基于3060目標(biāo)的陜西省火電行業(yè)節(jié)能減排路徑與潛力研究

江川　孔茜　焦倩　余繼香

關(guān)鍵詞：火電行業(yè)；電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)；煤炭利用效率；減排路徑；減排潛力

中圖分類號(hào)：X32 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

火力發(fā)電作為陜西省最主要的電力來源，在促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也面臨著諸多壓力：首先是能源資源方面。煤炭作為最重要的一次化石能源，2020年陜西省煤炭消費(fèi)量18820.24萬噸，其中用于火力發(fā)電消費(fèi)量為7683.52萬噸，占陜西省煤炭消費(fèi)總量40.82%。其次是環(huán)境保護(hù)方面。根據(jù)陜西省第二次全國(guó)污染源普查公報(bào)，電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)SO₂、NO₂排放量均居陜西省工業(yè)行業(yè)首位，是陜西省工業(yè)行業(yè)大氣污染物的重要排放源。三是碳減排方面。能源行業(yè)二氧化碳排放量主要來自于煤炭，僅燃煤熱電廠本身的碳排放量就超過中國(guó)碳排放總量的42%，以煤電為主的電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與“雙碳”目標(biāo)的發(fā)展要求極不適應(yīng)。因此積極推進(jìn)電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，降低煤電占比，提升煤炭利用效率，有序推進(jìn)化石能源消費(fèi)減量增效對(duì)陜西省高質(zhì)量綠色發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前針對(duì)火電行業(yè)污染減排及碳減排路徑研究較多，“十三五”期間火電行業(yè)減排潛力研究重點(diǎn)聚焦到末端治理上，從“十三五”后期開始，研究方向逐漸趨于電源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整。目前針對(duì)陜西省電力結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整及能效提高方面的減排潛力研究較為缺乏，文章將從優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)、降低發(fā)電能耗兩方面通過設(shè)置不同減排情景，測(cè)算火電行業(yè)的節(jié)能減排潛力。

1陜西省火電行業(yè)現(xiàn)狀

1.1大氣污染物及碳排放現(xiàn)狀

2020年陜西省火電行業(yè)SO₂NO_x顆粒物排放量分別為1.2萬噸、2.4萬噸、0.43萬噸，分別占工業(yè)源排放總量的19.7%、20.1%、2.2%。以能源消費(fèi)量粗略估算火電行業(yè)C02排放量高達(dá)1.7億t，約占到陜西省總排放量的一半左右，溫室氣體排放量巨大。從排放強(qiáng)度看，2020年陜西省污染物平均排放強(qiáng)度在全國(guó)11個(gè)火力發(fā)電量高于2000億kw·h的?。ㄗ灾螀^(qū)）中位居第四位，每生產(chǎn)1億度電排放SO₂、NO_x顆粒物分別為5.76t、11.52 t和2.06t。總體來看，陜西省火電行業(yè)呈現(xiàn)污染物排放量大且排放強(qiáng)度偏高的特征。（見表1）

1.2陜西省電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

與西北其他省份相比，陜西省煤電占比明顯偏高。2020年，陜西省煤電裝機(jī)容量和煤電發(fā)電量占陜西省裝機(jī)容量和發(fā)電量的比例分別為68%和85%，高于全國(guó)平均11個(gè)百分點(diǎn)和18個(gè)百分點(diǎn)，位居西北地區(qū)首位。（見圖1）

1.3火電機(jī)組能耗情況

2020年陜西省發(fā)電煤耗300.8g/千瓦時(shí)，高出華北地區(qū)平均水平12個(gè)百分點(diǎn)、全國(guó)平均水平5個(gè)百分點(diǎn)，即每生產(chǎn)1度電比全國(guó)平均水平多消耗13.6 g標(biāo)煤，是全國(guó)發(fā)電煤耗第二高省份。發(fā)電廠用電率居高不下，導(dǎo)致供電煤耗高達(dá)322.3g/千瓦時(shí)，每供應(yīng)1度電比全國(guó)平均水平多消耗17.4 g標(biāo)煤?？傮w來看，陜西省發(fā)電煤耗、供電煤耗整體偏大。（見圖2）

2火電行業(yè)減排潛力分析

2.1電力需求分析

2020年陜西省發(fā)電總量2 426億千萬時(shí)，采用趨勢(shì)預(yù)測(cè)及部門需求預(yù)測(cè)法，若電力需求保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，至2030年預(yù)計(jì)陜西省電力生產(chǎn)量將達(dá)到5000億千瓦時(shí)左右（含外送電力）。（見圖3）

2.2優(yōu)化電源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)節(jié)能減排潛力分析

目前煤電仍是中國(guó)主力能源，實(shí)現(xiàn)“雙碳”需要“多能互補(bǔ)”，推動(dòng)煤炭和新能源優(yōu)化組合。研究統(tǒng)籌考慮了碳達(dá)峰目標(biāo)要求、陜西省特殊能源地位和風(fēng)、光、水電的稟賦及裝機(jī)容量，設(shè)置陜西省2030年電力生產(chǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化減排情境（如表2所示）。其中不同情景下大氣污染物及二氧化碳的減排效益應(yīng)為：

2.3提升煤炭利用效率節(jié)能減排潛力分析

對(duì)標(biāo)全國(guó)平均水平及華北地區(qū)平均水平兼顧區(qū)域發(fā)電結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，設(shè)置陜西省2030年煤炭利用效率提升減排情景（如表3所示）。其中不同情景下大氣污染物及二氧化碳減排效益應(yīng)為：

3結(jié)論

經(jīng)測(cè)算，當(dāng)煤電占比下降至70%時(shí)，可節(jié)約煤炭590萬噸標(biāo)煤，減排1674.3萬噸CO₂、1345.2噸SO₂739.2噸NO_x、230.6噸顆粒物；煤電占比下降至65%時(shí)，可節(jié)約煤炭1327.5萬噸標(biāo)煤，減排3771萬噸CO₂、3026.7噸SO₂、2739.2噸NO_x、230.6噸顆粒物。當(dāng)發(fā)電煤耗下降至272 g標(biāo)煤/kw·h，可節(jié)約煤炭805萬噸標(biāo)煤，減排2480.1萬噸CO₂、1990.58噸SO₂、4053.37噸NO_x、341.24噸顆粒物；發(fā)電煤耗下降至266 g標(biāo)煤/kw·h，可節(jié)約煤炭942.5萬噸標(biāo)煤，減排2968.62萬噸CO₂、2 382. 69噸SO₂4851.81噸NO_x、408.45噸顆粒物。因此2030年之前，陜西省火電行業(yè)節(jié)能、減排路徑推薦實(shí)施以能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源效率提升為主線的減排路徑，即提升清潔電力共給能力，大幅降低煤電占比，優(yōu)化火電機(jī)組配置降低單位產(chǎn)品煤耗。