□劉晶晶

煤炭是我國工業(yè)化進(jìn)程中的基礎(chǔ)性能源，我國是世界上少數(shù)幾個能源以煤為主的國家之一，也是世界最大煤炭消費(fèi)國。中國煤炭工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)表明，2013年全國煤炭消費(fèi)量36.1億噸，同比增幅由前10年年均增長9%左右下降至2.6%左右，占一次能源總消費(fèi)量的60%以上。

雖然煤炭產(chǎn)量和消費(fèi)量同比增幅均大幅收窄，但我國以煤為主的能源格局短期難變。數(shù)據(jù)顯示，2012年，煤炭提供了電力燃料的75%、鋼鐵用能的85%、建材用能的71%、化工用能的40%。從消費(fèi)結(jié)構(gòu)上看，電力用煤占52.9%，鋼鐵用煤占15.3%，建材用煤占16.1%，化工用煤占6.6%，其他用煤占9.1%。

國家發(fā)改委能源研究所副所長戴彥德推算，以2013年我國總的能源消耗總量36.1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤為基準(zhǔn)，到2050年，我國的能源消耗總量起碼要控制在65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，形成煤炭、油和氣、核電等多種能源共存的格局。即使做出很大努力，煤炭的絕對年消耗量也難以減下去。

煤炭長期大規(guī)模開發(fā)利用也帶來了一系列問題。一是煤炭資源開發(fā)條件變差。我國53%的煤炭資源埋深在1000米以下，褐煤和低變質(zhì)程度煙煤占55%，優(yōu)質(zhì)煤炭資源逐年減少，開發(fā)重心逐步向西部轉(zhuǎn)移。二是煤炭科學(xué)產(chǎn)能比重較低。滿足安全、高效、綠色開采條件的科學(xué)產(chǎn)能僅占1/3，這也是煤礦事故頻發(fā)的主要原因。三是煤炭輸配不合理，煤炭調(diào)運(yùn)形勢緊張；四是煤炭利用效率低。發(fā)電及供熱平均綜合利用效率僅為40%左右，比發(fā)達(dá)國家低10個百分點(diǎn)。

尤為緊迫的是，煤炭屬于高碳能源，我國又以碳排放系數(shù)最高的煤炭為主，污染十分嚴(yán)重。有統(tǒng)計顯示，在主要污染物排放中，燃煤排放的二氧化硫占90%，氮氧化物占75%，總懸浮顆粒物占60%。同時，每年還要排放數(shù)億噸廢渣，重金屬超過2萬噸，對人體危害很大。燃煤帶來的嚴(yán)重環(huán)境污染，必須引起重視。

厚積薄發(fā)，我國清潔煤電前沿技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用探索

事實(shí)上，近二十年來我國一直都沒有停止對清潔煤電前沿技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用探索。

2010年，國家能源局組織成立了“國家700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”，設(shè)立了“國家700℃超超臨界燃煤發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用示范”項目。由華能集團(tuán)清潔能源研究院牽頭，同時承擔(dān)我國首個關(guān)鍵部件驗(yàn)證試驗(yàn)平臺的建設(shè)及運(yùn)行工作。包括中國電力工程顧問集團(tuán)公司在內(nèi)，項目參與單位幾乎囊括了我國發(fā)電行業(yè)、動力裝備制造行業(yè)、材料行業(yè)等多個相關(guān)基礎(chǔ)行業(yè)的重點(diǎn)單位。

據(jù)了解，先進(jìn)的700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)是目前歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)積極發(fā)展的商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用清潔燃煤發(fā)電技術(shù)。該技術(shù)將目前最先進(jìn)的超超臨界發(fā)電機(jī)組主蒸汽溫度從600℃提高到700℃以上，發(fā)電效率接近甚至超過50%，耗煤量及碳排放量將減少約30%，NOχ、SO2、粉塵等污染物的排放大幅減少。

