一紊服、煤電排放占我國碳排放的最大份額
國際能源署在其《2050年能源零排放路線圖報告》中指出,CO2排放的重點能源行業(yè)是電力胸竞、工業(yè)欺嗤、交通和建筑這四大領(lǐng)域,并且強調(diào)卫枝,電力領(lǐng)域應(yīng)是全球最先實現(xiàn)零碳化的重點排放領(lǐng)域煎饼。報告提出了到2040年,全球煤電從能效最低的亞臨界機組開始校赤,燃煤電廠將逐步被完全淘汰的路線圖吆玖。我國的燃煤發(fā)電的總裝機容量到2021年已達11億千瓦,雖然其占比已經(jīng)降低至50%以下马篮,但煤電的發(fā)電量占比仍然超過60%沾乘。2020 年我國碳排放總量113億噸,其中能源領(lǐng)域碳排放99億噸诽泪,占比88%杰赴;全國火電發(fā)電量為53300億度,碳排放實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)為51.2億噸挂闺,占當(dāng)年我國CO2總排放量比重的51.76%便金。況且,隨著工業(yè)化轮贫、城鎮(zhèn)化深入推進断克,我國能源消費總量將在 2030 年前后達峰后,電力需求仍將持續(xù)增長蛛跛。嚴(yán)峻的現(xiàn)實是抑琳,要實現(xiàn)碳達峰和碳中和,能源是主戰(zhàn)場膝班,煤電減碳是主力軍头位。不首先實現(xiàn)煤電大幅度減碳,“雙碳”目標(biāo)是不可能達到的庇晤。
二虱硝、無可替代
根據(jù)我國電力發(fā)展規(guī)劃,到2030年厕氨,可再生的風(fēng)電和太陽能發(fā)電的總裝機容量將達到12億千瓦以上进每,但在“雙碳目標(biāo)”和建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的推動下,預(yù)計到2030年命斧,新能源裝機將大大超過原規(guī)劃而會達到17億千瓦以上田晚。但是必須看到嘱兼,風(fēng)電和太陽能發(fā)電有著不可忽視的短板,那就是“不可控”贤徒, 是一個不穩(wěn)定的間歇電源芹壕。其裝機的發(fā)電能力嚴(yán)重受限于晝夜日照、季節(jié)變化接奈、天氣陰晴踢涌、風(fēng)力大小等自然氣象條件的限制。據(jù)報道序宦,2019年在全國非化石能源發(fā)電量占比僅為32.6%情況下睁壁,風(fēng)電和光電就已經(jīng)普遍面臨并網(wǎng)難、消納難互捌、調(diào)度難等問題癌割。2021年2月,美國德克薩斯州因嚴(yán)寒天氣茵沾,全州電網(wǎng)在4分鐘內(nèi)完全崩潰窟怪。450萬戶家庭和大量企業(yè)失去電力;長達數(shù)天的斷電造成近百人死亡负腻。其中一個主要原因伐藕,是已占相當(dāng)產(chǎn)能比的風(fēng)電和光伏電源,因風(fēng)葉凍結(jié)和連續(xù)陰霾天氣而無法出力粤段。我國去冬今春南方數(shù)省頻繁拉閘限電肝芯,則是因降雨少影響水力發(fā)電,以及風(fēng)幢剂、光條件差影響到風(fēng)電和光伏電的正常運行智贰。
實際上,我國現(xiàn)有的大型煤電機組在我國電力生產(chǎn)中的基礎(chǔ)支撐作用將難以替代凳赃。首先涣母,我國煤電為主的電源結(jié)構(gòu)是我國缺油少氣、煤炭豐富的資源稟賦特點決定的撕贞,是建國以來70多年更耻,尤其是近30多年來全國電力戰(zhàn)線廣大干部職工和技術(shù)人員,經(jīng)過自力更生艱苦奮斗捏膨、引進消化吸收國外先進技術(shù)秧均、大膽積極創(chuàng)新建立起來的,形成了一個世界最大和領(lǐng)先号涯、布局合理目胡、穩(wěn)定可靠的煤電生產(chǎn)和電力輸送配置的巨大系統(tǒng),強有力保障和支撐了國家的能源安全、生產(chǎn)和社會發(fā)展誉己、人民生活水平不斷提高的需要眉尸。我國已經(jīng)成為世界煤電生產(chǎn)最強國,這個歷史過程和結(jié)果具有巨大的慣性巨双,改變起來絕非短期噪猾,更非一朝一夕之功。
隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和城市化進程筑累,電力需求側(cè)的結(jié)構(gòu)性變化明顯畏妖,負荷不穩(wěn)定和變化幅度增加劇烈,要求發(fā)電側(cè)具有深度隨動的主動性宗揣,電網(wǎng)的調(diào)度調(diào)節(jié)高度靈活。如上所述坠汹,風(fēng)電和光伏發(fā)電在目前大規(guī)模儲能技術(shù)未獲突破的情況下芍摩,完全不能滿足這些要求,而我國大型煤電系統(tǒng)則能適應(yīng)需求側(cè)的變化逻烛。
如前所述宪隅,我國已建成的大容量超(超)臨界參數(shù)和亞臨界參數(shù)機組的總?cè)萘坑?.73億千瓦,這些機組及其配套設(shè)施潭拖、輸配電系統(tǒng)的資產(chǎn)總量高達數(shù)以10萬億人民幣赫丈。這筆龐大的資產(chǎn)是國家和人民長期奮斗積累起來的財富。這些機組服役時間大都不長厦螟,正當(dāng)“青春”和“年富力強”的好年華官溜,決不能輕易地讓它們以“低碳轉(zhuǎn)型”的名義提前退役,造成不可挽回的巨大損失癣二。如果以全新的生產(chǎn)牵字、儲能(目前還沒有成熟的技術(shù))和不穩(wěn)定的風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)來替換上述煤電系統(tǒng)的電量生產(chǎn)能力,其投資和運行成本的高企將可想而知哥谷。
三岸夯、生物質(zhì)與煤耦合發(fā)電是煤電
生物質(zhì)發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源電力一樣们妥,都是(近)零碳排放的電力生產(chǎn)方式猜扮,而且還具有風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電所沒有的優(yōu)勢:即在自然界,年度再生的農(nóng)监婶、林剩余物資源量比較穩(wěn)定旅赢;燃料可以運輸、儲存以便常年均衡使用惑惶。利用大型高效燃煤機組混燒生物質(zhì)燃料發(fā)電鲜漩,是國際上實現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電的一種先進技術(shù)。不僅比現(xiàn)有的生物質(zhì)直燃發(fā)電(一般為中、小發(fā)電廠)的發(fā)電效率高孕似,而且可以明顯降低煤電機組的碳排放量踩娘,提高煤—生物質(zhì)耦合發(fā)電的靈活性,加強煤電生產(chǎn)的可持續(xù)性喉祭,是煤電走向低碳化一條現(xiàn)實可行养渴、也是唯一的路徑。
國際上在大型燃煤發(fā)電廠中采用生物質(zhì)混燒技術(shù)抛惶,源于1997年12月在日本京都通過的《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》伍茎。該議定書的目的,是限制發(fā)達國家二氧化碳的排放量以抑制全球氣候變化衡蟹。自那時以來已清,發(fā)達國家尤其是歐盟國家,就開始在法規(guī)政策和技術(shù)上采取各種措施以降低煤電的碳排放镇弄。其中最主要的技術(shù)卷霜,就是采用燃煤與生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電。生物質(zhì)混燒技術(shù)逐步成熟起來后纽肄,得到了很好的推廣和應(yīng)用遗渊。
四、英國和丹麥關(guān)閉煤電的底氣
以丹麥為例夹村。2017年什异,現(xiàn)代生物能源已經(jīng)占到可再生能源的近七成(69%)。其最主要的貢獻袒兵,是在熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域以生物質(zhì)燃料特別是生物質(zhì)成型顆粒燃料替代煤炭毙驯。由于在技術(shù)上解決了多摻富含鉀和氯的秸稈易產(chǎn)生鍋爐結(jié)焦的問題,1992年灾测,功率為7.8萬千瓦的midkraft發(fā)電廠使用秸稈與煤混燃發(fā)電即已達到50%:50%的比例尔苦,年消化秸稈7萬噸。1999年行施,丹麥已實現(xiàn)使用120萬噸秸稈(占全國年產(chǎn)秸稈350萬噸近三成)及20萬噸木切片與煤混燃發(fā)電的目標(biāo)(原料不足部分進口)允坚。