化石能源注定被代替 可著手布局新能源

能源產業(yè)發(fā)展需要計量儀表支撐，新能源電網等也離不開電力電能表。“隨著《巴黎協(xié)定》的生效，能源發(fā)展‘十三五’規(guī)劃的公布，煤電產能過剩主要表現(xiàn)在供給側與需求側結構不匹配。”在日前的能源互聯(lián)網設備與技術應用大會上，原機械工業(yè)部電工局局長周鶴良向記者介紹道，從長遠看，新一輪能源裝備技術變革、產業(yè)變革方興未艾，人類必將從化石能源走向非化石能源。

“但這個過程是漫長的，需要幾代人承上啟下、繼往開來努力奮斗。”他強調說，其核心是加快能源裝備轉型升級步伐，全面提高自主創(chuàng)新能力，提升能源裝備產業(yè)競爭力，實現(xiàn)兩手抓：一是傳統(tǒng)的煤電蒸汽發(fā)電能夠清潔高效；二是新能源發(fā)電能夠大規(guī)模有效、經濟、穩(wěn)定運行。

煤的清潔高效利用是基礎

“截至2015年12月31日，全國31個省市共有425家燃煤電廠，包含地方中小機組在內，裝機容量約9.9億千瓦，占全部發(fā)電裝機容量67%。”周鶴良介紹說，全世界電力中40%的電量來自燃煤電廠，其中有65%~70%來自中國。從中國的國情看，以煤為主體的能源結構在短時期內不會大幅度改變，煤電機組占全部發(fā)電量的73%左右，但隨著非化石能源的比重逐年增長，煤電的比重正在逐年下降，低碳電力是未來能源發(fā)展的方向。

他進一步強調說，燃煤發(fā)電本身就是要不斷提高燃煤發(fā)電效率，降低煤耗，降低排放，而且煤電仍有發(fā)展空間。

在煤電的清潔高效利用方面，我國有讓人信服的例子。上海外高橋第三發(fā)電公司對其百萬千瓦機組實施了多項技術創(chuàng)新，在傳統(tǒng)的設備運行系統(tǒng)上進行了工藝優(yōu)化，如提高蒸汽參數(shù)，采用二次再熱，改進汽輪機通流部分的結構以及優(yōu)化管道系統(tǒng)等，經過改造，其供電煤耗達到276克/千瓦時，發(fā)電效率在滿負荷工況下達到46.5%，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放分別達到10毫克/每立方米、35毫克/每立方米、50毫克/每立方米，優(yōu)于天然氣發(fā)電排放標準。

“目前，上海外三已成為全球發(fā)電效率最高、煤耗和排放最低的綠色、清潔、高效發(fā)電廠。”周鶴良說，在采用了上海外三的節(jié)能減排經驗后，經過升級改造的華潤徐州銅山電廠兩臺百萬千瓦機組，其大氣污染物排放優(yōu)于國內燃氣機組，二氧化硫的排放總量大大減少。

事實上，早在2014年9月26日，上海外三已被國家能源局授予國家煤電節(jié)能減排示范基地稱號，而在2016年6月26~30日于美國北卡羅萊納州舉行的美國ASME電力與能源大會上，其大會主席還邀請上海外三總經理馮偉忠出席并作演講，介紹上海外三節(jié)能減排的經驗。“美國ASME委員會的高層成員和出席會議的學者及專家非常關注、重視、欽佩上海外三提供發(fā)電效率，降低煤耗和排放的經驗，該會議還為馮偉忠頒發(fā)了個人最佳創(chuàng)新者獎。”周鶴良告訴記者說。

“30多年來，我國煤電機組的發(fā)電效率不斷提高，供電煤耗、污染物排放逐年下降。”周鶴良表示，如供電煤耗由1980年的448克/千瓦時，到2015年降到315克/千瓦時，保持接近世界先進水平，而且還出現(xiàn)了一批包含35萬千瓦及60萬千瓦超臨界循環(huán)流化床在內的節(jié)能減排、清潔高效、綠色低碳、超低排放的電廠。

