黃其勵(lì)

　　長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭一直是我國(guó)最主要的一次能源，其中一半以上用于電力生產(chǎn)。多年來(lái)，我國(guó)清潔能源裝機(jī)的比重逐步上升，電源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，但不可否認(rèn)的是，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)以燃煤為主的發(fā)電結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生根本性改變。到本世紀(jì)中葉，電力將持續(xù)發(fā)展并將維持以煤電為主的局面。

　　燃煤發(fā)電在快速發(fā)展的同時(shí)，如何把重點(diǎn)放在提高效率、降低排放上來(lái)，需要從戰(zhàn)略層面全面思考。

　　充分挖掘在運(yùn)燃煤發(fā)電機(jī)組

　　“存量”的節(jié)能潛力

　　在國(guó)家“上大壓小” 政策的推動(dòng)下，大量的超臨界和超超臨界燃煤機(jī)組投入使用，我國(guó)已擁有世界上臺(tái)數(shù)最多、總?cè)萘孔畲蠛透邊?shù)等級(jí)最多的超臨界和超超臨界火電機(jī)組。但是，由于歷史原因，我國(guó)尚存在大量的亞臨界參數(shù)機(jī)組，其中，30萬(wàn)千瓦機(jī)組占比約為72%，60萬(wàn)千瓦以上機(jī)組占比約為30%，還有很多機(jī)組容量偏小，設(shè)計(jì)效率較低，發(fā)電煤耗較高?？偟膩?lái)說(shuō)，我國(guó)平均發(fā)電煤耗只達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的中等水平，整體上發(fā)展水平參差不齊。

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，我國(guó)燃煤機(jī)組的數(shù)量還將不斷增加。2011年，我國(guó)燃煤發(fā)電裝機(jī)容量為7.686億千瓦，預(yù)計(jì)到2020年，燃煤發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到10.4億千瓦左右；到2030年，燃煤發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到13.51億千瓦。可以看到，未來(lái)每十年新增裝機(jī)容量為3.3億千瓦左右。相比而言，屆時(shí)我國(guó)在運(yùn)的“存量”機(jī)組容量一直占多數(shù)，而且“存量”機(jī)組容量總是大于“增量”機(jī)組容量，所以，要提高燃煤機(jī)組的整體性能，在提高“增量”機(jī)組技術(shù)水平的同時(shí)，一定要在“存量”機(jī)組上下大功夫，而且能盡快取得實(shí)效。

　　現(xiàn)在人們比較重視新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，但對(duì)于如何挖掘現(xiàn)有機(jī)組的節(jié)能潛力還不夠力度。事實(shí)上，現(xiàn)有在運(yùn)燃煤機(jī)組的節(jié)能潛力非常大，即使是技術(shù)水平先進(jìn)的超臨界機(jī)組，依然有節(jié)能潛力。

　　以上海外高橋三廠為例，該廠2臺(tái)100萬(wàn)千瓦機(jī)組先后于2008年3月和6月先后投產(chǎn)，設(shè)計(jì)供電煤耗295克（標(biāo)準(zhǔn)煤）/千瓦時(shí)，設(shè)計(jì)供電效率41.6%。單從機(jī)組設(shè)計(jì)值看，外高橋三廠的先天條件較好，其技術(shù)性能已達(dá)到世界先進(jìn)水平，似乎挖潛的空間已經(jīng)很小。其實(shí)不然，外高橋三廠自機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，不斷進(jìn)行技術(shù)改造和創(chuàng)新，大膽給發(fā)電機(jī)組及熱力系統(tǒng)“動(dòng)手術(shù)”，大膽創(chuàng)新，精心實(shí)踐。從脫硫系統(tǒng)降耗、彈性回?zé)峒夹g(shù)、機(jī)組運(yùn)行方式節(jié)能，到系統(tǒng)優(yōu)化、機(jī)組啟動(dòng)等多方面都做了大膽的革新，機(jī)組的整體性能獲得了明顯提升。到2011年，在75%負(fù)荷下，供電煤耗達(dá)到276克，比設(shè)計(jì)值降低了近20克，供電效率（包括脫硫和脫硝）達(dá)到44.5%，如果折算至設(shè)計(jì)工況，則其供電效率為46.5%，比設(shè)計(jì)值提高近5個(gè)百分點(diǎn)。該電廠的節(jié)能創(chuàng)新是我國(guó)燃煤電廠節(jié)能增效的典范，充分說(shuō)明了各類(lèi)燃煤發(fā)電機(jī)組的節(jié)能潛力很大。

