煤炭與新能源如何和諧共生

當(dāng)前，我國的能源消費(fèi)總量位居世界第一，持續(xù)和高速增長(zhǎng)的能源消費(fèi)導(dǎo)致的能源危機(jī)與環(huán)境安全問題日益凸顯，新能源開發(fā)與利用成為解決這些問題的重要措施和途徑。但是，由于以風(fēng)能、太陽能等組成的新能源與以化石能源為主的傳統(tǒng)能源之間存在很大的特征差異，如何實(shí)現(xiàn)它們的“和諧共生”成為促進(jìn)我國能源可持續(xù)發(fā)展亟須解決的問題。初春時(shí)節(jié)，本刊記者來到被譽(yù)為電力行業(yè)的“黃埔軍?！薄A北電力大學(xué)，采訪了“973”首席科學(xué)家、副校長(zhǎng)楊勇平教授。

新能源時(shí)代，煤炭責(zé)任重大

“能源電力發(fā)展即將進(jìn)入一個(gè)嶄新時(shí)代，進(jìn)入由過度依賴化石能源，發(fā)展為化石能源與新能源并存、傳統(tǒng)能源清潔高效利用與新能源開發(fā)和利用并存的新時(shí)期。”在說明來意后，楊勇平向來訪的記者一語道破。

在我國以煤為基礎(chǔ)的能源格局下，火電仍是未來一段時(shí)期的主力電源。2012年，全國發(fā)電裝機(jī)容量突破11億千瓦，其中火力發(fā)電突破8億千瓦，而燃煤發(fā)電占火力發(fā)電的92%。但是，火電在消耗大量煤炭的同時(shí)，又產(chǎn)生大量污染物，影響環(huán)境?！耙虼耍鹆Πl(fā)電行業(yè)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化、建設(shè)美麗中國的艱巨任務(wù)中使命光榮，責(zé)任重大。”楊勇平說。

為此，國家加快火電機(jī)組結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，采取“上大壓小”的策略，相繼上馬一批大機(jī)組，淘汰了大量能耗高、污染重的小火電機(jī)組，使得全國火電平均煤耗大幅下降。2001年，發(fā)一度電需要380多克標(biāo)煤，2012年年底降到了326克，煤耗降低了近60克，每年節(jié)省3億噸標(biāo)煤，少排放CO2達(dá)到7億-8億噸。節(jié)能減排效果非常顯著。

“經(jīng)過這些年的科技創(chuàng)新發(fā)展WC6Qb0hR6pdVuWTRXBTGXXliyLZtvnyT4YN+UwxjmXA=，我國火力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入世界領(lǐng)先行列?！睏钣缕綄?duì)記者說，其中單機(jī)容量100萬千瓦的機(jī)組目前超過60臺(tái)，每度電的煤耗更降至280克，中國已成為世界上火力發(fā)電單機(jī)容量最大、參數(shù)和效率最高的國家。

2011年，國家環(huán)保部頒布了新的《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定二氧化硫和氮氧化物都要限制在100mg/m3以內(nèi)，大幅收緊污染物的排放限值。相較于“十一五”期間電力行業(yè)減排注重“脫硫”的重點(diǎn)，“十二五”期間“脫硝”成為燃煤電企減排的工作重點(diǎn)。目前，我國80%的火電機(jī)組配備了脫硫裝置，1/3的火電機(jī)組配備了脫硝裝置，火電廠污染物的排放控制取得了顯著的效果?！耙虼?，我國的燃煤發(fā)電無論是效率還是排放標(biāo)準(zhǔn)都處在一個(gè)很高的水平?！睏钣缕秸f。

煤炭的“綠色利用”需要算總賬

煤炭作為一次能源，其利用方式主要有兩種。一是直接燃燒發(fā)電或供熱。但是隨之帶來的污染也是比較嚴(yán)重的，處理這些污染物，需要經(jīng)過脫硫、脫硝、降低CO2排放等途徑加以解決，這些設(shè)備和處理環(huán)節(jié)都要投入巨資。“我建議煤炭最好能夠集中利用，進(jìn)行規(guī)?；幚?，污染也容易控制，分散式的利用不利于環(huán)保。”楊勇平直言不諱。

