“双碳”目标下煤电机组低碳、零碳和负碳化转型发展路径研究与实践

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.22061

摘要/Abstract

摘要：

煤电机组基于现有相关技术体系，可以通过“三步走”减碳战略，即通过技术减碳(节能降耗和深度调峰)实现低碳化，通过燃料脱碳实现零碳化，通过烟气脱碳实现负碳化，逐步实现转型，成为具备煤电机组可靠、可调和稳定等所有优点，同时又解决其高碳排放这一痛点的优质新能源火电。生物质火电作为一种零碳新能源，可以同时破解“风光新能源加电储能无法真正保障电网安全”和“传统煤电稳定可调但碳排放强度过高”这2个困局，成为我国未来低碳电力供应的中坚力量，为尽早实现以新能源为主体的新型电力系统作出其历史性贡献。

关键词: 碳达峰, 碳中和, 煤电机组, 节能降耗, 深度调峰, 燃料脱碳, 烟气脱碳

Abstract:

Based on the existing relevant technical system, coal-fired power units can be gradually transformed through the “three-step” carbon reduction strategy, that is, through technical carbon reduction (coal consumption reduction and deep peak shaving) to achieve low carbonization, through fuel decarburization to achieve zero carbonization, through flue gas decarburization to achieve negative carbonization. The strategy makes coal-fired power units have advantages of reliable, harmonic and stable, and solves the high carbon emissions of the units. As a kind of zero-carbon new energy, biomass thermal power can simultaneously solve the following two dilemmas: the wind and solar new energy power plus energy storage can’t really ensure the safety of power grid; the traditional coal power is stable and adjustable, but the carbon emission intensity is too high. Biomass thermal power has become the backbone of China’s future low-carbon power supply, and will make historical contributions to the early realization of a new power system with new energy as the main body.

Key words: carbon peak, carbon neutrality, coal-fired power units, energy saving and consumption reducing, deep peak shaving, fuel decarburization, flue gas decarburization

中图分类号:

TK 01

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图/表 6

图 1 我国现役发电机组装机容量结构

Fig. 1 Proportion of installed power generation capacity in China

图 2 现役煤电机组实际煤耗水平(纯凝机组)与达标目标值之间的差距A—6年行动计划60万kW机组目标值；B—100万kW超超临界湿冷机组；C—60万kW超超临界湿冷机组；D—60万kW超临界湿冷机组；E—60万kW亚临界湿冷机组；F—6年行动计划30万kW机组目标值；G—30万kW亚临界湿冷机组。

Fig. 2 Gap between actual coal consumption rate level (without heat supply) of existing coal-fired power units and target value

图 3 某电厂30万kW亚临界汽轮机投产后热耗变化情况

Fig. 3 Turbine heat rate changes of a typical 300 MW subcritical unit after commercial operation

表 1 典型30万kW亚临界机组节能降耗技术的性价比比较

Tab. 1 Cost performance comparison between typical energy-saving technologies of 300 MW subcritical coal-fired power units

方案	典型节能量/ [g⋅(kW⋅h)^-1]	典型成本/万元	单位节能量成本/ [万元⋅g^-1⋅(kW⋅h)^-1]	综合性价比
汽轮机通流部分改造	10	5 500	550	理论性价比高，实际普遍收益快速衰减，导致实际单位投资翻倍甚至无法回本
跨代升级改造为准二次再热机组	25	85 000	3 400	投资过高，性价比很低；若考虑效率衰减，实际性价比更低
保持压力不变，主、再热汽温升至566 ℃	15	20 000	1 330	性价比较低，若考虑效率衰减，实际性价比更低
高温亚临界综合升级改造	35	35 000 (29 000)	1 000 (829)	性价比较好，能长期保效，大幅延寿且同时有深调能力，综合性价比高

图 4 加工成型的生物质颗粒燃料

Fig. 4 Processed biomass pellet fuel

图 5 英国Drax电厂的生物质颗粒储仓及输运系统

Fig. 5 Biomass fuel storage and transport system of Drax power plant in the UK

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