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專訪丨毛健雄:把牢煤電高質量發展定力

來源: 中國電力新聞網      日期:19.12.23

把牢煤電高質量發展定力

 ——對話清華大學能源與動力工程系教授毛健雄

中國電力新聞網記者 馮義軍

  曾經在我國工業發展史上留下濃墨重彩的煤電,如今已經行走在高質量發展的新征程上。在當前能源革命向縱深推進的新形勢下,如何保持和發揮好傳統煤電這一“電力壓艙石”的兜底功能,如何統籌協調煤電新增容量、退役容量和延壽容量的關系,如何穩住清潔煤電在能源清潔發展的大格局中的發展定力,這是當前擺在煤電行業的重大課題、重大答卷。

  近日,《中國電力報》記者就煤電高質量發展的相關問題采訪了清華大學能源與動力工程系教授毛健雄,圍繞當前煤電的定位、煤電的技術路線等進行了討論。

  “煤電今天高質量發展的重點應該放在對所有現役機組進行提質升級改造。”在毛健雄看來,各種類型的機組應該統籌兼顧,突出重點。

  “高效化、清潔化與減量化”并舉應是煤炭戰略方向

  《中國電力報》:請問在應對氣候變化和能源低碳發展的形勢下,您對煤炭在現今中國能源中的地位有什么看法?

  毛健雄:為應對氣候變化的挑戰,中國能源結構將加快升級,能源的低碳和清潔化水平將會明顯提高,作為高碳燃料的煤炭被替代程度將逐步加深,這是中國也是世界能源發展的必然趨勢。預計,石油和天然氣將會分別在2030~2035年和2040年后達到峰值。非化石能源在2050年前將會取代煤炭成為第一大能源品種。但是,中國能源資源的稟賦決定了煤炭為主的能源結構,在至少未來30年的一個相當長的時期內,煤炭作為我國最可靠、最安全和最經濟的能源,雖然比重在不斷下降,但是“煤為基礎,煤電為主,油氣進口”這一我國能源的基本格局在短時期內還無法改變。2018年,我國原煤產量36.8億噸,消費量39億噸,分別占一次能源生產和消費的69.6%和59%。2019年10月11日,國家能源委員會第四次全體會議指出,根據我國以煤為主的能源資源稟賦,預計到2030年,在多元發展的能源供給體系中,雖然我國煤炭的消費量比重會有所下降,但仍然會占一次能源總消費量的55%左右。因此,在我國能源發展戰略中對煤炭的定位應該是“以煤為主,綠色用煤”。根據對煤炭的這一戰略定位,即使為了應對“氣候變化”,激進的“去煤化”道路是走不通的,煤炭產業的未來發展方向,應該是走高效和清潔化的利用道路。“高效化、清潔化與減量化”應該是煤炭及相關產業同時并舉的戰略方向。

  《中國電力報》:請您結合中國燃煤火電的現狀談談未來的發展還有多大空間?

  毛健雄:中國現在是世界上最大的煤炭生產和消費國,2018年煤炭總產量為36.8億噸,占全球總產量的45.43%。基于中國“以煤為主”的能源結構和經濟高速發展的國情,推動了中國煤電的快速發展。就全球的燃煤火電情況來看,2018年,全球燃煤火電的總裝機容量為15.3億千瓦,仍然是全球各種發電電源中最大的板塊,其中,中國煤電的裝機容量超過10億千瓦,占全球燃煤發電機組總裝機容量的66%。從總裝機容量和總發電量看,2018年,中國電力的總裝機容量達到19億千瓦,總發電量為69947億千瓦時,均為世界第一。現在美國的總裝機容量只有中國的65%,中國比印度的總裝機容量大5倍。但是,如果考慮到人均裝機容量和人均發電量,現在中國人均裝機容量為1.36千瓦/人,人均發電量為4710千瓦時/人,雖然有了很大的發展,但是仍落后于幾乎所有的發達國家,甚至不如韓國。人均裝機容量和人均發電量可謂衡量一個國家的經濟發達程度和人民生活水平的重要標志之一,也是是否達到了發達國家水平的主要標志之一。由于現在我國的人均水平還較低,仍然是發展中國家,這說明中國為實現在“第二個100年”達到中等發達國家水平的戰略目標,今后還需要發展更多的電力。因此,預計中國電力包括煤電的裝機容量和發電量還會有較大的發展空間。根據國際能源署的預測,全球今后計劃要建設的各種電源容量中,水電和氣電將有大幅度增加,煤電發展雖然增速放緩,但仍然要再建27~28億千瓦,中國新建煤電將仍會有3~4億千瓦的容量空間。

  發揮好煤電“壓艙石”的兜底作用

  《中國電力報》:為了應對氣候變化,中國正在大力發展可再生能源電力,您認為中國煤電在中國電力發展中的定位和發展要求應該是怎樣的?

