燃煤发电

本报告挑选了山东、山西、福建、湖南、海南五个典型省份进行了煤电转型优化潜力和路径的研究。报告基于近中期各省电力供需形势，在考虑政府电力发展规划、电力电量平衡和各省非煤资源发展潜力的约束下，依托于煤电机组装机大小、服役年龄、供电煤耗等要素的评估分析，为不同省份煤电机组提供了转型优化发展路径，并量化了相关结果，提出了有针对性的政策建议。位于华东地区的山东是全国煤电装机第一大省，同时又是电力输入大省，冬夏“双高峰”保供压力较大，由于其机组总量大、自备电厂和小微电厂多，未来煤电装机结构具有较大的优化潜力；位于华北地区的山西同样是全国煤电装机大省，同时是传统的电力输出大省，为全国电力保供扮演着关键作用，今后还是华北地区重要的电力调峰基地；位于华东地区的福建电力结构以煤电为主，但近年来核电、海上风电发展迅猛，未来电力输出省的角色定位将愈加明显；位于华中地区的湖南是可再生能源装机占比超过50%、电力电量紧平衡的省份，未来是中国新增煤电主要的地区之一；位于华南地区的海南煤电装机较小，地方政府已明确提出禁止新增燃煤发电项目，未来将成为中国率先实现煤电完全退出的省份之一。

在我国的能源构成中煤炭一直为主要能源之一，尽管清洁能源在快速发展，在能源结构中的占比增大，但由于我国丰富的煤炭储量和相对较低的开采成本，煤炭消费在未来发展中仍将长期占据主导地位，而接近一半的煤炭消费用于火力燃煤发电。新疆作为煤炭储量大省，在“西电东送”中处于输出端的重要地位。特别是准东地区目前是新疆最大的煤电基地。 由于新疆煤大部分为变质程度较低的烟煤，特别是准东煤具有高钠、高钙、高铁等强粘污性。煤中碱金属元素尤其是钠元素与受热面的积灰结渣、沉积腐蚀密切相关，极易造成锅炉过热器部位的沾污、结渣，严重影响着锅炉的安全运行甚至停炉，从而造成极大的经济损失。2006年11月在准东煤初次供应电厂使用时，由于煤中钠含量骑高，曾造成苇湖梁电厂2台锅炉（共2台）、玛纳斯电厂6台锅炉（共6台）严重结渣停炉。由于当时苇湖梁电厂承担乌鲁木齐冬季供热，致使大面积停暖，造成丁极其恶劣的社会影响，引起了中央电视台、国务院总理的关注。因此煤中碱金属元素的含量与电力安全生产息息相关，准确测定煤中钾、钠元素的含量，丁解煤质特性指标，采取有效的预防控制措施，对保证锅炉的安全正常运行具有重大意义。 目前在国家标准和行业标准体系中尚无直接测定煤中钾、钠元素的方法，煤中钾、钠元素的含量均通过测定煤灰中钾、钠含量推算而得，由于煤样在高温制灰过程中钠元素的挥发，导致测量结果偏低，无法得到准确结果。国家能源局在2014年的标准制定计划中决定制定新的电力行业标准“煤中钾、钠测定方法”，以建立测定标准方法。我院作为标准制定单位之一，承担标准中方法二“酸溶-原于吸收法”的研究。

由于国家环保部大气污染排放标准越来越严，对燃煤发电厂污染物浓度排放标准值越来越低，尤其是东部地区。因此，许多燃煤电厂不得不进行超低排放改造。超低改造电气系统，针对原脱硫系统主接线，提出电气电源优化设计方案，以及解决原系统越级跳闸、低压设备掉闸等问题，确定合理的电气接线方案。

随着中国电力体制改革的深入，燃煤发电上网电价由市场形成、电网公司组织开展代理购电都标志着市场化改革进入了新的阶段。在未实际运行现货市场的省市地区，由于燃煤机组基数电量的取消，电力市场缺乏处理月度偏差电量的补充机制。在目前代理购电背景下，分析了中长期发电侧和用电侧的电量构成，阐述了中长期月度电量偏差产生的原因，构建了月度市场化购电的模型，提出了3种处理偏差电量的月度平衡机制。通过对华东某省级电网进行算例仿真，分析了不同方法的特点和适应性；最后结合中国电力市场的发展需求，对构建过渡期的市场设计提出了相关建议。

本项目理论研究基于大型燃煤发电机组的降耗时空效应理论，打破原设计理念中不同单元间、子系统间能量交换和转换的流程壁垒，将吸热侧的给水、凝结水、空气与放热侧的烟气、回热抽汽等工质按照能量品位匹配原则，从有效利用回热抽汽和锅炉烟气可用能两个方面，重构机组回热系统，提出机炉深度耦合理论。本项目于2018年1月12完成项目科技查新，并于2018年3月26日通过中电工组织的成果验收，验收意见认为：本项目研究内容完整，对机炉深度耦合综合提效技术，在实际工程的应用具有指导意义，达到了国内领先水平。

