雙碳目標下中國火電行業(yè)及其減污降碳展望

雙碳目標下中國火電行業(yè)及其減污降碳展望朱法華研究員級高工(博導)國家能源集團科學技術研究院有限公司副總經(jīng)理國電環(huán)境保護研究院有限公司董事長美國淘汰燃煤電廠◆煤電20%,天然氣39%火電碳達峰峰值碳中和“由人類活動造成的CO?排放，通過CO?除技術的應用，對CO?吸收量達到干衡?！眹夷茉醇瘓F電源名稱光伏地熱光熱生物后貝核電風電潮汐水電排放強度84電力行業(yè)電力行業(yè)不可能自身實現(xiàn)碳中和，滿足需求時盡可能減少二氧化碳排放國家能源集團國家能源集團國家能源集團 大氣中的碳排放和分布在陸地和海洋的碳匯?？偱欧藕涂偽罩g的差值就是向大氣①GlobalCarbonProject·Data:CDIAC/GCPINOAA-ESRL/UNFC國家能源集團人為活動導致的全球碳循環(huán)的擾動，2009-2018年(GtCO?/yr)海洋●99植被海岸e國家能源集團碳中和時中國火電允許CO2排放量口全國允許排放總量口全國允許排放總量口170億噸×18.5%=31.45口火電允許排放量口火電允許排放量□31.45億噸×43%=13.5口30.6億噸×43%=13.2電力需求依然旺盛>2020年，全社會用電量7.5萬億千瓦時，“十三五”年均增速5.7%>“十三五”以來電能替代規(guī)模達5989億干瓦時，占新增用電規(guī)模的38%,交通、建筑等行業(yè)以及居民用能方式“以電代煤”“以電代油”趨勢明顯>2019年，電能占終端能源消費比重為26%,“十三五”以來增長4個百分點，全社會電氣化程度將穩(wěn)步上升國家能源集團·非化石能源裝機年均增長達13.1%,占比從2015年底的34.8%上升至2020年底的44.8%·煤電裝機年均增速3.7%,占比從2015年底的59.0%下降至2020年底的49.1%,比重首次降至50%以下國家能源集團·非化石能源發(fā)電量年均增長10.6%,占比從2015年的27.2%上升至2020年的33.9%,其中風光9.6%,水電17.8%·煤電發(fā)電量年均增速3.5%,占比從2015年的67.9%下降至2020年的60.8%2015-2020年全國發(fā)電量能源與電力規(guī)劃方向能源：清潔低碳安全高效新能源：2030年風電太陽能發(fā)電容量超過12億千瓦系統(tǒng)五”時期逐步減少2.7(28.3-25.電力十四五規(guī)劃國家能源集團2021年1月7日晚高峰11.89億kW,拉閘限電(22億)◆太陽能就是光伏發(fā)電沒有出力，剛好1月7日全國大面積沒有什么風，風力發(fā)電的裝機出力大概10%左右，全國5.3億kW風電和光伏的總裝機，有5億kW沒有出上力◆冬季又是枯水期，我國3.7億kW水電的裝機容量在用電高峰時超過2億kW沒有出上力◆冬季是天然氣的用氣高峰，中國1億kW左右的天然氣發(fā)電裝機，有一半左右也沒有出上力◆加上發(fā)電機組停機檢修、區(qū)域布局等問題22億干瓦的發(fā)電裝機未能保證11.89億干瓦的用電負22億干瓦的發(fā)電裝機未能保證11.89億干瓦的用電負i國家能源集團國家能源集團增速3.7%1.5%,2025年11.63億■十五五年均1%,2030國家能源集團碳中和主要途徑√2005年我國萬元GDP能耗是1.22噸標準煤，2020年比2005年下降48.4%,但√各行各業(yè)(工業(yè)、建筑、交通等)都應節(jié)能降碳，應對標世界先進水平，提出√目標：2030年單位GDP比2005年下降65%以上(2.2噸標煤/萬$),2060年?國家能源集團碳中和主要途徑√2020年我國能源消費總量49.8億噸標準煤，其中清潔能源(天然氣、水電、核電、風電、太陽能)占比24.3%,煤炭占比56.8%,石油等18.9%(計算數(shù)據(jù))√2020年發(fā)電裝機容量220058萬千瓦，其中(水電、核電、風光)43.4%?！