多元化發(fā)展新一代清潔能源

習近平總書記在2014年6月13日的中央財經領導小組第6次會議講話中指出，大力推進煤炭清潔高效利用，形成煤、油和新能源、可再生能源多輪驅動的能源供應體系。

在煤的清潔高效利用方面，國務院常務會議曾明確要求，京津冀、長三角、珠三角地區(qū)，除了“熱電聯(lián)產”外嚴禁新建燃煤發(fā)電等高耗能、高污染項目，到2020年現(xiàn)役電廠平均供電煤耗低于310克/千瓦時；新建電廠平均供電煤耗低于300克/千瓦時；對落后產能和不符合相關強制性標準要求的則淘汰關停；此外，還要求沿海東部及湖北、湖南、河南等中部地區(qū)提前在2017年和2018年達標等。

根據國家能源局2016年11月7日發(fā)布的電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃，到2020年我國煤電累計裝機容量規(guī)模力爭控制在11億千瓦以內，“十三五”期間改造熱電聯(lián)產機組規(guī)模達到1.5億千瓦，改造常規(guī)煤電機組量大約8600萬千瓦。

“我國的發(fā)展方針是既要發(fā)展新能源大規(guī)模集中并網，向負荷中心輸送電量，更要大力快速發(fā)展分散式、分布式新能源微電網發(fā)電技術，就近消納自發(fā)自用，余電上網。”周鶴良提供了一組美國2016年7月發(fā)布的數(shù)據：上半年的發(fā)電量比重中，煤電占28%，核電占20.5%，天然氣占33.5%，水電及可再生能源占16.5%，燃油占1.5%。

預測到2020年我國的非化石能源———水電、核電、風電、太陽能以及燃氣輪機發(fā)電裝機容量加在一起，將從現(xiàn)在的5億千瓦增加到8億千瓦左右，屆時清潔能源的發(fā)電裝機容量比重將達到40%左右；到2025年，非化石能源發(fā)電裝機容量比重達到45%左右；到2030年，非化石能源發(fā)電裝機容量比重達到50%左右；到2050年，非化石能源發(fā)電裝機容量比重達到65%以上，我國將邁入世界強國行列。

他分析說，我國發(fā)展新能源發(fā)電技術，從當前來看需要著力解決以下幾個突出問題：

一是必須要努力提高設備的運行利用小時、降低損耗、提高能效。目前我國核電設備的年均運行利用小時為7300～7500小時，煤電為4000～4300小時，水電為3600～3800小時，風電為1600～1900小時，太陽能為1000～1100小時。

二是要著力解決在風電、太陽能新能源安全并網、電量消納、調峰電源以及提高儲能裝備技術，儲能系統(tǒng)集成技術，儲能系統(tǒng)監(jiān)控技術，微電網調頻調壓技術水平等方面的問題，保障風/光穩(wěn)定運行。

三是在確保安全和生態(tài)環(huán)境下，核電要合理布局，科學發(fā)展。

四是陸地上以天然氣為燃料的重型燃氣輪機應該實行大、中、小并重發(fā)展，軍民融合的方針，其中包含發(fā)展分布式清潔能源中心及熱電冷三聯(lián)供，它們適用于機場、商場、酒店、醫(yī)院、寫字樓、科技園區(qū)等。

“必須要在燃機的整機研發(fā)、關鍵零部件——壓氣機、燃燒室、高溫部件、渦輪機控制技術攻關及公共基礎技術方面加大投入，加快實現(xiàn)航空發(fā)動機及燃氣輪機自主研發(fā)制造生產，實施‘兩機’重大專項，遵循研發(fā)—試驗—樣機—修改設計—再制造—再試驗—小批量—規(guī)模化應用—反復試驗的原則。”周鶴良強調說。