丹麥能源信息署(EnergiNet) 估計,生物質(zhì)能已占到全國發(fā)電能源消費量的四分之一以上蛾号;并預(yù)計稠项,隨著越來越多的生物質(zhì)(包括沼氣)熱電聯(lián)產(chǎn)項目投產(chǎn),到2026年這個數(shù)字將提高為57%鲜结。英國則是在在強有力的激勵政策推動下展运,從上世紀(jì)末起,煤電生物質(zhì)耦合發(fā)電得到強勁的發(fā)展精刷。經(jīng)過20多年的煤電廠生物質(zhì)耦合混燒燃煤發(fā)電的實踐拗胜,最終使英國所有的大型燃煤電廠全部改造成為生物質(zhì)混燒蔗候。最典型的是英國裝機容量最大Drax電廠。該電廠共裝有6臺66萬千瓦燃煤機組埂软。從2003年在一臺機組上改造混燒5%的生物質(zhì)開始矫撤,不斷增加生物質(zhì)混燒比,直至全部煤電機組均改造成生物質(zhì)混燒聪供,最終于2018年實現(xiàn)了4臺66萬千瓦煤電機組100%燃燒生物質(zhì)顆粒燃料赃勺。成為世界上最大的生物質(zhì)燃料火電廠。與此同時蜒且,該廠通過國內(nèi)外兩個市場筝妥,解決了年需1000萬噸生物質(zhì)顆粒燃料的供給問題。因此尤喂,根據(jù)他們的經(jīng)驗屋问,大型燃煤機組進行煤—生物質(zhì)混燃發(fā)電在技術(shù)上是十分成熟的,為我國煤電行業(yè)借鑒國際經(jīng)驗實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型展示了一條康莊大道辽奥。而且我國大型燃煤機組的特殊優(yōu)勢是可以使煤—生物質(zhì)混燒發(fā)電如虎添翼籍囱。其優(yōu)勢之一是我國的燃煤機組世界最高供電效率和最低供電煤耗,其二具有深度調(diào)峰的負荷調(diào)節(jié)技術(shù)砍绞, 使機組負荷調(diào)節(jié)范圍達到100%—20%,第三是煙塵策冕、SO2冲杀、NOX等常規(guī)大氣污染物都能達到超低排放。
1. “綠色”發(fā)電指標(biāo)睹酌,即規(guī)定所有發(fā)電公司必須完成一定指標(biāo)的碳零排放發(fā)電量权谁;
3. 完不成“綠色”發(fā)電“指標(biāo)的予以懲罰;
正因為有了如此的成功變革憋沿,英國和丹麥才有底氣正式宣布旺芽,將分別在2025年和2030年,全部關(guān)閉所有的煤電廠辐啄。丹麥和英國等國的經(jīng)驗表明采章,燃煤火電廠要實現(xiàn)通過煤-生物質(zhì)混燒達到低碳發(fā)展的目的,必須具備三個條件:
2壶辜、建立可靠的生物質(zhì)燃料的供給市場悯舟;
而前提條件則是,必須要有足夠而且比較穩(wěn)定的生物質(zhì)燃料供應(yīng)砸民。在生物原料資源方面抵怎,我國有著不可忽視的優(yōu)勢。
中國的國情決定岭参,我們不可能像歐美國家那樣大量進口生物質(zhì)能的原料反惕。因此赶马,決定我國當(dāng)前和今后大規(guī)模應(yīng)用生物質(zhì)能的關(guān)鍵,首先是資源量潛力马怎,其次是將理論資源潛力轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H應(yīng)用的能力既屋。
我們對邊際土地種植能源植物的巨大潛力的精確測算結(jié)果是,適宜種植能源植物(灌木骤扰,草類)的3類邊際土地即灌木林滨锯、疏林地和低覆蓋度草地,面積合計為1.79億公頃胜姥;以1公里柵格為單位站么,先計算出180萬個土地單位的凈初級生產(chǎn)力(NPP),而后折算為能源植物的生物量和地上部(可利用)生物量裤谆,再折算為能量惨译。將年能源植物能量加上估算的可利用年有機廢棄物(包括農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物兢假、畜禽糞便一黄、林業(yè)撫育、采伐和加工剩余物援雇、城市生活垃圾矛渴、工業(yè)廢水/生活污水和餐飲廢油)折能量,得到年生物質(zhì)能總資源量為9.56億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(考慮到畜禽糞便惫搏、廢具温、污水和廢油不適宜耦合發(fā)電,發(fā)電可用生物質(zhì)資源量為5.69 噸標(biāo)準(zhǔn)煤)筐赔。