华电宿州公司成立于2003年9月，隶属于中国华电集团有限公司。公司一期工程建设2台630MW超临界燃煤发电机组，于2007年底实现“双投产”，属于“皖电东送”和安徽省“861”重点工程项目。多年来，公司高度重视企业安全文化建设，经过不断积累、沉淀、总结、提炼，培育形成了“知行合一”安全文化体系。“五关三到位"安全管控新模式实施以来，安全基础不断夯实，安全局面逐年稳固，截止2020年9月15日，公司安全生产4762天，连续五年实现机组"零非停”。

为应对疫情后电力需求的激增和俄乌冲突导致的天然气价格飙升，全球燃煤发电厂的发电量或将创历史新高。根据英国石油公司7月发布的《世界能源统计回顾》报告显示，2021年全球燃煤发电机的发电量达到创纪录的10244TWh，超过了2018年创下的10098TWh的纪录，市场分析师预计今年将进一步上涨。

“十二五”期间华能国际严格执行国家节能减排方针政策，认真落实各年度环保工作任务，健全节能环保管理体制机制，大力推进节能环保达标工作，着力提升节能环保水平，保持行业领先。2010 年 2 月，华能国际即联合有关单位经过两年的联合开发，率先开发出参数为 28MPa/600℃/620℃（即“高效超超临界”参数）的 1200MW 等级超超临界发电技术。根据我国能源结构现状和华能国际电源结构特点，建设 600MW 等级高效超超临界机组将会是华能国际的重要发展方向，将 1200MW高效超超临界的理论研究成果应用于 600MW 高效超超临界应用技术研究由华能国际率先提出，并在华能长兴电厂“上大压小”工程中率先进行示范。华能长兴电厂在规划之初，华能集团副总经理刘国跃即提出“高起点、高速度、高质量、高效益”要求，以达建成“资源节约型，绿色环保型”电厂目标。施工期间坚持“绿色示范、创新引领”的建设理念，按照集团公司“高起点规划、高标准建设、高水平管理、高效益产出”的高效超超临界机组建设运营思想，精心组织，精细策划，建成同类型示范机组。华能长兴电厂按照公司关于开展华能国际 660MW 高效超超临界应用技术研究的工作部署，全力做好技术课题攻关，攻克了各类难题，施工阶段同时完成了 87 项课题研究。在基建阶段，凝练了独具特色的长电“三创”基建文化 ，形成了“白鹭于飞绿家园，科技领先梦工厂，和谐创业新舞台”的企业愿景。通过全体参建人员的共同努力，历经 21 个月科学施工，2014 年底长兴工程两台高效超超临界机组顺利投产，标志着中国电力走向了高效超超临界的时代，同时也迎来了中国电力沿着最节能的技术路线走向燃煤电厂清洁排放的新时代。

传统电网架构中，能量单向流动，储能环节薄弱，负荷调节手段单一，不适合波动性较大的可再生能源大规模接入。能源互联网将实现可再生能源，尤其是分布式可再生能源的大规模利用和共享，通过更好地利用广域分布式电源的时空互补性以及储能设备与需求侧可控资源之间的系统调节潜力，做到“横向源-源互补，纵向‘源-网-荷-储’协调控制”，从而平抑分布式可再生能源间歇特性对局部电网的冲击。能源互联网系统下将大幅降低弃风弃光现象。 国网河南电科院积极履行社会责任，以助理打赢蓝天保卫战为目标，协同河南电力凋控中心发挥电网在能源调度供应链中的枢纽作用，以政府授权为基础，以污染物排放和能源数据监测为主要手段，全国首创基于能源供应链的绿色调度管理。河南电力发挥在电力调度、数据监测方面的技术优势，搭建 “燃煤机组污染物排放信息”、“供热机组供热信息”、“工业企业用电信息”、“储能、新能源运行信息”四大在线监测平台；经省政府授权对污染物排放较多的火电机组、热电联应急组以及高污染企业进行污染物排放监测，对新能源发电和上网进行监控，优化和重构电力调度供应链关键环节的数据流，通过全省现场监测和核查，提高能源数据准确率和传递效率；制定内外协作、合作共管的电网绿色调度管控机制，压缩超标排放火电机组发电时长，监控超限企业停运期间用电情况，通过电网调度的核心枢纽作用，在提升新能源发电并网比例的同时，有效降低高污染企业的污染物排放。 河南电力通过基于能源供应链的绿色调度成果实施应用，2018年至2019年，统调燃煤机组的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染物平均排放浓度大幅下降，远低于国家标准，分别是国家标准的26%、48%、61%。两年减排烟尘、二氧化硫、氮氧化物分别为1.18万吨、3.08万吨、3.13万吨。在全省年发电耗煤约占煤炭消耗总量46%的情况下，燃煤发电三项大气污染物排放总量仅占全社会排放总量的5%。 两年来，低排放、大容量机组年发电利用小时数较低效机组平均高出近500小时，累计节煤115万吨；秋冬季大气污染攻坚阶段，基于平台开展电力绿色调度，减少京津冀大气污染传输通道城市燃煤机组发电26亿千瓦时，减少电煤消耗120万吨。以平台为依托，按照政府要求，秋冬季污染应急管控期间，累计配合实施停限电7152次，配合到位率100%。累计压减重污染高排放企业用电量59亿千瓦时，相当于在能源消费终端减少散烧煤370万吨、减排二氧化碳673万吨、减少污染物排放205万吨。河南电力绿色调度取得了广泛的社会效益，彰显了责任央企形象。