　　對(duì)其他燃煤電廠來(lái)說(shuō)，外高橋三廠的模式是否可以復(fù)制？最主要取決于思想解放，技術(shù)創(chuàng)新。要認(rèn)識(shí)到，不管是什么樣的機(jī)組，不要認(rèn)為提升的潛力已經(jīng)挖盡了，其實(shí)總是有提升的空間。只是因?yàn)槠瘘c(diǎn)不同，基礎(chǔ)條件不同，提升的空間也有不同，但是在原來(lái)基礎(chǔ)上提高一步，是可以做到的。

　　因此，要提升燃煤機(jī)組的整體性能，一是發(fā)展高技術(shù)水平的新建煤電機(jī)組“增量”，二是提高在運(yùn)煤電機(jī)組“存量”的技術(shù)水平。以增量的技術(shù)進(jìn)步帶動(dòng)存量的技術(shù)水平，以動(dòng)態(tài)存量整體水平的提高確保我國(guó)煤電技術(shù)在國(guó)際上的領(lǐng)先地位。堅(jiān)持自主創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)步和成熟先進(jìn)技術(shù)的推廣應(yīng)用是煤電發(fā)展始終必須堅(jiān)持的方針。

　　著力優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)：

　　還舊債，解決新問(wèn)題

　　優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，其中，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)要引起充分的重視。一方面是煤電、核電、水電、天然氣發(fā)電、可再生能源發(fā)電等的比例，或清潔發(fā)電能源的結(jié)構(gòu)比例；另一方面是發(fā)電環(huán)節(jié)中的基荷、腰荷、峰荷電源，電源結(jié)構(gòu)中三者的合理配合。

　　近幾年我國(guó)大力發(fā)展清潔能源機(jī)組，清潔能源裝機(jī)比重逐步上升，電源結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，但是，我國(guó)的調(diào)峰電源比例很小，按照國(guó)外電源結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化比例，調(diào)峰機(jī)組一般在總裝機(jī)容量中應(yīng)該保持10%的比重，而目前我國(guó)的調(diào)峰機(jī)組比例僅僅稍大于1%，有的地區(qū)因?yàn)槿鄙僬{(diào)峰能力，出現(xiàn)了大容量的高效燃煤機(jī)組作為調(diào)峰機(jī)組的怪現(xiàn)象，被迫使用60萬(wàn)千瓦，甚至100萬(wàn)千瓦機(jī)組進(jìn)行調(diào)峰。高效機(jī)組不在最優(yōu)經(jīng)濟(jì)負(fù)荷下運(yùn)行，設(shè)計(jì)煤耗雖低，但實(shí)際運(yùn)行煤耗高，既不經(jīng)濟(jì)又不安全。

　　在電網(wǎng)調(diào)峰能力長(zhǎng)期“欠債”的狀況下，直接影響電網(wǎng)運(yùn)行和最大限度發(fā)揮可再生能源作用，成為優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)的瓶頸因素。在今后的十年到二十年內(nèi)，應(yīng)該趕緊還“調(diào)峰”舊債，并進(jìn)一步解決為保證可再生能源的快速發(fā)展而面臨的調(diào)峰新問(wèn)題。

　　所以國(guó)家在作規(guī)劃的時(shí)候，應(yīng)該進(jìn)行全局考慮，從規(guī)劃階段就要十分重視電源結(jié)構(gòu)的合理配置，促進(jìn)可再生能源、核電、供熱機(jī)組與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，從源頭抓好發(fā)電—調(diào)峰—上網(wǎng)—輸送—消納等科學(xué)的電力生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈。只有各種類(lèi)型的發(fā)電機(jī)組相匹配了，才能保證機(jī)組高效率運(yùn)行，這樣才能實(shí)實(shí)在在的達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

珍惜上天的“恩賜”，

　　把煤的功能“吃干榨凈”

　　煤炭是幾億年形成的化石能源，它是能源，更是一種資源。長(zhǎng)期以來(lái)，我們對(duì)煤的使用過(guò)于簡(jiǎn)單粗放，把煤炭看做是能源，主要用于燃燒使用。其實(shí)，煤炭的資源價(jià)值還沒(méi)有被充分開(kāi)發(fā)利用。從能源利用的角度看，把煤當(dāng)作燃料直接燃燒，煤中所含的高品質(zhì)組分被當(dāng)作低品質(zhì)燃料燒掉，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；同時(shí)煤中大量的污染物被稀釋排放到煙氣中，造成了污染物排放控制的壓力。

　　認(rèn)識(shí)煤中不同成分（C、H、O、N、S）的轉(zhuǎn)化規(guī)律，通過(guò)分級(jí)轉(zhuǎn)化可以產(chǎn)生新的煤炭能源利用方式。煤經(jīng)氣化后合成液體燃料和化學(xué)產(chǎn)品是重要的煤炭作為資源利用的途徑。煤炭燃燒后，灰中含有鋁、釩等貴金屬，可以提取再利用，理論上煤炭的價(jià)值完全可以做到“吃干榨凈”。