  毛健雄:自從中國對煤電實行“上大壓小”政策以來,淘汰了近1億千瓦的落后低效小機組,大力發展了先進超臨界和超超臨界大機組,現在僅超超臨界機組的總容量已超過1億千瓦,成為世界第一。按照國家能源局的數據,2018年,中國的全國平均供電煤耗已下降至321克標煤/千瓦時。2014年開始實行煤電全面超低排放改造,到現在為止,中國已是世界上燃煤火電總容量最大、平均效率最高、污染物排放最低的國家。

  顯然,在應對氣候變化和能源低碳轉型的大形勢下,低碳電源,特別是可再生能源電力將會加速發展,煤電的發展速度和規模將會放緩和減小。但是,現在有些人主張,由于煤炭是高污染和高碳能源,因而煤電應該盡快退出歷史舞臺,認為今后中國不但完全不需要新增加煤電裝機容量,而且建議要將中國煤電的發電量在2050年前降為零,要求煤電應該“換下來、減下來、停下來”。這種“去煤電化”的主張符合中國的國情和能源的實際嗎?在中國能源結構現在仍然是“以煤為主”的情況下,煤電作為保障中國電力最安全可靠供應的“壓艙石”,只能而且必須在較長的時期內保持發展定力。而且,做好未來煤電、可再生能源電力和核電等各種電源電力發展的平衡十分關鍵,決不能因為要發展“低碳電源”而過早、過快搞所謂的“去煤電化”而大規模減少和淘汰煤電。中國各種電源的平衡和其他電源的調節補償需求,決定了煤電今后仍將長期發揮重要作用。為了能夠保證和消納可再生能源電力,中國需要進一步發揮煤電特殊的高保證出力能力和靈活性調節作用能力。因此,中國煤電的發展,應該統籌協調煤電新增容量、退役容量和延壽容量的關系,針對各種不同情況的煤電容量,采取不同的技術措施,以實現中國煤電高質量發展的目標。預計在一個相當長的時期內,中國仍需在電力系統中維持13~14億千瓦的煤電裝機容量,也就是在2050年前,中國還需新增加約4億千瓦的新煤電機組的裝機容量,而絕不可能從此中國不再發展任何新增煤電容量。此外,在當前形勢下,煤電的高質量發展,首先應該是抓住現役機組,要在技術上的先進性和經濟上的可持續性基礎上,對現役機組包括超臨界和超超臨界機組,特別是亞臨界機組,進一步加快提效降耗延壽和靈活性改造的高質量發展步伐。

  關于中國煤電今后高質量發展對煤電的技術性能要求,2014年,三部委發布的《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020)》,要求“到2020年,現役燃煤機組改造后的年平均供電煤耗低于310克/千瓦時(相當于額定負荷時290~295克/千瓦時),其中現役60萬千瓦及以上的機組(除空冷機組外),改造后年平均供電煤耗低于300克/千瓦時;國家能源局今年9月發布的《關于政協十三屆全國委員會第二次會議第1919號(公交點類192號)提案答復的函》稱:科技部會同有關部門正研究部署面向2030年的煤炭清潔利用重大項目,力爭到2030年在煤炭清潔燃燒與發電方面,“實現燃煤發電凈效率突破50%”“燃煤發電機組實現20%~100%調峰”。如果這些要求目標得以實現,將會大大促進中國煤電的高質量發展。

  創新是推動煤電高質量發展的關鍵

  《中國電力報》:您認為中國應當怎樣實現煤電的高質量發展?

