走近華能IGCC電站 感受科技創新下的綠色煤電
- 發佈時間:2014-09-15 18:56:00 來源:中國經濟網 責任編輯:羅伯特
中國經濟網天津9月15日訊(記者 陳頤)亞洲開發銀行(亞行)東亞局能源處委派環境評估專家日前到華能天津IGCC(整體煤氣化燃氣-蒸汽聯合迴圈發電)電站實地查看,並收集電站環保數據資料,對電站環保設施運作情況和環保狀況表示滿意。“我們的機組粉塵排放濃度小于0.6毫克/立方米,遠低於30毫克/立方米的國家標準,為國內煤電機組最低水準;脫硫效率達99.97%以上,二氧化硫排放濃度小于0.9毫克/立方米,遠低於100毫克/立方米的國家標準;氮氧化物排放濃度小于50毫克/立方米,僅為國家標準100毫克/立方米的一半,而且氮氧化物仍有進一步降低的空間。”在位於天津濱海新區的華能IGCC電站內,該廠副總經理兼總工程師張旭向中國經濟網記者介紹説。
全球氣候問題越來越引起人們的高度關注,低碳發展已經成為必然趨勢。以低能耗、低排放、低污染為特徵的“低碳經濟”成為全球政治經濟博弈的熱點。我國資源的特點是富煤、缺油、少氣,我國煤電發電量佔總發電量的70%以上,因此,燃煤發電技術革新無疑是能源生産利用方式革命的關鍵環節。
科技創新是行業技術進步的源動力。作為中國最大的發電集團,2004 年,華能率先提出“綠色煤電”計劃,開始研發更高效、更低排放的煤基發電技術。“綠色煤電”技術主要包括煤氣化、煤氣凈化、膜分離制氫、氫氣燃機、燃料電池發電、二氧化碳利用及埋存等技術。2005年,華能聯合大唐、國電、中電、華電、神華、中煤、國開投等國有骨幹企業,共同實施“綠色煤電”計劃。“綠色煤電”與傳統燃煤發電最大的區別在於:傳統燃煤發電燒的是碳,副産品:煙塵、二氧化硫、氮氧化物等排向大氣,是環境污染的主要來源。而“綠色煤電”燒的是氫,副産品是水,沒有任何污染,且分離産生的二氧化碳回收封存,做到零排放。“綠色煤電”計劃分三階段實施:第一階段的任務是,建設一座25萬千瓦級整體煤氣化聯合迴圈(IGCC)示範工程,採用華能自主研發的兩段式幹煤粉加壓氣化爐,同步建設綠色煤電實驗室;第二階段的任務是,對IGCC示範工程進行完善和放大,完成綠色煤電關鍵技術的研發;第三階段的任務是,建設實現二氧化碳捕集與封存(CCS)的IGCC示範電站,驗證其經濟性並進行商業化準備。“‘綠色煤電’是國際上未來煤電發展的主流趨勢。美國、日本、歐盟等國家和地區積極開展的未來煤電的研發方向與‘綠色煤電’的總體目標是一致的。‘綠色煤電’計劃的提出與國際同步,技術路線與國際主流趨勢基本相似。” 張旭強調説。
張旭帶著記者走在佔地面積達0.2平方公里的廠區內,華能自主研發的幹煤粉加壓氣化爐高聳入雲。記者了解到,2009年5月,“綠色煤電”計劃第一階段的示範項目——華能天津IGCC電站示範工程取得國家發改委的核準,同年7月在天津濱海新區開工建設。2010年5月,亞洲開發銀行向華能天津IGCC項目提供1.35億美元貸款,期限26年,寬限期6年,同時提供500萬美元贈款。該協議的簽署標誌著華能天津IGCC項目得到了國際金融機構的支援和參與,將有利於降低項目的融資成本,提高項目實施管理水準,擴大項目的國際國內影響,是華能集團公司在拓寬融資渠道,積極利用國際金融組織資金和智力資源方面進行的一次有益探索。亞行東亞局能源處能源行業金融專家安妮卡·塞勒提出,自1966年成立以來,亞行就致力於亞洲地區清潔能源的發展。亞行一直幫助中國的節能減排目標,以加強中國在適應氣候變化方面的努力。亞行從一開始,就在各個環節支援和參與華能集團倡導的“綠色煤電”計劃,為華能天津IGCC電站提供貸款和贈款是具體落實這一支援。
重大科技示範工程是驗證重大關鍵技術成果先進性的唯一手段。張旭告訴記者説,IGCC發電技術具有高效率、低污染等特點,是最具發展前景的清潔煤發電技術之一。與傳統煤電技術相比,IGCC技術將煤氣化技術和燃氣—蒸汽聯合迴圈發電技術整合,煤炭的利用實現了“吃幹榨盡”、發電效率高、環境性能好、主要污染物排放達到了天然氣電站水準,尤其在二氧化碳捕集方面,相對成本較低,是目前國際上被驗證的、能夠工業化的、最潔凈、最具發展前景的清潔高效燃煤發電技術。示範工程是科技成果首秀的舞臺,也是系統整合後若干問題問診把脈的平臺。通過IGCC示範電站的建設,華能不僅建成了我國第一座IGCC電站,還掌握了一系列IGCC 核心技術,建立了IGCC關鍵技術的自主智慧財産權體系。IGCC示範工程的建設,不僅使華能在IGCC電站建設運營方面取得了重大突破,還帶動了我國IGCC全産業鏈的發展。例如中石化寧波工程經驗談公司積累了豐富的“華能爐”工程放大經驗;上海電氣獨立完成了氣化爐內件的製造;開封空分廠首次設計並製造了適用於IGCC的空分裝置等等。2012年12月,華能天津IGCC示範電站已被國家科技部確定為“國家863 計劃研究開發示範基地”,將為“綠色煤電”計劃二、三階段的實施,以及未來IGCC 發電技術的商業化應用奠定堅實的基礎。
