我国煤电技术国际竞争优势分析

　　日本三菱研究所(Ecofys)统计的各国燃煤机组及火电机组热效率数据见图10｡由图10可见,2009—2011年,日本燃煤机组热效率保持在40%~41%的先进水平,德国燃煤机组热效率仅次于日本,基本维持在38%~39%的水平,美国燃煤机组热效率约为36%,而澳大利亚燃煤机组热效率仅约33%｡而IEA公布的日本､德国､美国､澳大利亚的火电机组热效率分别为43.9%,40.0%,39.5%,34.3%｡可见,日本､德国､美国和澳大利亚的燃煤机组热效率差异较小,各国燃煤机组热效率水平排序一致,表明这两组数据来源具有一定的可信度｡

　　2.3 影响因素分析在容量构成及蒸汽参数方面,日本的超临界机组占常规火电机组装机容量的60%以上,其450MW及以上容量机组基本全部采用超临界以上参数｡虽然近些年中国积极推进小火电机组的关停工作,但至2012年底,单机6MW及以上火电机组平均单机容量为118MW,300MW以下的小火电机组占比超过24%｡据测算,中国300MW以下小机组影响燃煤机组发电煤耗升高不小于6g/(kW˙h)｡

　　在电源构成和负荷分配方面,日本的能源供应情况及电源结构决定了各类机组的负荷状况,其燃煤机组基本保持在额定负荷运行,效率较高｡与日本相比,中国的装机结构使得燃煤机组需要参与调峰(1000MW等级超超临界机组也不例外),这种负荷调度方式使得中国大部分燃煤机组实际运行工况偏离了额定工况,造成整体效率降低｡按机组负荷率75%计,将使燃煤机组发电煤耗升高约3g/(kW˙h)｡

　　根据以上分析,若考虑到中国与日本因燃煤装机容量构成､负荷率等因素造成发电煤耗约9g/(kW˙h)的差异,中国300MW及以上容量燃煤机组发电煤耗整体水平与日本相当,处于世界领先水平

　　3中､美燃煤机组污染物排放指标对比3.1 SO2排放2005年以来中国燃煤电厂烟气脱硫设施投运情况见图11｡至2013年底,累计已投运火电厂烟气脱硫机组总容量约7.2亿kW,占全国现役燃煤机组容量的90.6%,比美国高20百分点｡

　　中､美两国煤电行业SO2排放量和排放绩效对比见图12和图13｡近年来中国在火电机组SO2减排方面成效显著,中､美两国火电行业SO2排放量占全国SO2排放量的比例相当,约为38.2%;2013年中国火电机组单位发电量SO2排放量为1.84g/(kW˙h),低于2012年美国的2.44g/(kW˙h)火电机组单位发电量SO2排放量｡

　　3.2 NOx排放2005年以来全国火电厂烟气脱硝机组投运情况见图14｡近两年,中国火电厂烟气脱硝机组装机容量迅速增加,2013年新投运的火电厂烟气脱硝机组容量约2.0亿kW,烟气脱硝机组总容量达4.3亿kW,约为火电厂装机总容量的50%,而美国烟气脱硝设施配置比例为57%,略高于中国｡

　　中､美两国煤电行业NOx排放量和排放绩效对比见图15和图16｡

　　由图15和图16可见,中国煤电行业NOx排放总量明显高于美国,近年来虽然出台了最为严格的环保标准,但2013年中国煤电机组单位发电量NOx排放量(1.97g/(kW˙h))仍明显高于2012年美国1.40g/(kW˙h)的单位发电量NOx排放量｡3.3 烟尘排放中､美两国火电机组除尘设施配置情况对比见图17,近年来中国火电行业烟尘排放情况见图18｡

　　与SO2､NOx的污染控制相比,中国火力发电厂粉尘的控制起步较早,带除尘设施的装机容量所占比例较高,已达到或超过美国等燃煤大国｡由于面临严峻的环境问题,中国近年来对粉尘的关注程度增加,并在此基础上发展了湿式静电除尘､高效除雾､高频电源等技术,力争将粉尘排放质量浓度控制在5mg/m3以下｡这表明中国在火电厂除尘设施建设和粉尘控制工艺等方面均走在世界前列｡

　　4技术装备水平对比目前,中国已具备制造1000MW､25MPa､600℃等级超超临界发电机组的技术和能力,并研究开发了超超临界发电机组的锅炉､汽轮机､电站系统以及与其相适应的烟气净化技术｡至2013年底,已经投入运行的百万千瓦超超临界机组超过60台,600MW等级的超临界和超超临界机组超过350台,数量和总容量均居世界首位｡这些超临界和超超临界机组的设计､制造､运行和技术改造实绩,为中国的清洁高效煤电技术进步奠定了坚实的基础｡

　　2014年中国企业境外火电项目签约140亿美元,占全年境外签约的46.7%｡除锅炉､汽轮机部分高温材料及部分泵和阀门尚未实现国产化外,其他包括设计､制造､施工与运行等在内的煤电超超临界机组整体技术装备水平均居于世界领先水平｡

　　目前,超超临界一次再热机组典型的参数水平包括25MPa/600℃/620℃,26.2MPa/600℃/600℃,27MPa/600℃/620℃等多种形式｡主蒸汽压力已超过25MPa,再热蒸汽温度为620℃,参数等级已接近现有成熟材料的许用上限｡2014年底主蒸汽温度为620℃的长兴电厂已投运,预计主蒸汽温度为650℃的高参数超超临界机组作为过渡参数机组也将在近年内首先示范｡

　　5煤电环保标准对比世界主要煤电国家现行大气污染物排放限值标准对比见表1｡由表1可见,中国颁布实施的GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》,对燃煤电厂NOx､SO2和烟尘排放限值的要求处于国际领先水平,尤其是对重点地区特别排放限值要求明显高于其他主要燃煤国家的现行标准,是目前世界上最严格的环保标准｡

　　6结论1)2013年,中国燃煤机组的平均发电煤耗比日本高8g/(kW˙h),比德国低11g/(kW˙h)｡若考虑到中国与日本因燃煤装机容量构成､负荷率等因素造成发电煤耗约9g/(kW˙h)的差异,中国300MW及以上容量燃煤机组发电煤耗整体水平处于世界领先水平｡

　　2)2013年,中国火电机组单位发电量SO2排放量为1.84g/(kW˙h),NOx排放量为1.97g/(kW˙h),而2012年美国的火电机组单位发电量SO2排放量为2.44g/(kW˙h),NOx排放量为1.40g/(kW˙h)｡因此,燃煤电厂NOx减排是中国火电机组目前治理的重点｡中国在火电厂除尘设施建设和粉尘控制工艺方面均居世界前列｡

　　3)中国已具备制造1000MW､25MPa､600℃等级燃煤发电机组的技术和能力｡目前,中国除锅炉､汽轮机部分高温材料及部分泵和阀门尚未实现国产化外,其他包括设计､制造､施工与运行等在内的煤电超超临界机组整体技术装备水平均居于世界领先水平｡

　　4)中国对燃煤电厂NOx､SO2和烟尘排放限值的要求处于国际领先水平,尤其是对重点地区特别排放限值的要求明显高于其他主要燃煤国家的现行标准,是目前世界上最严格的环保标准｡

　　论文信息

　　薛彦廷,杨寿敏,牟春华,赵帅,姚明宇,李阳,谷伟伟,薛静远,苏立新,倪昕,何洋,杨旸. 我国煤电技术国际竞争优势分析[J]. 热力发电,2015,10:1-8.