需要強調(diào)指出的是铣猩,該資源潛力是能源植物在完全自然(生長)條件下的情況。如果人工種植茴丰,必然會增加投入(水达皿、肥,選種等)和管理贿肩,則能源植物的生物量和能源潛力將可翻一峦椰、兩番甚至更多。與此同時汰规,隨著生產(chǎn)和生活水平的不斷提高们何,城鄉(xiāng)有機垃圾的資源量也還會繼續(xù)增加。擴大造林面積也將增加“三剩物”的產(chǎn)出犁谓。因此箭烦,屆時生物質(zhì)可利用的年資源量將超過20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而當(dāng)前我國用于發(fā)電的燃煤量每年約折合為16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤叫逸。
而如果換一個角度看苛豺,這樣一個年總產(chǎn)值超萬億元的巨大支柱型產(chǎn)業(yè)和市場乾乘,包括極其大量的勞動力崗位,恰恰是振興鄉(xiāng)村的急需翅昏。一些生物質(zhì)直燃電廠前幾年參與扶貧攻堅的實踐已證明牺独,農(nóng)村存在大量廢棄的和無人收獲的農(nóng)、林有機物访芙。只要設(shè)立常年的收購站谬堕,一個弱勞力甚至殘疾人,靠收集出售這些原料薯替,年收入也能上萬元甚至數(shù)萬元沈论。
六、對我國高質(zhì)量低碳發(fā)電的幾點建議
1. 首先是采用已經(jīng)經(jīng)過示范運行的煤電升級改造創(chuàng)新技術(shù)救辖,對現(xiàn)有在役的煤電機組進行升級改造簿煌,除了將落后低效率高煤耗的機組進行淘汰外,對所有在役的煤電機組鉴吹,包括30萬千瓦姨伟、60萬千瓦和100萬千瓦等級的亞臨界、超臨界和超超臨界機組豆励,制定具體的供電煤耗要求和碳排放強度標(biāo)準(zhǔn)夺荒,以及靈活性低負荷性能要求,限時完成良蒸,否則不許上網(wǎng)運行技扼。力爭在“十四五”期間盡可能完成對所有在役的煤電機組的升級改造。實現(xiàn)在役煤電機組的高效和低煤耗發(fā)展诚啃,實際上這是實現(xiàn)煤電與生物質(zhì)耦合發(fā)電的基礎(chǔ)和前提淮摔。
3. 制定系列政策私沮,推進在邊際土地上種植灌木始赎、草類等能源植物以及有林地的改造,建立農(nóng)仔燕、林廢棄物和能源植物收造垛、儲、運和初加工的產(chǎn)業(yè)鏈低腕。推動建立全國性的生物質(zhì)燃料供需市場杰泡。生物質(zhì)發(fā)電利用由小型直燃發(fā)電廠逐漸轉(zhuǎn)為以大型燃煤電廠混燒利用為主。
對煤電高質(zhì)量低碳發(fā)展提出三步走的建議:即進一步淘汰煤電的落后產(chǎn)能颖怕;對仍然需要繼續(xù)服役的非最先進機組自身的升級改造朋丢;大型高效煤電機組生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電和推進CCUS技術(shù)的研發(fā)和利用。其中剔撮,首先是對在役機組的升級改造请癣,以進一步降低煤耗減排二氧化碳薛对;二是使煤電的生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電起到承上啟下的作用,在煤電自身通過創(chuàng)新改造成為高效率低煤耗靈活性機組的基礎(chǔ)上砍倾,再進一步降低其碳排放深冶。這樣就能創(chuàng)造一個時間窗口,為采用CCUS等技術(shù)最終實現(xiàn)煤電的碳零排放打下基礎(chǔ)乎叫。而我國推動發(fā)展煤和生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電的關(guān)鍵欧陋,是“完善綠色低碳政策和市場體系”,“制定和實施相應(yīng)的扶持激勵生物質(zhì)混燒政策”和“建立和發(fā)展生物質(zhì)燃料的供需市場體系语但,實現(xiàn)國內(nèi)和國際兩個生物質(zhì)顆粒燃料市場的雙循環(huán)”邪蛔。我們相信,只要堅定地按照黨中央和習(xí)近平總書記關(guān)于“3060”雙碳目標(biāo)的戰(zhàn)略決策的一系列指示和要求竞川,千方百計走煤電低碳發(fā)展的道路店溢,我們的目標(biāo)就一定會實現(xiàn)。
