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煤電轉(zhuǎn)型有了新路徑

經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)發(fā)布時(shí)間:2024-03-21 08:56:21  作者:王軼辰

  隨著全球能源綠色低碳轉(zhuǎn)型加速推進(jìn),煤電正面臨前所未有的挑戰(zhàn)。全國能源工作會(huì)議在部署2024年重點(diǎn)任務(wù)時(shí)提出,研究探索火電摻燒氫氨技術(shù),推動(dòng)建設(shè)一批“低碳電廠”。這為燃煤電廠節(jié)能減排、綠色發(fā)展提出了一條切實(shí)可行的全新路徑。

  由于經(jīng)濟(jì)性、資源稟賦等因素,我國電力結(jié)構(gòu)以煤電為主。煤電在支撐經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí),也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題,在我國每年100億噸左右的碳排放中,約40%來自煤電。要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo),一方面,要減少煤電的使用,大力發(fā)展更為清潔的可再生能源;另一方面,要提升煤炭等傳統(tǒng)化石能源清潔利用水平。

  近年來,圍繞煤電清潔高效轉(zhuǎn)型,我們做了很多工作。通過持續(xù)實(shí)施“三改聯(lián)動(dòng)”,全國80%以上煤電機(jī)組進(jìn)行了節(jié)能改造,90%以上煤電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了超低排放,近3億千瓦煤電機(jī)組按需實(shí)施靈活性改造。借助技術(shù)進(jìn)步,我國平均度電煤耗已從20年前每千瓦時(shí)近400克,降至目前每千瓦時(shí)300克左右,優(yōu)于美國和德國水平。此外,基于二次再熱、高位布置、超凈排放、CCUS(碳捕集、利用與封存)等技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,我們還在探索更多煤電清潔發(fā)展的可能性。

  在當(dāng)前技術(shù)條件和裝機(jī)結(jié)構(gòu)下,煤電仍是最經(jīng)濟(jì)可行、安全可靠的靈活調(diào)節(jié)資源,可在提升電力保供能力的同時(shí),促進(jìn)可再生能源發(fā)展。因此,我們需要更加高效的清潔利用方式,進(jìn)一步大幅降低火力發(fā)電中的煤炭消耗,在保障一定量火電發(fā)展的同時(shí)降低碳排放。

  火電摻燒氫氨技術(shù)的進(jìn)步,讓人們看到這一希望。目前全世界已知能高溫燃燒的燃料絕大部分都是化石能源,真正不含碳并具備實(shí)用性的清潔燃料極少,其中就包括氫和氨。氫作為下一代能源備受關(guān)注,但氣態(tài)的氫氣難以大量長距離運(yùn)輸,且熱值偏低,在當(dāng)前技術(shù)下直接大規(guī)模利用存在困難。過渡性解決辦法是利用綠氫合成綠氨,氨目前主要用于化肥,液氨儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)和安全規(guī)范也非常成熟。研究發(fā)現(xiàn),在燃煤火力發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用氨混燒時(shí),基本不需要改變現(xiàn)有主體設(shè)備,僅需在鍋爐單元改造添加一些支持氨燃燒的裝置,即可達(dá)到碳減排效果。

  針對(duì)火電摻燒氫氨技術(shù),一些國家早有布局。2021年,日本政府發(fā)布第六版能源戰(zhàn)略計(jì)劃,明確優(yōu)先推廣氫、氨混燒發(fā)電技術(shù),希望以“氨—氫”能源形式實(shí)現(xiàn)更低成本碳中和;韓國則成立了一個(gè)氫氨發(fā)電示范促進(jìn)領(lǐng)導(dǎo)小組,目標(biāo)同樣是推動(dòng)氫、氨與天然氣、煤混合燃燒發(fā)電。我國擁有顯著可再生能源優(yōu)勢(shì),如果能夠盡早建立火電摻燒氫氨原料供應(yīng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,并實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,將有望引領(lǐng)全球氫氨燃料市場(chǎng)。

  為實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電凈零排放,我國正在積極探索火電摻燒氫氨技術(shù),相關(guān)示范項(xiàng)目和技術(shù)開發(fā)不斷推進(jìn)。2023年4月,由合肥綜合性國家科學(xué)中心能源研究院與皖能集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)的燃煤電廠大比例、長時(shí)間、高穩(wěn)定性摻氨燃燒降碳技術(shù),在現(xiàn)役30萬千瓦火電機(jī)組試驗(yàn)取得成功。同年年底,中國神華廣東臺(tái)山電廠60萬千瓦煤電機(jī)組成功實(shí)施高負(fù)荷發(fā)電工況下煤炭摻氨燃燒試驗(yàn),成為國內(nèi)外完成摻氨燃燒試驗(yàn)驗(yàn)證的最大容量機(jī)組。

  雖然火電摻燒氫氨路線在技術(shù)方面已得到驗(yàn)證,但規(guī)?;茝V仍面臨兩大挑戰(zhàn):一是大規(guī)模綠氨來源問題。綠氨主要指利用綠電制取的氫所生產(chǎn)的氨,其生產(chǎn)過程不排放二氧化碳。目前,我國合成氨多來源于煤和天然氣,減碳效果有限,而綠氨產(chǎn)量極低,想足量采購并非易事。二是綠氨采購成本遠(yuǎn)高于煤炭。合成氨70%至80%的成本來自氫,要想合成廉價(jià)綠氨,必須要有廉價(jià)綠氫,但大幅降低綠氫制備成本存在挑戰(zhàn)。

  由于與許多電廠用煤熱值相當(dāng),每燃燒1噸氨就可以減少1噸煤炭消耗,火電摻燒氫氨是不可多得的化石能源源頭減碳技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)規(guī)模化利用,應(yīng)對(duì)可再生能源就地制氫項(xiàng)目給予政策支持,提高設(shè)備國產(chǎn)化率,持續(xù)降低綠氫制備成本。同時(shí),對(duì)較早應(yīng)用該技術(shù)的火電廠給予資源、資金支持。值得期許的是,目前在風(fēng)光資源較好的地區(qū),制氫成本與天然氣制氫接近,合成平價(jià)綠氨已看到希望,真正的“低碳電廠”也許離我們并不遙遠(yuǎn)。(作者:王軼辰 來源:經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào))


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