源工程公司研發了460MW超臨界CFB,2009年6月(yuè)完成性能試驗,轉入商運;現已完成600MW超臨界CFB研發。目前,我國已成為世界上CFB鍋爐台數(shù)最多、總裝機容量最大和發展速度最(zuì)快的國家,但現有CFB技術仍處於亞臨界參數水平,明顯落後於發達國家。容量擴大、提高燃燒效率、研製新型分離器及布置方式、控製N2O生成、向超(chāo)臨界/超超臨界參數發展、應用新的防磨(mó)和耐火材(cái)料等。整體煤氣化聯合循(xún)環(IGCC)及(jí)多聯產將煤氣(qì)化技(jì)術、煤氣淨化技術與高效聯合循(xún)環發電技術相結合的先進動力(lì)係統。發電效率高。國外已(yǐ)商(shāng)業示範(fàn)的250MW級煤基IGCC發電站,有美(měi)國的WabashRiver(265MW)和Tampa(250MW)、荷蘭的Buggenum(253MW)、西班牙的Puertollano(300MW)、日本的Nakoso(218.75MW)。我國(guó)華(huá)能天津IGCC電站(zhàn)示範工程將建設我國第一台250MW級IGCC發電機組,2009年正式開工,預計到2011年中期投入運行。除了燃氣輪機外,所有的設計和設(shè)備製(zhì)造全部由我國自主完成。IGCC技術將(jiāng)朝著大(dà)容量、高效率(lǜ)、低(dī)排放、低造價的方向發(fā)展;實現不同循環(huán)、不同技術、不同產品有機結合的多聯產,主要(yào)走勢(shì)是實(shí)現電-熱-液(yè)體燃料-民用煤氣-煤化(huà)工產(chǎn)品等(děng)的多目標、多聯產延伸和循環(huán);在實現(xiàn)近零脫硫、脫硝(xiāo)的同時,實現CO2的近零排放和CO2的捕集、封存和再利(lì)用。三、熱電聯產/熱電冷聯(lián)產熱電聯產(CHP)具有節約能源、改(gǎi)善環(huán)境、提高供熱質(zhì)量、增加電力供應等綜合效益。熱電聯產可充分利用電力生產過程中損(sǔn)失的(de)熱量,全(quán)球火電站(zhàn)平均熱效率為(wéi)35%~37%,而CHP一般可達75%~80%,較之高出40%以上,節能效果突出。從國外情況來看,截至2008年的統計,全球熱電聯產裝機容量約為330GW,占到電力(lì)裝(zhuāng)機總量的9%。歐洲的丹(dān)麥、芬蘭、荷蘭是領(lǐng)先國家,其中丹麥CHP裝機容量占到電力裝機容量的52%。從我國情況來看,至2007年底,我國60萬千瓦及以上CHP裝機容量9917萬千瓦,占同期(qī)全國火電機組裝機總量(liàng)的17.9%。從未來發(fā)展方向來看,一(yī)是用熱電(diàn)聯產集中供熱(rè)為(wéi)主的方式替代城市燃煤供熱小鍋(guō)爐,提高熱電聯產在供熱中的比例,擴大集中供熱範圍;二是燃煤熱電廠發(fā)展20萬千瓦以上的(de)大型CHP機組,城市附近的30萬千瓦以下純凝汽(qì)發電(diàn)機組改為CHP機組三是(shì)鼓勵建設(shè)熱電冷聯供機組;四(sì)是北方小城市和工(gōng)業開發區工業(yè)生產用熱建設背(bèi)壓式CHP機組熱電廠;五是建設(shè)分布式(shì)CHP和熱電冷聯供機組(zǔ);六是因地製宜建設低熱值燃料和秸稈等綜合利用CHP熱(rè)電廠。四、非化石能源發電技術大力發展包括水能、核能、風能等在內(nèi)的非化石能源發(fā)電技術是未來電力行業(yè)節(jiē)能減排(pái)的重要措施。未來10年我(wǒ)國將致力於調整以煤為主的能源結構,增加清潔能源(yuán)比重,使我國水電、核電(diàn)、風電等非化石(shí)能(néng)源占(zhàn)一次能源消費總量的比重由目前的僅為8.3%,提高至2015年的11.4%,再到2020年實現我國向國際社會承諾的15%。非化石能源發電技術發展(zhǎn)分析技術(shù)工藝特點國外現狀國(guó)內現狀(zhuàng)未(wèi)來發展水電目前發展比較成熟的可再生能源截至2009年底,全球水電裝機達到980GW,發電(diàn)量占到總(zǒng)電量的16%(2008年)。發(fā)達國家地區水電開(kāi)發率很高,如(rú)歐洲水電開發率達到75%,北美達到69%。截至2010年底,全國水電裝機超過2.1億千瓦,占電力總裝機的22%。但中國水電開發率偏低,僅占技術可開發總量的32%、經濟可開發總量的(de)43%。在做好生態保護和移民安置(zhì)的前提下積極開發水電。