清洁高效成超超临界技术发展方向

“超超临界燃煤机组+生物质混烧+区域供热+二氧化碳捕集+燃气轮机，这些复杂的概念结合到一起，将成为未来解决新建燃煤火电机组二氧化碳深度减排的主要技术路线。”在近日由中国动力工程学会主办、中国电力科技网承办、安徽安庆皖江发电有限责任公司协办的超超临界机组技术交流2017年会上，中国电力工程顾问集团公司副总工程师龙辉的观点引发了与会人员的广泛共鸣。

从2006年至今，我国已投运的100万千瓦超超临界机组已近百台，我国已成为世界超超临界煤粉炉机组容量最大和台数最多的国家。当前，我国超超临界发电技术已进入更加注重自主创新、更加智能优化控制、更加清洁低碳环保的新阶段。

面对煤电行业当前遇到的新问题，中国电力科技网主任魏毓璞在接受《中国电力报》记者采访时表示，迎接这种挑战，煤电行业只能走更高效、更清洁、更灵活道路，这也是超超临界技术今后的发展方向。

大型燃煤机组区域供热将成趋势

据了解，党的十八大以来，我国火电机组结构持续优化，超临界、超超临界机组比例明显提高，单机30万千瓦及以上机组比重上升到78.6%;单机60万千瓦及以上机组比重明显提升，达到41%。燃煤发电技术不断创新，达到世界领先水平。60万千瓦级、百万千瓦级超超临界二次再热机组和世界首台60万千瓦级超临界CFB(循环流化床)机组投入商业运行。超超临界机组投运十多年来，通过引进、消化和吸收，实现了工程设计、制造、建设技术的重大突破，我国超超临界机组无论容量、参数、效率、煤耗和超低排放改造均达到世界领先和先进水平，成为世界上蒸汽参数最高和供电煤耗最低的国家。

“我国600摄氏度等级超超临界燃煤发电机组技术水平已经达到国际先进水平，部分技术甚至达到国际领先水平。但我国在系统整体优化和汽轮机本体制造方面仍与国际水平存在一定差异，需要补齐短板，与国际同行不断交流，实现600摄氏度等级超超临界燃煤发电机组技术水平的新提高。”龙辉表示，国外公司设计的100万千瓦机组普遍带区域供热。“大型燃煤火电机组带区域供热将是未来新建燃煤发电技术发展的趋势。”

在《电力发展“十三五”规划》中明确提出，“全面掌握拥有自主知识产权的超超临界机组设计、制造技术;以高温材料为重点，加快攻关700摄氏度超超临界发电技术;研究开展中间参数等级示范，实现发电效率突破50%。推进自主产权的60万千瓦级超超临界CFB发电技术示范。”

中国华能集团清洁能源技术研究院副院长肖平表示，我国应在700摄氏度等级高效超超临界燃煤发电机组技术方面开展更加深入的研究，在该领域实现我国技术水平新的突破。而受制于汽轮机部分高镍基材料研发难度的困扰和性价比问题，预计700摄氏度超超临界燃煤发电机组的投运时间将推迟到2026年左右。

燃煤耦合生物质有利于减少化石能源消耗

12月19日，国家发展改革委印发《全国碳排放权交易市场建设方案(发电行业)》，首批纳入全国碳市场的重点排放单位几乎涵盖了我国约1700家火力发电企业。其纳入全国碳市场的二氧化碳排放总量超过30亿吨，占全国碳排放量的1/3。

据了解，2005年，欧盟碳市场交易体系开始运行，如今，这一交易体系已经涵盖欧洲11000家发电厂、工厂以及绝大多数的航空公司，覆盖欧洲45%的温室气体排放量，成为世界上最大的碳排放交易市场。欧洲的电厂开展了各种方式的二氧化碳深度减排工作。

近年来，燃煤锅炉掺烧生物质技术在欧美国家已成为二氧化碳深度减排的重要选项之一。国外的技术发展表明，大型燃煤锅炉可实现在较大比例范围内自由掺烧生物质燃料，用于给锅炉提供热量。英国、荷兰、丹麦等欧洲国家在燃煤火电机组生物质混烧技术方面处于领先地位，很多大型燃煤火电机组实现了“煤改生物质”燃烧。

相关专家表示，我国可作为能源利用的生物质资源总量约4.6亿吨标准煤/年，而目前我国生物质能利用量仅约3500万吨标准煤/年，利用率不足10%，利用方式包括生物质发电等多种方案。

假设中国每年有50%的生物质能资源用于发电，那么每年可发电量约7200亿千瓦时，仅此一项即可使我国非化石能源发电量占比提升约12个百分点(按2016年全国发电量计算)。若按全年发电利用小时数为4000小时，则折算生物质发电装机容量可达约1.8亿千瓦，是当前装机规模(截至2016年底，约1214万千瓦)的近15倍。因此，基于我国丰富的生物质能资源量及庞大的煤电总规模，在“十三五”期间及中长期时间内，我国燃煤耦合生物质发电将具有非常广阔的发展空间。

“燃煤耦合生物质发电相比纯烧生物质发电具有效率高、投资省、减少新增占地等多方面的优势。燃煤机组通过掺烧生物质，能够有效利用废弃的生物质资源，减少机组燃煤消耗量，有利于燃煤机组实现碳减排，还可以解决农民散烧废弃秸秆带来的环境污染问题，并为农民增收。”电力规划设计总院副总工程师姜士宏说。

据了解，国外已有大量电厂掺烧不同比例的生物质或纯烧生物质，我国也已有大量的纯烧生物质电厂及少数掺烧生物质发电项目。

结合具体的燃料供应、资金、运行维护习惯，以及我国电厂的情况，与会专家首推掺烧生物质技术路线。电厂采用掺烧生物质方案，其生物质掺烧比例较为灵活，从而在生物质收购中增强议价能力;生物质燃料预处理相对独立，也可减少对原有系统的影响，缩短停机时间;电厂的改造范围较小，可节省生物质改造的费用，便于项目投资、建设和运行管理。

“在超超临界技术不断发展的情况下，未来十年，我国超超临界燃煤机组参数将进一步提高并实现工程应用，部分大型燃煤火电机组将实现区域供热，大型燃煤锅炉生物质混烧技术将完成示范项目并完成推广应用。同时燃煤电厂部分烟气二氧化碳捕捉、贮存装置将会开展工程示范应用。超超临界机组将在未来发挥更大作用，成为‘一带一路’倡议中的重要能源组成部分。”清华大学教授毛健雄表示。