　　以前，煤化工和電力是兩個(gè)不同的行業(yè)，在大學(xué)則是兩個(gè)不同的院系和專(zhuān)業(yè)。煤化工注重的是煤炭的資源利用，而電力是將煤炭作為能源使用。今后，煤化工和電力兩個(gè)行業(yè)應(yīng)該進(jìn)行深度融合。以煤為原料，氣化后生成粗合成氣，經(jīng)凈化后生產(chǎn)的合成氣以及半焦用來(lái)實(shí)現(xiàn)電力、化工、熱能、煤氣和貴金屬的多聯(lián)產(chǎn)。

　　以煤氣化為龍頭的多聯(lián)產(chǎn)是將煤炭既作為能源，又作為資源利用的紐帶，是跨專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的高效率、高效益并舉的發(fā)電技術(shù)。煤氣化多聯(lián)產(chǎn)是高效、清潔、低碳利用的最好形式之一，應(yīng)加大技術(shù)研發(fā)和示范工程的力度；需要加大包括燃?xì)廨啓C(jī)、高效燃燒室等關(guān)鍵設(shè)備的攻關(guān)，盡快形成實(shí)際的生產(chǎn)力。在政策上，需要在其發(fā)展的初期給予扶植和傾斜。

　　未來(lái)，從事能源行業(yè)的工作者應(yīng)該熟練運(yùn)用能源、資源在數(shù)量和質(zhì)量上“梯級(jí)利用、多元發(fā)展”的原則，成為一個(gè)真正的能源、資源綜合利用工作者。

　“和則利、不和則廢”：

　　多種能源互補(bǔ)發(fā)電

　　我國(guó)西部、西北部地區(qū)風(fēng)能資源和太陽(yáng)能資源十分豐富，近幾年風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的裝機(jī)快速增長(zhǎng)，“風(fēng)電三峽”、“百萬(wàn)光伏”建設(shè)如火如荼。但是西部地區(qū)的用電負(fù)荷較小，需要建設(shè)遠(yuǎn)距離輸電線路實(shí)施電力外送。而風(fēng)電、光伏發(fā)電隨氣候而變化的不穩(wěn)定性和隨機(jī)性，為安全、經(jīng)濟(jì)外送電力，帶來(lái)困難。同時(shí)我們注意到，我國(guó)“十四大煤炭基地”，多分布在西部和西北部地區(qū)。

　　如何將風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組與能夠穩(wěn)定運(yùn)行的燃煤機(jī)組攜起手來(lái)，實(shí)現(xiàn)“可再生能源幫助化石能源，化石能源帶動(dòng)可再生能源”的雙贏發(fā)展，使可再生能源得到充分利用，又保證燃煤機(jī)組在高效狀態(tài)下運(yùn)行，這是本世紀(jì)需要解決的技術(shù)和管理課題。

　　如太陽(yáng)熱能可進(jìn)入燃煤發(fā)電廠的回?zé)嵯到y(tǒng)，利用太陽(yáng)能集熱器收集的太陽(yáng)能熱量部分或全部代替加熱給水的回?zé)岢槠?，由于太?yáng)能熱量的引入，使得燃煤機(jī)組在燃用相同煤炭的情況下，發(fā)出更多的電力，實(shí)現(xiàn)降低發(fā)電煤耗、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。另外，也可將風(fēng)電因地制宜地進(jìn)入廠用電系統(tǒng)，部分替代原來(lái)的廠用電，從而降低供電煤耗。大容量燃煤機(jī)組龐大的回?zé)嵯到y(tǒng)和廠用電系統(tǒng)，可以容納隨機(jī)波動(dòng)的風(fēng)電和光伏電力，化石能源和可再生能源組成綜合能源發(fā)電系統(tǒng)是可行的。風(fēng)電、太陽(yáng)能與燃煤電廠的深度結(jié)合，可擴(kuò)大可再生能源的使用范圍，降低機(jī)組發(fā)電或供電煤耗，可提高燃煤機(jī)組的環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)性，這是未來(lái)新能源與傳統(tǒng)燃煤發(fā)電攜手的一個(gè)方向。

