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热电联产发展的几个趋势
2013年第三期    发布时间:2013-12-2 14:37:59

热电联产发展的几个趋势

中国电机工程学会热电专委会     王振铭

    编者按:现将王振铭教授撰写的【我国热电联产、燃气分布式能源与集中供热的新发展】一书中的第三部分“热电联产发展的几个趋势”转发如下,供学习交流。
热电联产发展的几个趋势
    一、大容量供热机组增多,容量增长大于供热量增长
    近几年热电联产年供热量的增加,远小于供热机组容量的增加,应引起领导部门重视,应加强审计与检查,杜绝新一轮大型假热电的发生。
    热电厂一般由五大发电集团投资,厂外热网一般由地方政府负责投资。热网集资比较困难,资金不易到位,进度配合不好,很多情况是热电厂投产,热网尚未施工好,供热量达不到设计数值。
领导部门的文件强调发展大机组,审核批准的工程中绝大多数为2×300MW或2×350MW机组。
    二、凝汽火电厂改造为供热或加装供热机组
    目前工业发达国家均很重视发展热电联产,很多国家制订有法律、法规、技术规定和一系列优惠政策鼓励支持发展热电联产。
面对国际油价的飙升和减少温室气体排放的压力,欧盟对节约能源高度重视。在欧盟委员会发布的能源效率行动计划中,提出到2020年减少一次能源消费20%的节能目标,并减少温室气体排放20%,对此,欧洲有关机构对热电联产的节能潜力进行评估,结果表明:仅热电联产一项技术可完成1/3的欧盟节能目标,每年可减少CO2排放1亿吨。
    欧盟许多国家制订有鼓励支持发展热电联产的法律、法规、技术支持政策和具体的优惠政策。
    丹麦热电联产的发展堪称欧洲乃至世界的典范。经过百余年的发展,丹麦热电联产发电量
已超过其总发电量的50%,从1985年以来,丹麦热电建设以大机组为主但工业区和城市小型社区也发展中小热电机组,总之要效率优先,丹麦颁布了天然气工业热电机组的补贴和电价的优惠政策,促进了热电厂的发展。据报导丹麦靠政策引导和具体优惠策略支持,促使火电厂节能改造,都对外供热,通过集中供热的锅炉房,都装上小背压机发电,解决锅炉房自用电。按我们的理解是坚持科学发展观,靠高科技,将热与电分别生产改造为热电联产,提高了一次能源利用度,促进国民经济大发展,一次能源消耗并未增加环境还略有改善。丹麦的经验说明发展生产力不一定靠高能耗的大投入。我国现在中小热电厂通过一系列技术改造,供电标煤耗可以比我国目前最大,最先进的4×1000MW超超临界的玉环电厂283.2/kwh以下,热效率45.4%还低、还好。达到200 g/kwh以下,热效率达83%。上海外高桥第三发电有限公司,同类机组2011年供电标煤耗达276.02g/kwh。浙江省绍兴市有27个热电厂,总装机容量共96.45万千瓦,2010年供电标煤耗281 g/kwh,2011年1季度又降低到235 g/kwh。绍兴市的嵊州热电有限公司更是过渡到全背压机组运行,供电标煤耗达到150 g/kwh,超过了单机100万千瓦的超超临界机组。这也说明外国人能办到的事,我们中国人同样可以办到。同理说明只要政策到位,促进热电联产健康发展,热电的节能潜力大的很,可以在节能降耗的革命实践中贡献更大的力量。有的地方苦于找不到节能的出路,请把注意转到发展热电联产上来。目前有的省还没有热电厂,请当地的同志们想一想您哪里是不是应当将电与热分别生产改为发展热电联产,可以大幅度节能降耗增加当时自发电比重,何乐而不为。
    国家发改委能源局注意到丹麦的经验,于2006年7月,国家发改委办公厅印发了《关于委托对华东、华中、南方电网现役电厂供热改造可行性研究进行评估的函》和《关于委托对东北、华北、西北电网现役电厂供热改造可行性研究进行评估的函》,委托中国国际工程咨询公司和中国电力工程顾问集团公司两家咨询机构启动了对我国城市周边现役电厂纯凝发电机组供热改造可行性的调研评估工作。在各地发改委及相关电力企业的配合下,历时5个月,通过收集资料、技术研讨、现场调查等方式,完成了调研工作,编制了《报告》。
    (1)纯凝机组供热改造是可行的
    通过调研,咨询机构、电力企业和地方政府均认可,我国城市周边现役纯凝发电机组改为供热机组,在技术上是可行的,实施供热改造后取得较好的节能环保效果。
   (2)具备供热改造条件的现役电厂情况。本次调研工作的重点是我国大中型城市、较大县城、工业园区周边的现役电厂,特别是工业和采暖热负荷相对较大的城市周边范围内的现役燃煤厂。按目前管道保温技术和机组运行条件,距城市约15公里或距有一定工业热负荷需求的工业区5公里以内,且机组运行年限在20年以下的大中型电厂,具备供热改造条件。