該聯(lián)盟試驗(yàn)平臺依托華能南京電廠建設(shè)，目前已完成試驗(yàn)平臺的詳細(xì)設(shè)計及施工設(shè)計，正在進(jìn)行材料及閥門等鎳基高溫合金部件的生產(chǎn)、制造和采購工作，按計劃將于2014年下半年進(jìn)行安裝，2015年6月前完成運(yùn)行調(diào)試并開始相關(guān)試驗(yàn)工作。該平臺建成后將成為我國首座700℃超超臨界燃煤發(fā)電關(guān)鍵部件驗(yàn)證試驗(yàn)平臺，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，更好地推動700℃材料測試、關(guān)鍵部件開發(fā)工作，為我國爭取建造世界首臺700℃超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組奠定基礎(chǔ)。

在另一高新清潔煤電技術(shù)領(lǐng)域，我國自主知識產(chǎn)權(quán)首座250MWIGCC示范電站2012年在華能集團(tuán)天津?yàn)I海建成投產(chǎn)，這是我國“十一五”863計劃重大項目的顯著成果之一，標(biāo)志著我國已成為世界上為數(shù)不多掌握大型IGCC電站的系統(tǒng)設(shè)計、汽化、凈化、空分、余熱鍋爐和汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的國家之一，這一重大突破將大大提升我國在節(jié)能減排和應(yīng)對全球氣候變化問題上的國際影響力和話語權(quán)。而整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）是世界公認(rèn)的清潔、高效煤基發(fā)電主要技術(shù)途徑之一，效能與超超臨界技術(shù)不相上下。

作為天津IGCC電站核心技術(shù)之一的兩段式干煤粉加壓汽化技術(shù)，同樣達(dá)到國際先進(jìn)水平，該技術(shù)采用干煤粉上下兩段進(jìn)料，應(yīng)用兩段分級汽化原理，其煤種適應(yīng)范圍廣、氧耗低，碳轉(zhuǎn)化率大于99%，冷煤氣效率80%～85%，煤氣有效氣體成分約90%。目前已逐步應(yīng)用到陜西府谷恒源、四川金象、江蘇淮河化工、青島三力、河北辛集化工等多個項目中，并出口美國，進(jìn)入發(fā)達(dá)國家能源市場。

節(jié)能減排，壓力與動力并存

CO2等溫室氣體減排是目前國際社會關(guān)注焦點(diǎn)，是能源和環(huán)境領(lǐng)域面臨的熱點(diǎn)問題。我國是世界上CO2排放量最大的國家，且以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將長期存在，因此我國應(yīng)對氣候變化的壓力也越來越大，CO2排放問題將成為制約我國燃煤發(fā)電可持續(xù)發(fā)展的瓶頸之一。碳捕集、利用與封存技術(shù)作為一項新興的、具有大規(guī)模CO2減排潛力的技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)化石能源的低碳利用，被認(rèn)為是應(yīng)對全球氣候變化、控制溫室氣體排放的重要技術(shù)之一。

我國在溫室氣體減排技術(shù)方面，自主開發(fā)了適合于電廠煙氣特點(diǎn)的CO2捕集與處理技術(shù)，能有效應(yīng)對電廠煙氣中CO2濃度低、O2含量和粉塵濃度高等不利條件，實(shí)現(xiàn)CO2的高效、低能耗捕集。2008年我國第一套燃煤電廠CO2捕集裝置——華能北京3000噸/年CO2捕集試驗(yàn)示范裝置建成，標(biāo)志著我國CO2捕集技術(shù)在燃煤發(fā)電領(lǐng)域首次得到應(yīng)用。2009年建成投運(yùn)世界最大的燃煤電廠CO2捕集工程——華能上海12萬噸/年CO2捕集工程，標(biāo)志著該技術(shù)具有了在燃煤電廠大型化的能力，使我國在該技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到了世界領(lǐng)先地位。

