我國電力行業(yè)節(jié)能減排概況及實施措施的探討

李郁武 王煒哲 趙義術(shù) 王珊珊

1.國家節(jié)能產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 山東 濟南 250103

2.山東省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院 山東 濟南 250103

3.上海交通大學(xué)動力機械與工程教育部重點實驗室 上海 200240

4.國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院 山東 濟南 250002

5.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東 日照 276826

0 前言

中國政府高度重視節(jié)約能源資源，分別于2006年1月1日和2008年4月1日相繼頒布實施了 《中華人民共和國可再生能源法》、新修訂了《中華人民共和國節(jié)約能源法》兩部法規(guī)。在“十一五”規(guī)劃中明確提出 “單位GDP能耗降低20%左右”、“主要污染物排放量降低10%”等節(jié)能減排目標(biāo)，把節(jié)能減排任務(wù)分解到地方政府、事業(yè)單位和大型企業(yè)，作為考核政府、企業(yè)政績的指標(biāo)；先后啟動了“十大重點節(jié)能工程”、“千家企業(yè)節(jié)能”等重要活動；并成立了由溫家寶總理擔(dān)任組長的國家節(jié)能減排領(lǐng)導(dǎo)小組；節(jié)約能源被我國專家視為與煤炭、石油、天然氣和電力同等重要的“第五能源”。

1 電力行業(yè)節(jié)能概況

根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》，節(jié)能的范圍幾乎涵蓋了國民經(jīng)濟的各個方面，電力工業(yè)作為國民經(jīng)濟各部門中的主要耗能工業(yè)，我國的一次能源結(jié)構(gòu)決定了我國發(fā)電必然以煤電為主的基本格局，這一特征長期難以改變。

圖1 我國至2020年電力和能源生產(chǎn)總量預(yù)測［1］

圖1所示我國至2020年總裝機容量和煤電裝機容量對比示意圖。從圖中可以看出，盡管目前煤電裝機容量所占比例在逐年下降，其它發(fā)電裝機容量比重增加，但沒有改變目前以煤炭耗能為主的火電格局。圖2所示同期火電煤耗及煤電所占比重。清潔煤技術(shù)的應(yīng)用，降低了發(fā)電煤耗，節(jié)省發(fā)電成本。然而，發(fā)電煤耗依然較高，而且電煤占一次能源的比重卻一直在增加。

圖2 我國至2020年煤耗及其所占比重［1］

電力行業(yè)作為經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，但其高耗能、高污染，成為了節(jié)能減排工作的重點。據(jù)統(tǒng)計，火電二氧化硫排放量占全國排放量的50%以上，火電用水占工業(yè)用水的40%，火電二氧化碳排放量占全國排放量的50%以上，也即1噸煤燃燒導(dǎo)致2噸的二氧化碳排放。此外，電網(wǎng)中超高壓輸電線路比重偏低，高耗能變壓器使用量太大，導(dǎo)致輸電損失量逐年攀升，占發(fā)電量的比例始終在6%以上 。因此，電力行業(yè)減排勢在必行。

“十一五”火電節(jié)能減排的目標(biāo)是到2010年，淘汰5000萬千瓦的小火電，供電煤耗下降至355克/千瓦時，二氧化硫排放量由2005年的2549萬噸減少到2295萬噸，CO2由1414萬噸減少到1273萬噸。至2008年，全國6000千瓦及以上電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為 345克/千瓦時，比上年降低 11克/千瓦時，提前實現(xiàn) “十一五”末 355克/千瓦時的目標(biāo)；2006年至2008年累計關(guān)停小火電3418萬千瓦，占“十一五”全國關(guān)停小火電機組目標(biāo)的 68.36%；2008年全國關(guān)停小火電機組共計 3267臺、1668萬千瓦，超額完成全年目標(biāo)；全國脫硫機組裝機容量達(dá)到3.63億千瓦，占全部火電機組的比例由上年的48%提高到60%，全國電力二氧化硫排放量同比下降 14.5%［2］。