檀罅Πl(fā)展可再生能源(風電、光伏、生物質(zhì)發(fā)電、水電),加快內(nèi)陸特別是人應用(地熱、頁巖氣、可燃冰、潮汐能等等)√目標：2030年風電與太陽能發(fā)電將超過12億千瓦，非化石能源占比25%;天然氣15%;(石油+煤炭)60%;能源總量58.3億tce√2060年非化石裝機容量超過50億kW,火電8億kW,煤電5.3億kW國家能源集團碳中和主要途徑◆以電能替代為方向√2020年中國電力在終端能源消費比例27%,工業(yè)部門終端電氣化為25.7%,均√推動工業(yè)領域電能替代與余熱利用，強化建筑節(jié)能標準(電供暖與儲能),發(fā)√目標：2030年終端能源消費比例超過30%,2060年將達到70% 國家能源集團國家能源集團碳中和主要途徑◆國家能源局《2021年能源工作指導意見》,明確提出開展全國新一輪抽水蓄原劑),也可作為能源利用以節(jié)能降碳為引領，以低碳能源為關鍵以節(jié)能降碳為引領，以低碳能源為關鍵 以電能替代為方向，以儲能儲氫為補充國家能源集團未來電力需求電力需求(萬億kWh)政策情景強化減排情景2度情景1.5度情景政策情景人均用電量強化減排情景2度情景1.5度情景碳中和時中國人口15億，人均用電8600碳中和時中國人口15億，人均用電8600kWh2016年主要發(fā)達國家人均用電量：美國12830kWh,日本7970kWh,歐盟60國家能源集團>2020年，全國發(fā)電設備平均利用小時3758小時，同比降低比2015年降低230小時·水電：3827小時，首次突破3800小時·火電：4216小時，同比降低19小時(煤電4340小時，同2001-2020年全國發(fā)電設備利用小時中國化石能源儲量查明儲量氣氣來源：《中國礦產(chǎn)資源報告2019》2019年中國天然氣的進口依存度43%,石油的進口依存度碳中和時中國電力行業(yè)生產(chǎn)(不包括儲能)與CO?排放發(fā)電類型裝機容量(億kW)年利用小時發(fā)電量(億kW.h)CO,排放強度CO,排放量(億t)風電與太陽能核電2水電余熱、余壓、余氣00生物質(zhì)00氣電1煤電合計一85.3%。電力行業(yè)排放CO,將從超過47億t下降至15.21億t,85.3%。電力行業(yè)排放CO,將從超過47億t下降至15.21億t,其中火電行業(yè)排放1S:18億電為科技■雙碳目標下火電行業(yè)展望年均濃度中國環(huán)境空氣質(zhì)量目標(生態(tài)環(huán)境質(zhì)量根本好轉(zhuǎn))(富強民主文明和諧美麗)國家能源集團中國火電減污降碳的發(fā)展路徑?以煤電全面清潔發(fā)展為支撐，改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量◆以節(jié)能與摻燒為引領，發(fā)揮煤電機組的兜底保供作用◆以碳捕集與利用技術突破為重點，引領中國煤電發(fā)展國家能源集團燃煤電廠最嚴排放標準比較口中國(超低排放)□歐盟口美國0氮氧化物顆粒物二氧化硫氮氧化物國家能源集團是否應推動超超低排放?否白色煙羽的治理/否關于印發(fā)《京津冀及周邊地區(qū)2019-2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》的通知所探地區(qū)全國發(fā)布機樹生態(tài)環(huán)境部發(fā)布時問2019-09-25環(huán)大氣(2019)88號文件文件國家能源局環(huán)大氣(2019)88號關于印發(fā)《京津冀及周邊地區(qū)2019-2020年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》的通知對穩(wěn)定達到超低排放要求的電廠，不得強制要求治理“白色煙羽*美國燃煤和燃油電廠重金屬標壯3選1非汞金屬銻砷鈹錳鎳硒1選1c汞1選1汞數(shù)據(jù)來源：美國CFR40-Part63-SubpartUUUUU《燃煤和燃油發(fā)電廠大氣有害污染物國家排放標藍色煙羽靠協(xié)同治理>濕式電除塵器對三氧化硫的平均去除效率70%。