五是發(fā)揮重大工程、重大裝備、重大項目、重大決策-啟動示范工程、依托工程的作用，其中國家決策、政府推動力是主導，執(zhí)行力是關鍵。

六是要注重發(fā)展質量，強調質量為先、設備高性能、高可靠性、免維護、減少故障率，提升工業(yè)基礎創(chuàng)新能力、關鍵技術材料，核心基礎零部件立足自主化、突破質量瓶頸，形成具有國際競爭力的國際品牌。“比如堅持創(chuàng)新驅動的杭州汽輪機有限公司，已躋身世界先進行列，成為全球知名工業(yè)汽輪機制造商。”

修建空中電力高速路

“我國能源與負荷的逆向分布決定了遠距離、大容量輸電是我國電網發(fā)展的長期戰(zhàn)略。”周鶴良表示，我國西南有水電資源，北部有煤炭資源，西部和北部還有風能、太陽能光伏發(fā)電資源，當前跨區(qū)輸電需求的增加和環(huán)境承載能力的下降，對輸電效率和資源利用水平提出了更高的要求。

據介紹，當前正在運行的有“四交四直”特高壓輸電線路，即晉東南線：1000千伏晉東南—南陽—荊門(交流);淮上線：1000千伏淮南—南京—上海(交流)；浙福線：1000千伏浙南—福州(交流)；靈紹線：±800千伏靈州—浙江紹興(直流)；哈鄭線：±800千伏哈密南—鄭州(直流)；錦蘇線：±800千伏四川錦屏—蘇南(直流)；向上線：±800千伏向家壩—上海(直流)；溪浙線：±800千伏溪洛渡左岸—浙江金華(直流)。

正在建設的有“五交八直”特高壓輸電線路：內蒙古蒙東錫盟—山東棗莊(1000千伏交流)；內蒙古西—天津南(1000千伏交流)；陜北榆恒—山東濰坊(1000千伏交流)；新疆哈密—重慶(1000千伏交流)；準東—皖南(1000千伏交流)；內蒙古東錫盟—江蘇泰州(±800千伏直流)；內蒙古上海廟—山東臨沂(±800千伏直流)；新疆昌吉—安徽古泉(±1100千伏直流)；內蒙古扎魯特—山東青州(±800千伏直流)；山西晉北—江蘇南京(±800千伏直流)；甘肅酒泉—湖南湘潭(±800千伏直流)；云南普洱—廣東紅門(±800千伏直流)等。

“‘十三五’末上述特高壓輸電線路將全部建成投入運營，通過特高壓輸電方式，增加遠距離受電的比例。”周鶴良說。當前，東北首個向華北送電的特高壓輸電工程也已開工建設。其中內蒙古、甘肅、新疆、陜西缺水地區(qū)采取風火捆綁、西南地區(qū)采用水火捆綁方式，分別向中東部輸送電量。

到“十三五”末期，甘肅酒泉的風力發(fā)電裝機容量將達到2000萬千瓦，甘肅酒泉—湖南湘潭的±800千伏直流輸電線路建成以后，向湖南輸送的清潔能源電量可以達到400億千瓦時，相當于替代800萬千瓦的火電裝機容量。

“中國的特高壓直流輸電發(fā)展前景廣闊，必須要盡快提高調峰電源比重，加快抽水蓄能等調峰電源建設，將一部分有條件的煤電機組改造成為調峰機組，提升電力系統(tǒng)綜合調峰能力，提升高參數(shù)大容量機組運行效率。”周鶴良認為，被稱為空中電力高速通道的特高壓電網建設是落實清潔能源發(fā)展戰(zhàn)略，治理大氣污染，促進新能源送出保障東中部電力供應穩(wěn)定的基礎。

“未來10~15年，一直到2050年，我國的能源結構將逐漸從以化石能源為主轉向以清潔能源為主，從高碳能源為主轉向低碳能源為主———逐年降低二氧化碳排放，最終徹底改變能源結構。”周鶴良稱，這場能源轉型，將以電力為中心，到2020年全國社會用電量將達到6.8萬億~7.2萬億千瓦時，到2020年全國人均用電量將達到5000千瓦時。