第二種方式是通過將煤炭轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，如醇類燃料、醚類、烯烴、天然氣、石油以及固體燃料等，再加以二次利用。楊勇平認(rèn)為：“其實(shí)，煤炭本身是一個(gè)天然的燃料，通過轉(zhuǎn)化雖然可以生產(chǎn)出一些副產(chǎn)品，但同樣會(huì)產(chǎn)生能量損失，消耗水資源及污染等一系列問題。實(shí)現(xiàn)黑色煤炭的‘綠色利用’，需要計(jì)算成本、效率以及環(huán)保的總賬，綜合考慮?！?/p>

為提高煤炭的利用效率和降低排放污染，我國已經(jīng)開始研究潔凈煤的發(fā)電技術(shù)，通過煤炭的清潔高效轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)高碳能源的低碳利用?！斑@實(shí)際上就是煤炭的多聯(lián)產(chǎn)，包括神華和天津華能集團(tuán)都在做示范基地?！睏钣缕浇忉屨f，煤炭通過氣化，成為中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒?！斑@種綜合利用方式我們術(shù)語叫整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC），效率高、污染物排放低、易于捕獲CO2。但這項(xiàng)技術(shù)在我國只有十來年的時(shí)間，推廣最大的障礙就是成本。盡管IGCC因?yàn)榍捌诳諝夥蛛x要消耗大量的電，系統(tǒng)復(fù)雜，有些設(shè)備還需要進(jìn)口，造價(jià)差不多是普通燃煤蒸汽輪機(jī)的兩倍還多，其效率還低于普通的操作聯(lián)建機(jī)組。但是IGCC不能單從發(fā)電角度上來看，更需要從環(huán)保的角度來看，考慮到CO2捕獲，IGCC的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來了。不過，這種工藝流程的推廣還需要一個(gè)過程。”

燃煤發(fā)電與新能源發(fā)電“兩手都要抓”

近幾十年來，我國的新能源發(fā)展勢(shì)頭迅猛。但與傳統(tǒng)能源相比，新能源的比重仍然力單勢(shì)薄。目前核電、風(fēng)電、太陽能等，所有這些新能源加起來都達(dá)不到10%。遠(yuǎn)水解不了近渴。因此，楊勇平認(rèn)為，未來相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，能源發(fā)展需要“兩手都要抓、兩手都要硬”，要站在國家發(fā)展戰(zhàn)略的高度，探索形成適合于中國國情的新的能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式。

一方面，要大力發(fā)展新能源。新能源發(fā)電受困于其間歇性、隨機(jī)性等特性，因此在技術(shù)上要有新的突破和創(chuàng)新，做好包括產(chǎn)業(yè)規(guī)劃在內(nèi)的整體規(guī)劃，力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)、高效、低成本，增強(qiáng)安全性與穩(wěn)定性，才能與傳統(tǒng)能源形成有效的競(jìng)爭(zhēng)力，避免類似棄風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生。

另一方面，要把每年30多億噸煤炭清潔、高效地利用好。楊勇平向記者打了個(gè)比喻：“煤炭既是‘主力部隊(duì)’，又像‘機(jī)動(dòng)部隊(duì)’，能以其穩(wěn)定可靠持續(xù)的供電能力，可控可調(diào)的屬性，來彌補(bǔ)新能源的不足，更多地接納、利用新能源。沒有可控的傳統(tǒng)化石能源的互補(bǔ)，規(guī)?；瞄g歇性風(fēng)能太陽能是不現(xiàn)實(shí)的。”目前，國家電網(wǎng)公司正在建設(shè)的哈鄭特高壓直流工程，探索的就是煤電、風(fēng)電打捆外送的道路，這一嘗試正是對(duì)多能源互補(bǔ)的有力詮釋。