清能院院長許世森向記者透露，2012年，清能院參與挪威石油公司百萬噸燃機(jī)煙氣CO2捕集工程的投標(biāo)，建成了中國第一套燃?xì)鉄煔釩O2捕集裝置（1000噸/年），并完成3000小時的連續(xù)運(yùn)行測試，系統(tǒng)運(yùn)行和排放指標(biāo)達(dá)到北歐最為嚴(yán)格的質(zhì)量環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。2014年，清能院在華能長春熱電廠建成我國首套嚴(yán)寒地區(qū)1000噸/年CO2捕集裝置，該裝置在原有技術(shù)基礎(chǔ)上，采用了清能院最新開發(fā)的捕集工藝及吸收溶劑，完全適應(yīng)東北嚴(yán)寒氣候及機(jī)組長期低負(fù)荷運(yùn)行特點(diǎn)。在節(jié)能減排的目標(biāo)下，我國科研工作者化壓力為動力，突破了眾多的難關(guān)，為全球低碳作出貢獻(xiàn)。

煤電一體化，助力中國能源綠色浪潮

然而“市場煤”和“計劃電”這兩個煤電行業(yè)外部矛盾并沒有完全得到解決。在煤炭工業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃中，國家能源局表示，煤電矛盾讓市場解決，鼓勵煤電一體化。國內(nèi)五大發(fā)電集團(tuán)紛紛通過收購兼并、煤電一體化以及與大型煤炭企業(yè)戰(zhàn)略合作等手段加大對煤炭產(chǎn)業(yè)的投資開發(fā)力度，借此增強(qiáng)企業(yè)的煤炭資源控制力，提高盈利能力和議價能力。相對于其他發(fā)電模式而言，煤電一體化項目的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢也就顯現(xiàn)出來了。

拿華能“伊敏模式”來說，伊敏煤電公司打破電廠與煤礦的傳統(tǒng)行業(yè)限制，充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，建設(shè)坑口電站，合理配置資源比例，煤礦與電廠同步設(shè)計、同步建設(shè)、同步投產(chǎn)，使煤、電產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)、有序、可持續(xù)發(fā)展；充分發(fā)揮管理優(yōu)勢，在體制上實(shí)現(xiàn)煤礦、電廠統(tǒng)一管理、統(tǒng)一經(jīng)營、統(tǒng)一核算，形成“兩翼一體”的“扁平化”管理模式；堅持發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，利用露天礦與電廠間8.5公里的輸煤走廊，實(shí)現(xiàn)“煤不落地”封閉輸煤；煤炭生產(chǎn)用電由自己的電廠直接提供，節(jié)約了煤炭生產(chǎn)成本；采煤疏干水通過地下管路送到電廠用作循環(huán)冷卻水，每年重復(fù)利用疏干水1300萬噸～1800萬噸；發(fā)電燃煤灰渣分級后用于制磚、生產(chǎn)水泥，進(jìn)行綜合利用后與采煤剝離物混合返排回露天礦采空區(qū)；在煤炭生產(chǎn)過程中，將剝離出的地表腐殖土收集起來單獨(dú)存放，在排土場達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后覆蓋腐殖土，種草、種樹，恢復(fù)植被，減少建造大型儲煤場和存灰場地對周圍環(huán)境所造成的污染；發(fā)電余熱進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域及城鎮(zhèn)居民生活區(qū)采暖系統(tǒng)；生產(chǎn)、生活污水在經(jīng)過污水處理系統(tǒng)處理后，全部達(dá)標(biāo)并通過地下管道引入電廠冷卻水系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了電、煤、灰、水、土、熱之間的科學(xué)循環(huán)利用?！耙撩裟Ｊ健钡慕?jīng)濟(jì)優(yōu)勢不言而喻。

對國家而言，我國能源資源稟賦與負(fù)荷中心呈逆向分布，發(fā)展煤電一體化項目，變輸煤為輸電，對優(yōu)化我國資源配置意義重大。縱觀全國電網(wǎng)建設(shè)布局，有條件開展煤電一體化項目的煤炭基地幾乎都被規(guī)劃為重要的電源支撐點(diǎn)?？梢哉f，煤電一體化為全國大電網(wǎng)布局奠定了基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)國家層面的資源優(yōu)化配置提供了前提，更為中國能源綠色浪潮提供了助力。