濕法脫硫技術對三氧化硫的平均去除效率60%,平均排放濃度9.2氨逃逸靠脫硝系統(tǒng)優(yōu)化氨逃逸隨煙氣流動在尾部煙道內(nèi)發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化煤場無組織排放治理靠封閉成形段國家能源集團所而2021年4月6日在將會為水資源而戰(zhàn)4月9日06:45日，印度累計確診病例達12928574例，緊計死亡病例166862例，過去247美國副總統(tǒng)哈里斯：我參加過很多外交政策會議，要知道過去很多年,幾代人都在為石油而戰(zhàn)，而在不久的將來將會為水資：●火電是用水大戶，水在火力發(fā)電過程中的介質(zhì)●2007年國家就提出“以水定電”,節(jié)水及廢水資源化是火電行業(yè)的重要方向國家能源集團>以問題為導向---推行廢水COD與資源化(零排放)>缺水地區(qū)，可以回收煙氣中的水份(清新環(huán)境實施的京能五間房電廠，全廠零補水)火電環(huán)保未來發(fā)展方向是資源化實現(xiàn)廢水資源化，只取水不"二火電環(huán)保未來發(fā)展方向是資源化固廢、危廢資源化2019年粉煤灰產(chǎn)生量52019年粉煤灰產(chǎn)生量5.5億噸，綜合利用4億噸，綜合利不率72%2019年脫硫石膏產(chǎn)生量8200萬噸，綜合利用6150萬噸，紋合利用率國家能源集團固廢、危廢資源化火電：120-150萬m3脫硝催化劑裝機(需求)量再生成本。萬噸V、W、Ti資源閉環(huán)循環(huán)使用用土地、污染水土。占用量、污染性逐年遞增填埋需占用約3畝地，且跨省國家能源集團固廢、危廢資源化國家能源集團火電120萬立方25萬立方萬若50%節(jié)省=13萬立方/年X1.5萬元/方X30%國家能源集團2019年全國火電機組容量等級占比單機容量(萬kW))容量(萬kW)備注容量<10余3272,生2361氣9024改造重點與節(jié)能改造前的與節(jié)能改造前的2013年相比，2019年全國火電行業(yè)平均供電煤耗從321g/kW·h下降到306.4g/kW·h,下降14.6g/kW·h,相當于2019年節(jié)約標煤7368萬噸，僅此就可減少CO,近2億t國家能源集團節(jié)能升級改造方案方案比較(300MW亞臨界濕冷機組通流改造)項目方案1方案2方案3萬元/(g/kwh)國家能源集團節(jié)能升級改造方案方案比較(600MW亞臨界濕冷機組通流改造)項目方案1方案2萬元/(g/kwh)國家能源集團節(jié)能升級改造方案>純凝機組供熱改造可降低供電煤耗40g/kWh左右，投資較少，投資回收期短，是提高機組能效水平和經(jīng)濟性的最佳途徑。城市(工業(yè)園區(qū))周邊具備集中供熱>汽輪機通流部分改造是提高機組效率的有效途徑，從單位降耗成本、單位年節(jié)煤方案之一；>汽輪機通流部分改造能夠使亞臨界機組供電煤耗降低約15g/kWh,改造后供電國家能源集團徐州華潤電廠320MW節(jié)能改造項目改造后口脫硫、脫硝系統(tǒng)運行優(yōu)π印度其他中國歐美印度其他國家能源集團國家能源集團摻燒非煤燃料，進一步降低煤電碳排放◆利用固體生物質(zhì)燃料部分或全部代替煤炭，顯著降低原有燃煤電廠的◆利用大容量高參數(shù)燃煤發(fā)電機組發(fā)電效率高的優(yōu)勢，大幅度提高生物質(zhì)發(fā)電效率，節(jié)約生物質(zhì)燃料資源◆參與混燒的生物質(zhì)燃料比例可調(diào)節(jié)范圍大(通常為5%-20%),調(diào)節(jié)的靈活性強，對生物質(zhì)燃料供應鏈的波動性變化有很強的適應性◆全球?qū)嵭猩镔|(zhì)耦合混燒發(fā)電的大容量燃煤機組150多臺，其中100多臺在歐盟國家國家能源集團國家能源集團國家能源集團小結