  毛健雄:我認為,創新是推動中國煤電高質量發展的關鍵,中國煤電能夠走到今天這一步,成為世界容量最大、效率最高和最清潔的煤電容量,靠的是黨和國家政策的推動和中國廣大煤電人幾十年的努力奮斗和不斷創新發展的結果。其中,我可以舉上海申能公司的上海外高橋第三發電公司(簡稱外三)為例,因為我和清華大學我的老學長倪維斗院士及我的老同學原能源部總工程師秦中一等一起,多年來曾經與外三合作來推動其創新發展經驗的推廣,多次去過外三調研考察,因此對外三比較熟悉。我們推動外三推廣其創新技術的一個典型例子,是外三與華潤電力的合作。2012年,華潤電力在經過我們的介紹和推薦后,在當時的華潤電力董事局主席周俊卿帶領下,在對外三電廠及其創新技術進行了仔細的調研評估后,確認了外三的先進創新技術,于2013年10月在上海與外三(通過申能科技公司)簽訂了《技術合作框架協議》,簽字那天我和倪維斗及秦中一三人均有幸被邀請參加簽字儀式見證他們的合作。從那時以來的近6年時間,外三(申能科技)和華潤電力一共開展了四個大項目的技術改造合作,其中三項(華潤銅山電廠2臺100萬千瓦超超臨界機組改造、華潤曹妃甸2臺全新100萬千瓦一次再熱工程全套外三創新技術的應用、華潤徐州電廠32萬千瓦亞臨界機組的升級提效和靈活性改造)已經完成,第四項華潤阜陽2臺66萬千瓦全高位布置二次再熱機組工程已在設計階段。因此,根據我們對外三廠本身的調查了解,特別是外三技術在華潤電力的推廣成功,使我們相信并一致認為,外三是中國煤電創新發展的突出代表,他們以擁有大量的創新技術,包括66項專利技術及諸多專有技術,實現了突出成果。

  《中國電力報》:根據您對外三(申能科技)的煤電創新技術在華潤電力推廣應用的了解,對于今后進一步推廣外三(申能科技)的創新技術有什么建議?

  毛健雄:從外三(申能科技)的創新技術在華潤電力推廣應用所達到的成果看,我認為外三的創新技術具有普遍的實用性,從其已經推廣應用的實際結果可以看出,這些技術可代表中國各種不同類型的煤電機組的提質、降耗、增效、延壽和靈活性改造或新建機組的技術方向,這些成功的例子可以給我們以下的啟示:

  外三(申能科技)系列創新技術可以用于現役的超臨界和超超臨界機組的升級改造。外三電廠本身和銅山電廠超超臨界機組的節能減排改造的范例,說明了即使是先進的現役超超臨界機組,通過技術創新,也仍然有很大的改造提質增效空間;

  外三(申能科技)系列創新技術可用于設計建設效率和性能超越常規二次再熱的一次再熱超超臨界工程。

  外三(申能科技)系列創新技術可以用于突破常規設計的二次再熱機組存在的瓶頸制約,設計建設更高效率和性能的二次再熱超超臨界電廠工程,現在正在進行的華潤阜陽電廠二期66萬千瓦全高位二次再熱超超臨界工程,其設計供電效率已達49.33%,距離國家規劃的2030年供電效率50%的目標只有半步之遙。阜陽項目計劃采用的全套外三(申能科技)創新系列技術,是我國發展新建煤電機組的技術基礎和方向,阜陽項目建成后,將會是我國今后幾十年煤電新機組發展的一個最好示范;外三(申能科技)系列創新技術可以用于改造大批現役亞臨界機組,使其供電煤耗達到超超臨界水平,并大幅度提高改造后的高溫亞臨界汽包鍋爐機組在20%~100%負荷范圍內的安全、穩定、高效和靈活性,從而可真正將亞臨界老機組實現“提效、延壽、低排、靈活性”的目標,為亞臨界機組舊貌換新顏,實現“6年行動計劃”提供了技術示范和依據,是我國亞臨界機組達到甚至超過“6年行動計劃”目標要求的極佳途徑,是我國現役亞臨界機組提質改造的主要方向。

  因此,為了應對氣候變化而必須加快發展低碳能源的同時,在中國能源資源以煤為主的天然稟賦條件下,由于在各種電源組成的多元發展的電力系統中,煤電仍然是今天中國電力的支柱和壓艙石,我認為,在能源低碳發展的形勢下,煤電大力提高效率,降低煤耗,這就是在現今條件下煤電的低碳發展。由于我國的現役機組的煤電裝機容量已超過10億千瓦,因此,煤電今天高質量發展的重點應該放在對所有現役機組進行提質升級改造,通過制定政策,對各種不同類型的煤電機組提出改造目標和期限要求,因地制宜,推動采用不同的創新技術,進行提質增效和靈活性改造,這樣,中國煤電實現高質量發展,是大有可為的。

責任編輯:周小博   投稿郵箱:網上投稿

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