    按上述条件,经调研,现役电厂中具备供热改造条件的86个现役电厂(燃煤电厂79个、燃气蒸汽联合循环电厂7个)位于23个省(区、市),总装机台数244台,(燃煤机组229台、燃气蒸汽联合循环组15台),总装机容量约6347万千瓦。其中,东北、华北、西北电网区域总装机台数141台,总装机容量约4466.7万千瓦。华北、华东、南方电网区域总装机台数103台,总装机容量约1880.2万千瓦。
   (3)供热改造技术可行。2006年9月,委托咨询机构召开纯凝机组改供热机组技术研讨会。与会专家一致认为。现役电厂12.5万千瓦及以上的纯凝机组进行供热改造,在技术上是可行的。可采用中低压缸导汽管抽汽方案进行采暖抽汽(必要时增设背压机)、工业抽汽供热改造,也可采用在冷段或中压缸抽汽方案进行工业用汽供热改造;供热改造方案的选择应视机组状况、热负荷需求等具体情况,因地制宜,通过全面综合技术经济论证确定。
   (4)现役电厂的供热改造投资少、工期短。纯凝机组供热改造费用并不高。据测算,考虑厂内供热改造设备、建设和安装费及新建厂外热网主管材料费和安装费时,单位投资为130-220元/万千瓦(供热改造的单位造价仅为新建热电机组单位投资的约5%)。不考虑厂外供热管网的建设周期,电厂供热改造的周期仅需2-3个月,基本上可在电厂一个大修期完成。
    (5)供热改造后节能环保效果较好。
    东北、华北、西北电网区域具备供热改造条件的纯凝发电机组有141台(4466.7万千瓦),如果全部改造,预计可实现采暖面积66200万平方米的能力,相当于新建100台30万千瓦采暖供热机组。由于增加了供热能力,替代 了当地小锅炉,提高了能源利用效率,与改造前相比,在发相同电量情况下,即使考虑替代小锅炉的节煤量,每年仍可节约标煤约670万吨,减少SO2排放量约13.4万吨,减少NOx排放量约2.7万吨。华东、华中、南方电网区域具备供热改造条件的纯凝发电机组的103台(1880万千瓦),经改造后,预计可形成供汽约3100/h的能力,按上述方法测算,每年可节约标煤约220万吨,可减少SO2排放量约4.4万吨,减少粉尘排放量约1.1万吨。
    大型火电机组改造为热电机组,是一项节能改造的有效措施。2007年国家发改委能源局曾计划改造500万千瓦,现已远远超过这一数字,估计约2000万千瓦左右火电机组改造为供热机组。
    为促进我国大型火电机组,改造为热电机组工作的顺利开展,受国家能源局电力司委托,中国电机工程学会热电专委会于2009年9月在青岛和2010年10月在南京,2011年在杨州召开我国“大型机组供热改造与优化运行研讨会”,均有近40篇论文入选,近700余位代表参会。
    今年还将召开同类会议,促进凝汽机组改造供热的健康发展。据估计,目前全国大容量凝汽机组改造供热的总容量将达2000万千瓦以上。
    三、生物质发电将有更快发展
   (1)生物质发电
    生物质发电在国际上越来越受到重视,在国内也越来越受到政府的关注和民间的重视,生物质发电是可持续发展的能源,也是利国利民的朝阳产业。我国能源形势表明中国进行能源资源结构调整特别是保护农村环境,建设社会主义新农村,要求生物质发电做出更多的贡献。
    按照可再生能源中长期发展规划要求,到2020年,我国生物质发电总装机容量要达到2000万KW,年替代2800万T标准煤。2008年底,国能生物发电集团有限公司已在全国10多个省份核准大型生物质发电项目40个。其中,已正式建成投产项目17个,总装机容量38.4万KW。2008年1-12月,国能生物发电集团完成绿色电量约17.2亿KWH,各投产项目2008年已消耗农林废弃物约300多万t,为当地农民增收约6.5亿元,替代标煤100万t,减排二氧化碳200万t以上。
    2009年,国能生物发电集团有限公司又在全国10多个省份核准生物质发电项目46个。其中,已正式建成投产项目19个,装机容量408MW,年消耗农业废弃物约400多万t,为当地农民增收约10亿元,替代标煤200万t,减排二氧化碳200万t以上。
    《可再生能源中长期规划》指出,“十二五”期间将研究开发微藻生物固碳核心关键技术,率先在国际上首次实现微藻固碳的产业化。
    微藻固碳技术是近年来出现的新兴生物能源技术,并有潜力成为中国二氧化碳减排的主要手段和生物柴油的主要组成部分。
    相关数据显示,我国沙荒地面积约130万平方公里,如果利用其中的5%(6.4万平方仅是)养殖微藻,可固定二氧化碳16亿吨,占我国目前二氧化碳排放量的27%;可生产生物柴油约10亿吨,占我国目前整个生物能源利用总量的50%以上。
   “微藻生物能源是一种可再生能源,其产生的航空油、高品质柴油源源不断,可用于我国的航空和军事等重要领域,保证国家的能源安全。”新奥集团生物质能源技术中心已在开展一系列工作。
