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国内外燃煤发电现状与对策:应具体问题具体分

日期:2018-12-08

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  自工业革命开始以来,煤炭作为全球主要能源长达上百年,即使在石油取代煤炭成为世界主要能源之后,煤炭仍然是全球最主要的基础能源之一。
  近年来,随着温室气体排放带来的气候变化问题成为全球议题,新兴经济体的工业化进程开启和加速,全球的资源供给和环境承载压力日益突出,在能源需求总体增长的同时,世界开始向低碳未来转型,能源结构正在发生变化,高效清洁的低碳燃料的增速将超过碳密集型燃料。特别是随着《巴黎协定》已经对煤炭发出警告,各国的煤炭清洁高效利用迫在眉睫。
  欧洲逐步淘汰燃煤电厂绝缘子
  在欧洲,欧盟领导严格执行消减温室气体排放协议,逐步淘汰煤炭使用和燃煤电厂。
  2014年10月,欧盟领导人同意,到2030年,将比照1990年水平削减40%的温室气体排放。这一行动伴随着强有力的公众活动,将逐步取消煤炭和煤炭投资,进而取消对以煤炭为燃料的煤电机组发电的政策、资金资助,并对其碳排放进行严格限制,乃至逐步淘汰燃煤电厂。
  2015年9月,法国宣布将不再向不具有碳捕获与储存技术(CCS)的海外燃煤电厂提供金融支持;金融机构法国巴黎银行、法国兴业银行,以及法国农业信贷银行也在其2015年决议中宣布将不再向煤炭开采投资。
  2015年11月,英国能源大臣安布尔˙拉德宣布,英国将在2025年前逐步淘汰煤炭使用。2010~2015年,英国没有新的燃煤发电厂投产。在这一段时间大约有12.5吉瓦的燃煤发电装机规划被取消。2016年3月,苏格兰最后一座燃煤发电厂正式关闭。
  2016年5月,德国环境部披露的文件显示,为达到气候目标,2050年前德国的燃煤发电厂将停止运行,同时应加快可再生能源发展。
  芬兰已经承诺在2020年淘汰燃煤电厂。
  美国多举措脱离煤炭使用避雷器
  美国多举措脱离煤炭和逐步减少燃煤发电厂。
  2016年1月,美国内政部长萨莉˙朱厄尔宣布,美国决定暂停实施新的联邦土地煤炭开采租赁。此举旨在加强美国对化石能源的管理和利用,推动美国朝着清洁能源经济的方向发展。2016年3月,美国能源信息署公布了该国今年的电网增加计划,其中燃煤发电厂的增加计划为零。也就是说,2016年美国没有新增燃煤电厂的计划。
  值得一提的还有美国环境保护署2015年8月出台的清洁电力计划(CPP)。这一计划是美国第一个全国性的、对燃煤电厂的碳污染进行限制的方案。然而美国最高法院在2016年2月要求清洁电力计划暂停,能否重启,何时重启尚是未知数。
  另外,经合组织(OECD)已减少燃煤发电厂政府资助,限制对燃煤电厂技术出口的补贴,部分银行停止对燃煤发电厂的融资支持,经合组织成员国对煤炭行业和燃煤发电厂的融资将会在4年内进一步收紧。
  2015年11月,经合组织成员国达成历史性协议,将严格控制对出口燃煤电厂技术的补贴。根据协议,鉴于燃煤电厂带来大量导致全球气温上升的主要排放物,34个经合组织成员国将限制对燃煤电厂技术出口的补贴。
  各国燃煤发电标准差异明显
  就我国本身来说,当前日益增大的环保压力,我国加快了环境治理步伐。根据国家环境保护部2011年7月发布的《火电厂大气污染物排放标准》,各大发电集团积极响应新的国家环保政策,积极承担社会责任。
  为此,它们进一步大幅度削减燃煤电厂污染物排放总量,主动提出将燃煤电厂污染物排放标准向“燃气轮机排放标准”看齐,即:烟尘、二氧化硫、氮氧化物三项排放限值分别为5mg/Nm3、35mg/Nm3、50mg/Nm3,通常在业内将此限值定义为燃煤锅炉“超净排放”标准。
  由于不同国家国情各异,基于环境保护的前提条件和基础不同而颁布的国家排放标准也不尽相同,主要有三方面不同:“标准修订频次、针对重点、修订依据。”我国火电厂现行排放标准远高于主要发达国家。
  以我国和日本为例:我国在重点地区执行大气污染特别排放限值,SO2、NOX及烟尘(mg/m3)的排放浓度分别为100、50、20;日本对二氧化硫的排放实行K值控制,在120个特别地区以及其他非特别地区中,K值在3.0~17.5范围内分成16个级别,相当于172mg/m3~3575mg/m3。
  而从中美两国电力污染物排放绩效看,各类污染物排放绩效随年份呈下降趋势。我国排放标准修订频次高和限值更严格,排放绩效下降幅度更大,随着新建和在役机组环保设施逐步改造完成,排放绩效下降幅度变小。若需进一步降低排放绩效,需实施更加高效的超净排放协同控制技术。
  我国燃煤发电有具体国情
  从全球来看,到2040年燃煤电厂仍处于上升趋势。国际能源署2015年也做出了类似的判断:未来25年,与世界其他地区的趋势相反,在亚洲这个经济增长最快的地区,煤炭在发电中的比重预计将从目前不到三分之一将增长到50%左右。如新兴经济体如印度、越南等正处于快速发展的重工业化阶段,其高耗能经济结构离不开煤炭这种廉价能源。
  另一方面,发达经济体美国、英国等欧美已进入后工业化时代的国家,其经济发展对高能耗的重工业依赖逐步减少,加之电力生产向绿色清洁方向转变,因此发达经济体,以煤炭作为燃料的煤电市场都呈下降趋势。在煤电机组发电相关政策上以减少项目资助、设定排放限制、淘汰使用为主基调。具体到国家,我国趋向慢慢持平,印度在增长,很多亚洲国家会继续增长,而欧洲国家可能波动平稳发展。
  从我国的现状来说,燃煤电厂的节能减排发展还存在着很多问题,须具体问题具体分析。
  从脱硫方面:一是由于实际燃煤含硫量增大以及脱硫装置设计裕量偏小;二是现有脱硫装置运行性能下降,脱硫效率不能满足国家标准要求;三是目前普遍采用的FGD湿法脱硫由于除雾器效率不高,在取消GGH后,加剧了“石膏雨”的形成。
  脱硝方面:一是锅炉产生的NOX排放浓度偏高,导致尾部SCR脱硝投资与运行成本增大;二是部分锅炉在实施脱硝改造后,导致锅炉排烟中的飞灰可燃物与CO含量增加,导致锅炉热效率下降。
  烟尘方面:一是现有除尘器受实际燃煤和场地限制,大多难以达标排放;二是电袋除尘器等运维费用高、废旧滤袋难以处理。所以,将各污染物排放技术实现整体优化,形成一体化、协同控制,才是我国未来燃煤电厂节能减排的方向和实际意义。
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