國際能源署在其《2050年能源零排放路線圖報告》中指出,CO2排放的重點能源行業(yè)是電力胸竞、工業(yè)欺嗤、交通和建筑這四大領(lǐng)域,并且強調(diào)卫枝,電力領(lǐng)域應(yīng)是全球最先實現(xiàn)零碳化的重點排放領(lǐng)域煎饼。報告提出了到2040年,全球煤電從能效最低的亞臨界機組開始校赤,燃煤電廠將逐步被完全淘汰的路線圖吆玖。我國的燃煤發(fā)電的總裝機容量到2021年已達11億千瓦,雖然其占比已經(jīng)降低至50%以下马篮,但煤電的發(fā)電量占比仍然超過60%沾乘。2020 年我國碳排放總量113億噸,其中能源領(lǐng)域碳排放99億噸诽泪,占比88%杰赴;全國火電發(fā)電量為53300億度,碳排放實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)為51.2億噸挂闺,占當(dāng)年我國CO2總排放量比重的51.76%便金。況且,隨著工業(yè)化轮贫、城鎮(zhèn)化深入推進断克,我國能源消費總量將在 2030 年前后達峰后,電力需求仍將持續(xù)增長蛛跛。嚴(yán)峻的現(xiàn)實是抑琳,要實現(xiàn)碳達峰和碳中和,能源是主戰(zhàn)場膝班,煤電減碳是主力軍头位。不首先實現(xiàn)煤電大幅度減碳,“雙碳”目標(biāo)是不可能達到的庇晤。
二虱硝、無可替代
根據(jù)我國電力發(fā)展規(guī)劃,到2030年厕氨,可再生的風(fēng)電和太陽能發(fā)電的總裝機容量將達到12億千瓦以上进每,但在“雙碳目標(biāo)”和建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的推動下,預(yù)計到2030年命斧,新能源裝機將大大超過原規(guī)劃而會達到17億千瓦以上田晚。但是必須看到嘱兼,風(fēng)電和太陽能發(fā)電有著不可忽視的短板,那就是“不可控”贤徒, 是一個不穩(wěn)定的間歇電源芹壕。其裝機的發(fā)電能力嚴(yán)重受限于晝夜日照、季節(jié)變化接奈、天氣陰晴踢涌、風(fēng)力大小等自然氣象條件的限制。據(jù)報道序宦,2019年在全國非化石能源發(fā)電量占比僅為32.6%情況下睁壁,風(fēng)電和光電就已經(jīng)普遍面臨并網(wǎng)難、消納難互捌、調(diào)度難等問題癌割。2021年2月,美國德克薩斯州因嚴(yán)寒天氣茵沾,全州電網(wǎng)在4分鐘內(nèi)完全崩潰窟怪。450萬戶家庭和大量企業(yè)失去電力;長達數(shù)天的斷電造成近百人死亡负腻。其中一個主要原因伐藕,是已占相當(dāng)產(chǎn)能比的風(fēng)電和光伏電源,因風(fēng)葉凍結(jié)和連續(xù)陰霾天氣而無法出力粤段。我國去冬今春南方數(shù)省頻繁拉閘限電肝芯,則是因降雨少影響水力發(fā)電,以及風(fēng)幢剂、光條件差影響到風(fēng)電和光伏電的正常運行智贰。
實際上,我國現(xiàn)有的大型煤電機組在我國電力生產(chǎn)中的基礎(chǔ)支撐作用將難以替代凳赃。首先涣母,我國煤電為主的電源結(jié)構(gòu)是我國缺油少氣、煤炭豐富的資源稟賦特點決定的撕贞,是建國以來70多年更耻,尤其是近30多年來全國電力戰(zhàn)線廣大干部職工和技術(shù)人員,經(jīng)過自力更生艱苦奮斗捏膨、引進消化吸收國外先進技術(shù)秧均、大膽積極創(chuàng)新建立起來的,形成了一個世界最大和領(lǐng)先号涯、布局合理目胡、穩(wěn)定可靠的煤電生產(chǎn)和電力輸送配置的巨大系統(tǒng),強有力保障和支撐了國家的能源安全、生產(chǎn)和社會發(fā)展誉己、人民生活水平不斷提高的需要眉尸。我國已經(jīng)成為世界煤電生產(chǎn)最強國,這個歷史過程和結(jié)果具有巨大的慣性巨双,改變起來絕非短期噪猾,更非一朝一夕之功。
隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和城市化進程筑累,電力需求側(cè)的結(jié)構(gòu)性變化明顯畏妖,負荷不穩(wěn)定和變化幅度增加劇烈,要求發(fā)電側(cè)具有深度隨動的主動性宗揣,電網(wǎng)的調(diào)度調(diào)節(jié)高度靈活。如上所述坠汹,風(fēng)電和光伏發(fā)電在目前大規(guī)模儲能技術(shù)未獲突破的情況下芍摩,完全不能滿足這些要求,而我國大型煤電系統(tǒng)則能適應(yīng)需求側(cè)的變化逻烛。
如前所述宪隅,我國已建成的大容量超(超)臨界參數(shù)和亞臨界參數(shù)機組的總?cè)萘坑?.73億千瓦,這些機組及其配套設(shè)施潭拖、輸配電系統(tǒng)的資產(chǎn)總量高達數(shù)以10萬億人民幣赫丈。這筆龐大的資產(chǎn)是國家和人民長期奮斗積累起來的財富。這些機組服役時間大都不長厦螟,正當(dāng)“青春”和“年富力強”的好年華官溜,決不能輕易地讓它們以“低碳轉(zhuǎn)型”的名義提前退役,造成不可挽回的巨大損失癣二。如果以全新的生產(chǎn)牵字、儲能(目前還沒有成熟的技術(shù))和不穩(wěn)定的風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)來替換上述煤電系統(tǒng)的電量生產(chǎn)能力,其投資和運行成本的高企將可想而知哥谷。
三岸夯、生物質(zhì)與煤耦合發(fā)電是煤電
生物質(zhì)發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等可再生能源電力一樣们妥,都是(近)零碳排放的電力生產(chǎn)方式猜扮,而且還具有風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電所沒有的優(yōu)勢:即在自然界,年度再生的農(nóng)监婶、林剩余物資源量比較穩(wěn)定旅赢;燃料可以運輸、儲存以便常年均衡使用惑惶。利用大型高效燃煤機組混燒生物質(zhì)燃料發(fā)電鲜漩,是國際上實現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電的一種先進技術(shù)。不僅比現(xiàn)有的生物質(zhì)直燃發(fā)電(一般為中、小發(fā)電廠)的發(fā)電效率高孕似,而且可以明顯降低煤電機組的碳排放量踩娘,提高煤—生物質(zhì)耦合發(fā)電的靈活性,加強煤電生產(chǎn)的可持續(xù)性喉祭,是煤電走向低碳化一條現(xiàn)實可行养渴、也是唯一的路徑。
國際上在大型燃煤發(fā)電廠中采用生物質(zhì)混燒技術(shù)抛惶,源于1997年12月在日本京都通過的《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》伍茎。該議定書的目的,是限制發(fā)達國家二氧化碳的排放量以抑制全球氣候變化衡蟹。自那時以來已清,發(fā)達國家尤其是歐盟國家,就開始在法規(guī)政策和技術(shù)上采取各種措施以降低煤電的碳排放镇弄。其中最主要的技術(shù)卷霜,就是采用燃煤與生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電。生物質(zhì)混燒技術(shù)逐步成熟起來后纽肄,得到了很好的推廣和應(yīng)用遗渊。
四、英國和丹麥關(guān)閉煤電的底氣
以丹麥為例夹村。2017年什异,現(xiàn)代生物能源已經(jīng)占到可再生能源的近七成(69%)。其最主要的貢獻袒兵,是在熱電聯(lián)產(chǎn)領(lǐng)域以生物質(zhì)燃料特別是生物質(zhì)成型顆粒燃料替代煤炭毙驯。由于在技術(shù)上解決了多摻富含鉀和氯的秸稈易產(chǎn)生鍋爐結(jié)焦的問題,1992年灾测,功率為7.8萬千瓦的midkraft發(fā)電廠使用秸稈與煤混燃發(fā)電即已達到50%:50%的比例尔苦,年消化秸稈7萬噸。1999年行施,丹麥已實現(xiàn)使用120萬噸秸稈(占全國年產(chǎn)秸稈350萬噸近三成)及20萬噸木切片與煤混燃發(fā)電的目標(biāo)(原料不足部分進口)允坚。