    经山东省经信委统计,到去年底山东全省已投运生物质发电项目27个,装机容量64.2万千瓦,去年发电总量达到13亿千瓦时。
    又据国家林业局领导介绍:我国现有森林面积1.95亿公顷,林业生物质总量超过180亿吨。现在森林中,每年可用于发展生物质能源的生物量约为3亿吨,如能全部得到有效利用能够减少1/10的化石能源消耗。另外,我国还有宜林荒山荒地5700多万公顷及近1亿公顷的盐碱地、沙地等,经过开发和改良,可以变化发展生物质能的“绿色油田”、“绿色煤矿”。
    专家们认为:利用林业剩余物发电,只要得到林业部门支持,选址得当,燃料问题易得到解决,发电企业与林业将得到双赢。
    我国正在编制的《全国林业生物质能源规划(2011-2020年)》提出我国能源林面积达到2000万公顷,每年转化的林业生物质能源可替代2025万吨标煤的化石能源,占可再生能源比例达3%。
    目前黑龙江省伊春市,当地林业部门已从山东大学引进生物质技术、为林区工人提供新的生活能源。
    2011年7月全国农村能源工作会议消息:“十二五”我国将形成1300万千瓦生物质发电装机,到2010年底我国生物质发电装机已达550万千瓦。
    可以认为生物质发电,将是分布式能源发展的又一重大市场。
又据《中国能源报》报导:武汉凯迪公司将在未来5-10年,创造条件,用自主研发的核心技术在国内投资建设250个左右的生物质发电厂。
   (2)城市固体垃圾焚烧发电
    中国是世界上的垃圾资源大国。如果中国能将垃圾充分有效地用于发电,每年将节省煤炭5-6千万吨,其“资源效益”极为可观。虽然中国的垃圾发电刚刚起步,但前景乐观。中国丰富的垃圾资源,存在着极大的潜在效益。现在,全国城市每年因垃圾造成的损失约近300亿元(运输费、处理费等),而将其综合利用却能创造2500亿元的效益,市场空间巨大。
    统计资料表明,中国城市人均年产垃圾约400公斤,全国主要城市年产生活垃圾1.5亿吨,足可以使一个100万人口的城市被覆盖1米同时,城市生活垃圾还在以年增长率8%-10%以上的速度增长。目前,中国城市生活垃圾的处理率只有58.2%,无害化处理率更是仅为35.7%,远低于世界许多国家的水平,垃圾发电未来市场前景极为广阔。
    根据国家环保总局预测,2015年中国城市垃圾年产量将达到2.1亿吨。中央和地方政府都很支持垃圾焚烧发电产业的发展,目前建设的垃圾焚烧发电装置的投资大多来源于当地财政,都是在经济条件相当好的大中城市。国家环保总局在2000年出台了有关垃圾焚烧发电的污染控制标准和规范。中央在2001年11月出台了对垃圾焚烧发电项目实行增值税即征即退的优惠政策。
    分析认为,到2020年将新增垃圾发电装机容量330万千瓦左右,按每千瓦1万元的设备造价计算,垃圾发电市场资金容量为330亿元。广阔的投资前景吸引大批民间资本和国际资本参与其中,垃圾发电产业正面临历史性发展机遇。
    《全国城市生产垃圾无害化处理设施建设“十一五”规划》指出,“十一五”期间将新增城市生产垃圾无害化处理能力32万t/d、县城新增规模6.7万t/d,城市建设规模中垃圾焚烧厂6.66万t/d,占26.32%;新增城市生产垃圾无害化处理设施479项,其中垃圾焚烧厂82座,占17.1%;总投资862.9亿元,平均每年投资173亿元。21世纪垃圾发电将成为与太阳能发电、风力发电并驾齐驱的无公害新能源。随着“十一五”规划对发展新能源提倡环保型循环经济的逐步重视,国家对垃圾发电产业的政策支持将继续加强。
    根据规划,到2015年全国城市生活垃圾无害化处理率将达到80%以上,垃圾处理行业产值“十二五”年均增长率将达30%以上,行业总投资到2015年末将达2600亿元以上。
    “十二五”期初,垃圾处理领域虽无排放物约束性指标出台,但据住建部规划,到2015年城市生活垃圾处理量要达到1.92亿吨,较2009年增长71%(“十一五”期间仅增长40%),垃圾无害化处理率目标为74%。
                                   (未完待续)

作者简介:
    王振铭  教授级高级工程师。男,  1934年生于天津。1954年毕业于原北京电力学校。1964年毕业于北京业余动力学院。现任职于国家电网公司北京经济技术研究院。原任中国电机工程学会热电专业委员会秘书长,现为顾问。系中国城镇供热协会理事、中国科协工程学会联合会节能专委会委员。中国国际咨询工程公司咨询专家、中国能源网技术委员会咨询专家、中国电力设备总公司咨询专家、全国工商联新能源商会主任科学家之一。2010年荣获“中国分布式能源杰出贡献人物”称号。