為確保實現(xiàn)“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)，最近，國家能源局在召開2010年全國電力行業(yè)淘汰落后產(chǎn)能工作會議的同時，進(jìn)行小火電機組集中拆除，遼寧等8省區(qū)一天之內(nèi)關(guān)停小火電機組20臺；央行和銀監(jiān)會則下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步做好支持節(jié)能減排和淘汰落后產(chǎn)能金融服務(wù)工作的意見》，這些旨在注重相關(guān)法規(guī)執(zhí)行效果的工作，都是加快推進(jìn)節(jié)能減排的務(wù)實舉措。

2 電力行業(yè)中存在的問題

雖然電力企業(yè)節(jié)能減排效果有了顯著提高。但有些問題依然沒有得到根本解決，新的問題逐漸暴露，其重要體現(xiàn)如下：

1）現(xiàn)有平均煤耗水平較低，與國際先進(jìn)水平存在較大差距。盡管我國電廠的節(jié)能減排工作取得了一定的成效，2009年個別百萬機組的煤耗達(dá)到了282.19 g/kW·h，但全國電廠平均供電煤耗僅為343 g/kW/h，即使規(guī)劃到2020年降到320g/kW·h，與目前世界發(fā)達(dá)國家平均312 g/kW·h還有不小的差距。

2）缺乏火電節(jié)能經(jīng)濟激勵長效機制。對國內(nèi)多數(shù)電廠來講，當(dāng)前仍然處于 “要我節(jié)能”而不是“我要節(jié)能”的階段，電廠節(jié)能還是依靠政策的強制施行，效果有限。有待于研究實施切實可行的經(jīng)濟激勵長效機制、利用市場調(diào)節(jié)作用確保建筑節(jié)能的自發(fā)性和積極性大幅提高。

3）節(jié)能減排意識及統(tǒng)計工作薄弱。對國家節(jié)能減排法規(guī)政策重視不夠，依法管理企業(yè)意識不強。主要表現(xiàn)為：自覺守法意識不強。如，個別企業(yè)在脫硫系統(tǒng)運行過程中，有開啟旁路運行、偷排二氧化硫的現(xiàn)象。此外，對環(huán)保工作重視不夠。環(huán)保人員配備、崗位設(shè)置等與主機專業(yè)相比，不能同等對待，對環(huán)保人員的培訓(xùn)不夠，業(yè)務(wù)水平達(dá)不到國家對節(jié)能減排的要求。而且，節(jié)能減排的主要數(shù)據(jù)依靠企業(yè)自行申報，有關(guān)部門匯總分析，對統(tǒng)計信息的及時性、準(zhǔn)確性造成一定程度影響，進(jìn)而影響到節(jié)能減排工作的正確決策和科學(xué)管理。

4）脫硫裝置建設(shè)質(zhì)量及運行管理水平亟待提高。近年來，隨著國家對火電廠實施煙氣脫硫要求越來越嚴(yán)格，脫硫工程建設(shè)任務(wù)十分繁重，脫硫工程設(shè)計缺陷、惡性競爭導(dǎo)致的工程質(zhì)量問題相當(dāng)突出，嚴(yán)重影響脫硫裝置長期、連續(xù)、穩(wěn)定運行。例如，脫落工程中防腐設(shè)置處置不當(dāng)，導(dǎo)致脫硫裝置投運后防腐層大面積脫落，不但影響脫硫系統(tǒng)的正常運行，而且高額的修復(fù)費用也給業(yè)主方造成經(jīng)濟損失；另外，脫硫工程設(shè)計參數(shù)考慮不合理，設(shè)計裕量過小，脫硫設(shè)施投運后，不能適應(yīng)煤種的變化；還有由于部分脫硫設(shè)施的設(shè)計、建設(shè)質(zhì)量不高。

5）缺少全面的火電廠節(jié)能評價指標(biāo)體系。現(xiàn)有體系只重視技術(shù)層面和局部研究，而忽視了管理和政策方面、沒有全面系統(tǒng)的評價體系，且沒有將節(jié)能和循環(huán)經(jīng)濟相結(jié)合，缺少評價標(biāo)準(zhǔn)。

6）需求側(cè)管理機制有待完善。目前需求側(cè)管理缺乏財政、稅務(wù)、物價等相關(guān)的配套的政策激勵。電網(wǎng)企業(yè)要投入大量人力、物力、財力來啟動需求側(cè)管理項目，但目前電力需求側(cè)管理專項資金尚無穩(wěn)定來源。實施需求側(cè)管理與電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營目標(biāo)相悖。如，某電網(wǎng)公司通過實施綠色行動，加強需求側(cè)管理，節(jié)約了電量，利潤卻相應(yīng)減少，造成“綠色行動”節(jié)能成果與利潤考核目標(biāo)相背離，在一定程度上影響了電網(wǎng)企業(yè)加強需求側(cè)管理的積極性。