丹麥能源信息署(EnergiNet) 估計,生物質(zhì)能已占到全國發(fā)電能源消費量的四分之一以上蛾号;并預(yù)計稠项,隨著越來越多的生物質(zhì)(包括沼氣)熱電聯(lián)產(chǎn)項目投產(chǎn),到2026年這個數(shù)字將提高為57%鲜结。英國則是在在強有力的激勵政策推動下展运,從上世紀(jì)末起,煤電生物質(zhì)耦合發(fā)電得到強勁的發(fā)展精刷。經(jīng)過20多年的煤電廠生物質(zhì)耦合混燒燃煤發(fā)電的實踐拗胜,最終使英國所有的大型燃煤電廠全部改造成為生物質(zhì)混燒蔗候。最典型的是英國裝機容量最大Drax電廠。該電廠共裝有6臺66萬千瓦燃煤機組埂软。從2003年在一臺機組上改造混燒5%的生物質(zhì)開始矫撤,不斷增加生物質(zhì)混燒比,直至全部煤電機組均改造成生物質(zhì)混燒聪供,最終于2018年實現(xiàn)了4臺66萬千瓦煤電機組100%燃燒生物質(zhì)顆粒燃料赃勺。成為世界上最大的生物質(zhì)燃料火電廠。與此同時蜒且,該廠通過國內(nèi)外兩個市場筝妥,解決了年需1000萬噸生物質(zhì)顆粒燃料的供給問題。因此尤喂,根據(jù)他們的經(jīng)驗屋问,大型燃煤機組進行煤—生物質(zhì)混燃發(fā)電在技術(shù)上是十分成熟的,為我國煤電行業(yè)借鑒國際經(jīng)驗實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型展示了一條康莊大道辽奥。而且我國大型燃煤機組的特殊優(yōu)勢是可以使煤—生物質(zhì)混燒發(fā)電如虎添翼籍囱。其優(yōu)勢之一是我國的燃煤機組世界最高供電效率和最低供電煤耗,其二具有深度調(diào)峰的負荷調(diào)節(jié)技術(shù)砍绞, 使機組負荷調(diào)節(jié)范圍達到100%—20%,第三是煙塵策冕、SO2冲杀、NOX等常規(guī)大氣污染物都能達到超低排放。
1. “綠色”發(fā)電指標(biāo)睹酌,即規(guī)定所有發(fā)電公司必須完成一定指標(biāo)的碳零排放發(fā)電量权谁;
3. 完不成“綠色”發(fā)電“指標(biāo)的予以懲罰;
正因為有了如此的成功變革憋沿,英國和丹麥才有底氣正式宣布旺芽,將分別在2025年和2030年,全部關(guān)閉所有的煤電廠辐啄。丹麥和英國等國的經(jīng)驗表明采章,燃煤火電廠要實現(xiàn)通過煤-生物質(zhì)混燒達到低碳發(fā)展的目的,必須具備三個條件:
2壶辜、建立可靠的生物質(zhì)燃料的供給市場悯舟;
而前提條件則是,必須要有足夠而且比較穩(wěn)定的生物質(zhì)燃料供應(yīng)砸民。在生物原料資源方面抵怎,我國有著不可忽視的優(yōu)勢。
中國的國情決定岭参,我們不可能像歐美國家那樣大量進口生物質(zhì)能的原料反惕。因此赶马,決定我國當(dāng)前和今后大規(guī)模應(yīng)用生物質(zhì)能的關(guān)鍵,首先是資源量潛力马怎,其次是將理論資源潛力轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H應(yīng)用的能力既屋。
我們對邊際土地種植能源植物的巨大潛力的精確測算結(jié)果是,適宜種植能源植物(灌木骤扰,草類)的3類邊際土地即灌木林滨锯、疏林地和低覆蓋度草地,面積合計為1.79億公頃胜姥;以1公里柵格為單位站么,先計算出180萬個土地單位的凈初級生產(chǎn)力(NPP),而后折算為能源植物的生物量和地上部(可利用)生物量裤谆,再折算為能量惨译。將年能源植物能量加上估算的可利用年有機廢棄物(包括農(nóng)作物秸稈、農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物兢假、畜禽糞便一黄、林業(yè)撫育、采伐和加工剩余物援雇、城市生活垃圾矛渴、工業(yè)廢水/生活污水和餐飲廢油)折能量,得到年生物質(zhì)能總資源量為9.56億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(考慮到畜禽糞便惫搏、廢具温、污水和廢油不適宜耦合發(fā)電,發(fā)電可用生物質(zhì)資源量為5.69 噸標(biāo)準(zhǔn)煤)筐赔。