作為一項龐大的、系統的、複雜的創新工程,建設IGCC示範項目的意義不只是建成一座電站,更重要的是掌握這項國際前沿的清潔煤電技術。由於在我國IGCC技術起步較晚,實踐經驗少,基礎數據不足,使得IGCC在建設、運營等方面,較常規燃煤電站和其他化工項目有很大區別,即便在投産發電後還要進行持續改進和完善,以達到理想的技術經濟指標和863項目的要求,這些改進過程較常規火電更為漫長、艱苦和複雜,並且成本巨大。國外IGCC電站從投産到穩定,一般需要4到5年時間。與國外IGCC項目對比,天津IGCC電站與荷蘭和西班牙兩個IGCC項目的工藝流程接近,均採用幹煤粉氣化工藝和類似型號的西門子燃機。從機組投産後的運作情況看,西班牙IGCC電站投産第一年,在合成氣工況下僅運作28小時,荷蘭IGCC電站也僅運作200小時。
考慮到天津IGCC電站的氣化、燃機裝置均為首次製造、首次應用,缺乏可借鑒的成熟經驗,在最初投産的幾年裏,還將面臨著繁重的設備治理和技術改造任務。“我們目前的任務就是把技術的底子摸透。” 張旭提出,2013年是天津IGCC電站投産後的第一年,全年發電量完成2.2億千瓦時,累計運作時間達1400小時,連續運作最長週期為24天,遠遠超過國外同類型機組投産初期運作水準。2014年,通過技術改進和深度調試,機組安全穩定運作水準大幅提高,截至9月10日,全年發電量累計完成7億千瓦時,累計運作時間達3200小時,最長連續運作時間達45天,全年預計完成發電量9億千瓦時以上。在實際運作中,天津IGCC主要污染物排放接近天然氣電站排放水準,體現出巨大的環保優勢。
國務院《關於發揮科技支撐作用促進經濟平穩較快發展》明確提出,將IGCC作為加快推廣擴大內需、改善民生的重點技術,加大産業化、商業化和規模化應用的力度。然而,天津IGCC電站運營上面臨的巨大挑戰是經營壓力。天津IGCC電站總投資高達36億元,主要原因是:一是首次設計製造,採用非標設備較多;二是單機建設,公共系統分攤費用較高;三是沒有成熟經驗可資借鑒,調試費用較高。張旭説:“我們認為,隨著對IGCC技術的逐漸掌握,通過機組規模化、設備量産和標準化、系統完善和優化等手段,可較大幅度降低單位造價。經過各方努力,2013年10月,天津市發改委批復了IGCC臨時上網電價為0.573元/千瓦時。按年利用小時4500小時、完成發電12億千瓦時進行測算,IGCC電站的盈虧平衡電價在0.9元~1元之間,企業當前處於虧損狀態。”
據張旭介紹,西方發達國家將IGCC作為區別於商業用途的技術儲備項目予以資助,支援力度普遍較大。美國能源部對IGCC電站的資助比例為建設投資的50%~80%;日本産經省對IGCC電站的資助比例為建設投資的30%,其餘70%由11家企業和科研機構聯合負擔;歐盟不但對IGCC電站的建設給予資助,還對生産運營給予電價補差。截至目前,公司先後獲得國家資本金5.7億元,各類補貼1.32億元,合計佔建設投資的19%。“我們希望國家能夠加大對IGCC項目的扶持力度,在電價政策和財政補貼等方面給予更多的幫助和支援,以緩解IGCC面臨的巨大經營壓力。”
能源專家、亞行諮詢顧問沈一揚在接受中國經濟網記者採訪時,針對IGCC示範項目的意義和發展遠景分析認為,目前,京津冀及東南沿海地區大氣污染狀況日趨嚴峻,政府部門也預期有更嚴格的環保法規和標準陸續出臺,這促使我們必須應用符合更加嚴格環保標準的新技術。尤其在京津冀及珠三角長三角地區,電力需求在繼續增長,為解決日益嚴峻的污染問題,使發電項目達到近似零排放,將是有效的解決方案。他強調説:“中國富煤少油缺氣,同時積累了一定的工業基礎,IGCC發電技術在中國作為一種日臻成熟的煤清潔利用技術,近零排放,且其成本有一定的壓縮空間,未來將有很大的産業化潛力。”