3 電力行業(yè)節(jié)能減排措施

針對以上幾個主要問題，提出以下幾點火力發(fā)電廠節(jié)能減排的措施。

1）加強工程質(zhì)量管理。電力企業(yè)要堅決改變不求質(zhì)量只求低價的招標(biāo)做法；加強對脫硫裝置的運行管理，將脫硫設(shè)備與主機設(shè)備同等對待；進(jìn)一步提高脫硫運行人員素質(zhì)，特別是脫硫技術(shù)改造項目的脫硫運行人員的素質(zhì)；加強脫硫裝置運行的優(yōu)化管理，促進(jìn)節(jié)能降耗；加強對主要脫硫設(shè)備的質(zhì)量管理，明確采購要求，嚴(yán)格執(zhí)行到貨檢查和安裝質(zhì)量檢查，在竣工驗收中要全面測定設(shè)備的性能，保證設(shè)備穩(wěn)定可靠運行；加強對脫硫裝置技術(shù)改造力度，提高對劣質(zhì)煤炭的適應(yīng)能力。

2）大力發(fā)展?jié)崈裘喝紵夹g(shù)。隨著大容量超超臨界機組的采用，其比超臨界機組的熱效率高4%。以2007年11月投產(chǎn)華能玉環(huán)電廠四臺1000MW超超臨界機組為例，熱效率超過45%，供電煤耗只有283.2 g/kW·h，比2006年全國平均供電煤耗低22.6%。此外，與超超臨界機組僅消耗更少的煤炭不同，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）的應(yīng)用是通過氣化合脫硫、除塵等凈化處理后，轉(zhuǎn)化為含有CO和H2的合成氣，隨后進(jìn)入燃?xì)廨啓C發(fā)電。因此，IGCC不僅在SO2、NOx和粉塵排放上很小，而且在控制溫室氣體排放上有著巨大潛力。

3）電廠的經(jīng)濟性運行改造。電廠為了安全運行，鍋爐調(diào)控中一般都采用過度安全系數(shù)，導(dǎo)致過度犧牲經(jīng)濟性。例如，一臺二十萬機組的給水泵，其電動機功率達(dá)到5000千瓦，水泵的出口壓力達(dá)到25 MPa，而正常運行時汽包壓力為16.5 MPa，富裕8.5 MPa。這個富裕主要用來（1）考慮到鍋爐檢修時打水壓試驗的需要；（2）提高調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反應(yīng)速度。顯而易見，經(jīng)濟性的浪費也是相當(dāng)可觀的［5-6］。此外，運行人員對影響鍋爐燃燒的各種參數(shù)配合沒有明確的數(shù)值規(guī)范，而只有指導(dǎo)性原則。例如，運行人員的一個通用經(jīng)驗是，托底層二次風(fēng)量要盡量大一些，一則托住火焰以使得火焰中心上移，也能減小灰渣的過早掉落；此外，運行過程中“正寶塔型”風(fēng)配會有利于燃燒效率，“倒寶塔型”風(fēng)配會有利于NOx的降低等，但是具體到如何的數(shù)值區(qū)間卻缺乏認(rèn)識，只能從一些外在的參數(shù)如氧量等進(jìn)行定性的判斷。即使是有數(shù)值經(jīng)驗，當(dāng)鍋爐的負(fù)荷、煤質(zhì)、自身老化等因素發(fā)生時，也容易變得含混起來。因此，需要通過研究電廠優(yōu)化運行方式，提升火力發(fā)電控制運行技術(shù)，可以促使整體煤耗進(jìn)一步降低［3］。