核電能源密度高,發電經濟性好,無(wú)溫室氣體(tǐ)排放。截至2010年底,全球30個國家(jiā)共建有442座核電(diàn)機組(zǔ),裝機總量375GW,發電量占到總電量的13%(2008年(nián))。美國(guó)、法國(guó)、日本是主要的核電技術出口國。截至2010年底,核(hé)電總(zǒng)裝(zhuāng)機達到1080萬千瓦,核電在建機組(zǔ)28台3097萬千瓦,在建(jiàn)規模世界第一。但我國核電裝機比重僅為2%,遠低於世界16%的(de)平(píng)均水(shuǐ)平。核電發展確保安全高效,妥善解決乏燃料後處(chù)理和核廢料安全處置問題,實現第三代核電(diàn)技術全麵自主化(huà),加強第四代核能(néng)係統(tǒng)研究(jiū)。風電、太陽能發電等可再生能源發電間歇式可再生能源,蘊藏量大,分布廣泛,技術相對成熟,發展速(sù)度快。截至(zhì)2010年底,全球風電裝機(jī)總量達到194.4GW,發電量占到總電量的(de)1%(2008年)。海(hǎi)上風能開發成為新的熱點。單機容量不(bú)斷增大,5MW風力渦輪機已投入(rù)使用。截至2009年底,全球太陽能並網光伏發電裝(zhuāng)機總量達到21GW,歐(ōu)洲、日本、美國居於領(lǐng)先地位。2010年風電新增並網裝機1399萬(wàn)千瓦,累計並網裝機3107萬千瓦,裝(zhuāng)機規模(mó)僅次於美國,居全球第二,風機零部件質量(liàng)和機組設計(jì)方(fāng)麵與(yǔ)先進國家(jiā)仍存差距。截至2009年底,我國太陽(yáng)能並網光(guāng)伏發電裝機總量達到0.4GW。我國矽太陽電池產量占到(dào)世界總產量的一半,但存在著"兩頭在外"、"原料波動"、"競爭(zhēng)無序"等問題。有序發展可再生能源發電,解決可再生能源發電的並網以及可再生能源電源與電(diàn)網之間的影響問題(tí)(如應(yīng)用儲能技術(shù)),提高關(guān)鍵核心技術自主化程度。五、智能電網技術建設智能電(diàn)網在客觀上為調整、優化電力和能源結構提供了有利條件和機遇(yù),並且可為電力企業提高運行效率(lǜ)及(jí)可靠性、降低成本。通過對電力生產、輸配(pèi)、用電各個環節的優化管理,可以節省電費、實現智能管理、具(jù)有更強的可靠性和使用效率、增加(jiā)可(kě)再生能源的使用、支持混合(hé)動力車的(de)接入(rù)等。從全球範圍來看,20世紀(jì)80年代以來,屬於(yú)當前智能電網範疇的一些技術(shù)如(rú)電子控製(zhì)、數字化計量和(hé)監控開始得到應用。20世紀90年代中後期,人們將適應未(wèi)來需要的現代化電網作為一個整體開始進行全麵係統的研究,一些電力公(gōng)用事業(yè)機構在(zài)小範圍內對電網進行(háng)改造和升級,以獲(huò)取實踐經(jīng)驗,提高運營績效。2008年(nián)全球(qiú)經濟危機後,世界各主(zhǔ)要(yào)國家紛紛加大了智能電網建設的力度,並投入(rù)大(dà)量公共資金予以(yǐ)扶持,將其提升到(dào)國家能源、環境與經濟可持續發展戰略的高度來全力推行(háng)。目前,國際電氣和(hé)電子工程師(shī)協會(IEEE)、國際(jì)電工委員會(IEC)和美(měi)國國家標準與技術(shù)研究院(NIST)等組織機(jī)構已經或正在加緊製定與智能電網相(xiàng)關的國際標準。我國國家電網公司以"堅強(qiáng)智能電網"為目標(biāo),提出了到2020年的三階段發展規劃,提出建設以(yǐ)特高壓為骨幹網架、各級電網協調發展的堅強智能電網。過去兩年,國家電網全麵推進智能電網試點工程建設,全麵啟動了21類228項試點工程,製定了15項智能變電站標準(zhǔn),已經建成陝(shǎn)西750千伏、延安(ān)、江蘇220千伏等8個智能變電站(zhàn)。加快(kuài)技(jì)術標準製定和關鍵設備的研(yán)發應用,加強(qiáng)清潔能源發電並網技(jì)術研究,提高電網優化配置能力(lì),研發重點領域集(jí)中在智能(néng)化電力電子設備、智能化傳(chuán)感技術、可再生能(néng)源並網、儲能技(jì)術(shù)和分布式(shì)能源。

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