　　在綜合規(guī)劃中要充分利用地緣優(yōu)勢(shì)，為火電機(jī)組的節(jié)能減排和太陽(yáng)能、風(fēng)能大規(guī)模利用提供新途徑。我國(guó)西部地區(qū)兩種能源都豐富，應(yīng)將電源、電網(wǎng)統(tǒng)一規(guī)劃。也就是說(shuō)，國(guó)家在核準(zhǔn)火電項(xiàng)目的同時(shí)，也同時(shí)要考慮配套相應(yīng)的可再生能源、水電、核電機(jī)組，各種類(lèi)型的機(jī)組應(yīng)相互結(jié)合。頂層設(shè)計(jì)很重要，煤炭是能源大家庭的“長(zhǎng)子”，如何合理擴(kuò)大可再生能源的使用范圍，將煤炭盡可能多的留給子孫后代，這非常重要而迫切。

轉(zhuǎn)變環(huán)保思路：

　　“一切廢物都是寶”

　　不斷提高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，使得一個(gè)燃煤發(fā)電廠的環(huán)保裝置越來(lái)越多，既要除塵、脫硫、脫硝，將來(lái)還要除二氧化碳、脫汞。而且，每種裝置只處理單一的污染物，這樣一來(lái)，本就龐大的燃煤電廠的生產(chǎn)系統(tǒng)變得更加復(fù)雜。一切“廢物”都是我們還沒(méi)有認(rèn)識(shí)的“寶貝”，以這樣的認(rèn)識(shí)來(lái)思考，就會(huì)產(chǎn)生我們意想不到的效果。

　　比如現(xiàn)在火電廠所采取的脫硫方法大多是濕法脫硫，國(guó)外也基本如此。但濕法脫硫所使用的脫硫原料是石灰石，需要通過(guò)開(kāi)山采石獲取，對(duì)環(huán)境和生態(tài)會(huì)造成破壞和污染。而濕法脫硫所產(chǎn)生的副產(chǎn)物石膏也容易造成二次白色污染。可以推想，只依靠濕法脫硫解決未來(lái)燃煤電廠發(fā)展的脫硫問(wèn)題，用不了幾十年，“青山何處去，遙指白色園”的局面就會(huì)出現(xiàn)。

　　如果用新型的干法脫硫——活性焦脫硫，在脫硫的同時(shí)可以有效脫除NOx 、重金屬以及二噁英等有害物質(zhì), 同時(shí)，生產(chǎn)的副產(chǎn)品硫磺或硫酸可以出售, 有效地實(shí)現(xiàn)了硫的資源化, 并產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益, 對(duì)貧硫國(guó)家和農(nóng)業(yè)大國(guó)的中國(guó), 在治理污染的同時(shí)充分回收利用硫資源有著重要的意義。

　　我們?cè)诳紤]環(huán)保的時(shí)候要考慮兩個(gè)原則，一是變廢為寶、資源化利用原則，二是要綜合治理、一體化處理原則。另外，治理污染源要盡量前處理，如對(duì)煤要進(jìn)行洗選和篩選，按照用戶(hù)需求進(jìn)行初加工的“源頭處理”，以及開(kāi)發(fā)推廣清潔燃燒技術(shù)，如流化床燃燒或綜合低氮燃燒技術(shù)等的燃燒中處理技術(shù)。

　　現(xiàn)在對(duì)于燃煤電廠的環(huán)保只是從系統(tǒng)尾部考慮，對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的污染，一種污染物一種污染物的處理，極不經(jīng)濟(jì)，也不科學(xué)。燃煤電廠的污染處理要盡量“源頭處理、一體化處理、資源化處理”。

　　未來(lái)五十年煤電發(fā)展戰(zhàn)略思考

　　根據(jù)能源局規(guī)劃，在2010年到2050年期間內(nèi)，我國(guó)累計(jì)煤炭消費(fèi)量可達(dá)1500億噸，其中燃煤發(fā)電預(yù)計(jì)消耗990億噸煤炭。到2050年，全國(guó)電力裝機(jī)總?cè)萘繉⑦_(dá)29億千瓦，其中燃煤火電的總?cè)萘靠蛇_(dá)14億千瓦以上。因此本世紀(jì)燃煤發(fā)電應(yīng)綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、管理等多方面因素。首先要確立煤電是煤炭高效、清潔、低碳利用的主力軍的戰(zhàn)略地位；在研發(fā)新建煤電技術(shù)（如二次再熱、“700℃計(jì)劃”等）的同時(shí)，也要十分注意提高在運(yùn)煤電機(jī)組的技術(shù)水平；落實(shí)抓好電源總量及結(jié)構(gòu)合理化，抓好動(dòng)力源的發(fā)展和污染源的控制。綜合利用多種能源互補(bǔ)發(fā)電，支持發(fā)展以煤氣化為龍頭的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和示范工程。在環(huán)境保護(hù)上，發(fā)展符合國(guó)情的先進(jìn)的向資源化環(huán)保技術(shù)，科學(xué)制定環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

　?。ㄗ髡呦抵袊?guó)工程院院士）