4）采用口徑一致的節(jié)能評價指標(biāo)體系［7］，實施電力節(jié)能評價和考核制度，鼓勵行業(yè)節(jié)能?？梢愿鶕?jù)電廠內(nèi)部影響因素將節(jié)能指標(biāo)體系分為生產(chǎn)節(jié)能指標(biāo)體系、節(jié)能政策指標(biāo)體系、環(huán)保與循環(huán)利用指標(biāo)體系三個子指標(biāo)體系。生產(chǎn)節(jié)能體系分為節(jié)電指標(biāo)體系、節(jié)約燃煤指標(biāo)體系、節(jié)約燃油指標(biāo)體系、節(jié)約水資源指標(biāo)體系，每個指標(biāo)體系里采用管理指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)相結(jié)合的方式，從而使節(jié)能指標(biāo)體系更加全面合理［4］。

5）綠色發(fā)展加快能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，加大科技創(chuàng)新，加快新節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用。加強電力規(guī)劃，積極推進(jìn)電力行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。在保護(hù)生態(tài)的基礎(chǔ)上，有序發(fā)展水電，積極推進(jìn)核電建設(shè)，大力開發(fā)以風(fēng)能為主的可再生能源發(fā)電，不斷提高煤電發(fā)電效率和清潔利用，開展“上大壓小”，提高熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)的比例；同時，加強電力企業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新，加快等離子點火、空冷、煙氣脫硫、脫硝、電站自動化控制技術(shù)等新型技術(shù)的應(yīng)用；加大對智能電網(wǎng)建設(shè)的投入。

6）擴大發(fā)電權(quán)交易市場，加強電力需求側(cè)管理［8］。應(yīng)進(jìn)一步擴大發(fā)電權(quán)交易，利用市場杠桿調(diào)節(jié)資源，完善能源管理法規(guī)體系，加強制度設(shè)計，制訂完善相關(guān)法律、法規(guī)和政策，從機制上、政策上保障電力需求側(cè)管理的有效實施。電力需求側(cè)管理應(yīng)納入產(chǎn)業(yè)體系中統(tǒng)一部署，通過綜合資源規(guī)劃，實現(xiàn)以最小的成本滿足未來的電力需求。調(diào)整電網(wǎng)企業(yè)利潤考核機制，將電網(wǎng)企業(yè)實施電力需求側(cè)管理效果作為考核指標(biāo)，推動全社會節(jié)電。

4 結(jié)束語

火力發(fā)電節(jié)能方面，既有提高政策法規(guī)執(zhí)行、市場調(diào)整和節(jié)能減排監(jiān)管方面的力度要求，也有電廠運行中先進(jìn)技術(shù)引入的需求。通過法規(guī)、市場和監(jiān)管方面，可以提高電廠在節(jié)能減排中的意識，優(yōu)化火力發(fā)電宏觀調(diào)控；同時引入先進(jìn)技術(shù)，如清潔煤燃燒技術(shù)、電廠優(yōu)化控制軟件以及電廠硬件設(shè)備改造，可以有效提升微觀個體化電廠運行的經(jīng)濟性。因此，宏觀調(diào)控及微觀優(yōu)化兩種手段并行，可以提高火力發(fā)電節(jié)能減排的作用。

［1］國家發(fā)展改革委員會.我國電力發(fā)展規(guī)劃預(yù)測及電網(wǎng)的發(fā)展趨勢［R］.國家發(fā)展改革委員會，2007.

［2］中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部.2008年電力企業(yè)節(jié)能減排情況通報［R］.中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部，2009.

［3］2007中國重點行業(yè)發(fā)展研究分析與決策建議報告-電力行業(yè)［R］.東方嘉盛咨詢有限公司，2007.

［4］蘇相河.火電廠節(jié)能與循環(huán)經(jīng)濟指標(biāo)體系研究［D］.華北電力大學(xué)工程碩士學(xué)位論文，2006，（12）.

［5］倪洲，吳正文.火力發(fā)電廠的節(jié)能措施［J］.電力需求側(cè)管理，2006，8（05）：37-38.

［6］孫軼卿，朱小花.火力發(fā)電廠節(jié)能方法及途徑分析［R］.第78場工程科技論壇暨第五屆長三角科技論壇-能源安全與可持續(xù)發(fā)展：219-220，222.

［7］劉肖.火電廠節(jié)能評價及對策研究［D］.華北電力大學(xué)工程碩士學(xué)位論文，2008.

［8］周明，李庚銀，倪以信.電力市場下電力需求側(cè)管理實施機制初探［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2005，29（05）：6-11.