需要強調(diào)指出的是铣猩,該資源潛力是能源植物在完全自然(生長)條件下的情況。如果人工種植茴丰,必然會增加投入(水达皿、肥,選種等)和管理贿肩,則能源植物的生物量和能源潛力將可翻一峦椰、兩番甚至更多。與此同時汰规,隨著生產(chǎn)和生活水平的不斷提高们何,城鄉(xiāng)有機垃圾的資源量也還會繼續(xù)增加。擴大造林面積也將增加“三剩物”的產(chǎn)出犁谓。因此箭烦,屆時生物質(zhì)可利用的年資源量將超過20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而當(dāng)前我國用于發(fā)電的燃煤量每年約折合為16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤叫逸。
而如果換一個角度看苛豺,這樣一個年總產(chǎn)值超萬億元的巨大支柱型產(chǎn)業(yè)和市場乾乘,包括極其大量的勞動力崗位,恰恰是振興鄉(xiāng)村的急需翅昏。一些生物質(zhì)直燃電廠前幾年參與扶貧攻堅的實踐已證明牺独,農(nóng)村存在大量廢棄的和無人收獲的農(nóng)、林有機物访芙。只要設(shè)立常年的收購站谬堕,一個弱勞力甚至殘疾人,靠收集出售這些原料薯替,年收入也能上萬元甚至數(shù)萬元沈论。
六、對我國高質(zhì)量低碳發(fā)電的幾點建議
1. 首先是采用已經(jīng)經(jīng)過示范運行的煤電升級改造創(chuàng)新技術(shù)救辖,對現(xiàn)有在役的煤電機組進行升級改造簿煌,除了將落后低效率高煤耗的機組進行淘汰外,對所有在役的煤電機組鉴吹,包括30萬千瓦姨伟、60萬千瓦和100萬千瓦等級的亞臨界、超臨界和超超臨界機組豆励,制定具體的供電煤耗要求和碳排放強度標(biāo)準(zhǔn)夺荒,以及靈活性低負荷性能要求,限時完成良蒸,否則不許上網(wǎng)運行技扼。力爭在“十四五”期間盡可能完成對所有在役的煤電機組的升級改造。實現(xiàn)在役煤電機組的高效和低煤耗發(fā)展诚啃,實際上這是實現(xiàn)煤電與生物質(zhì)耦合發(fā)電的基礎(chǔ)和前提淮摔。
3. 制定系列政策私沮,推進在邊際土地上種植灌木始赎、草類等能源植物以及有林地的改造,建立農(nóng)仔燕、林廢棄物和能源植物收造垛、儲、運和初加工的產(chǎn)業(yè)鏈低腕。推動建立全國性的生物質(zhì)燃料供需市場杰泡。生物質(zhì)發(fā)電利用由小型直燃發(fā)電廠逐漸轉(zhuǎn)為以大型燃煤電廠混燒利用為主。
對煤電高質(zhì)量低碳發(fā)展提出三步走的建議:即進一步淘汰煤電的落后產(chǎn)能颖怕;對仍然需要繼續(xù)服役的非最先進機組自身的升級改造朋丢;大型高效煤電機組生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電和推進CCUS技術(shù)的研發(fā)和利用。其中剔撮,首先是對在役機組的升級改造请癣,以進一步降低煤耗減排二氧化碳薛对;二是使煤電的生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電起到承上啟下的作用,在煤電自身通過創(chuàng)新改造成為高效率低煤耗靈活性機組的基礎(chǔ)上砍倾,再進一步降低其碳排放深冶。這樣就能創(chuàng)造一個時間窗口,為采用CCUS等技術(shù)最終實現(xiàn)煤電的碳零排放打下基礎(chǔ)乎叫。而我國推動發(fā)展煤和生物質(zhì)耦合混燒發(fā)電的關(guān)鍵欧陋,是“完善綠色低碳政策和市場體系”,“制定和實施相應(yīng)的扶持激勵生物質(zhì)混燒政策”和“建立和發(fā)展生物質(zhì)燃料的供需市場體系语但,實現(xiàn)國內(nèi)和國際兩個生物質(zhì)顆粒燃料市場的雙循環(huán)”邪蛔。我們相信,只要堅定地按照黨中央和習(xí)近平總書記關(guān)于“3060”雙碳目標(biāo)的戰(zhàn)略決策的一系列指示和要求竞川,千方百計走煤電低碳發(fā)展的道路店溢,我們的目標(biāo)就一定會實現(xiàn)。