依靠高技术促进循环经济发展研究报告-电力行业

1、3.5 电力行业3.5.1 发展目标“十一五”期间将推广60万千瓦及以上的超临界、超超临界机组；解决大型水电站建设关键技术，建设高坝、复杂地址条件的大型水电站，加快大容量水电机组设备制造本地化；积极发展洁净煤发电技术，开工建设整体煤气化联合循环发电示范工程；掌握大型空冷机组设计制造技术和积极推广节水节油技术；掌握大容量火电机组高效低成本烟气脱硫技术，研究多种污染物联合脱出和资源化技术；加快100万千瓦级大型核电站设备制造本地化进程；实现兆瓦级风电设备本地化，推广适合中国国情的生物质发电和太阳能发电；加快开发更高一级电压输电技术，建设百万千伏交流输电试验工程和±800千伏直流输电示范工

2、程；推广柔性交流输电技术，提高以500千伏线路为骨干网架的输送能力，推广同塔多回和紧凑型输电技术，节约输电走廊，保护环境生态；提高±500千伏或更高电压等级直流输电、750千伏交流输变电、100万千伏安级变压器、紧凑型及智能型开关等设备制造和国产化能力。要加强电网建设，实现更大范围内的资源优化配置，充分发挥大电网的联网效益，提高电力工业整体效率和效益，满足国家经济可持续发展的电力需求；加快20万和30万千瓦级火电机组的技术改造，提高机组经济安全运行水平和调峰能力；关停中小凝汽式发电机组，降低煤耗水耗油耗；积极发展热电冷和热电煤气多联产，实施热能和资源的综合、梯级利用；加强节能管理，大

3、力采用节能技术，提高发、输、变、配、用电等电力生产、使用全过程的技术经济指标，建设节电节能节资源型的和谐社会。2010年前完成煤制氢、燃料电池发电、CO2分离等关键技术的研发、实验和验证；2020年，建成300400MW级“绿色煤电”多联产煤基能源系统示范工程，完成大规模的煤炭制氢、燃料电池发电、氢气燃气轮机和CO2分离等技术的工程化研究开发；形成发电系统的设计集成技术；验证“绿色煤电”系统的技术经济性，逐步实现商业化做好技术准备。3.5.2 重点工程（1）项目名称：整体煤气化蒸汽燃气联合循环发电（IGCC）工程整体煤气化蒸汽燃气联合循环（Integrated Gasification Com

4、bined Cycle，简称IGCC）发电技术，首先将煤炭气化，产生的合成气净化后进入燃气轮机做功，燃气轮机的高温排气产生蒸汽，送蒸汽轮机做功发电。该技术具有效率高、洁净发电的优点，被誉为“最清洁的煤发电技术”，把该技术与煤化工结合，将形成最有发展前途的煤综合利用和洁净发电技术。IGCC对燃料有广泛的适应性，配合不同的气化炉型式及给料方式不同则有所区别。可以适合从无烟煤到褐煤的所有煤种。国外对IGCC发电技术的开发和研究始于70年代。1984年，在美国建成了世界上第一座具有商业化规模的IGCC试验电站冷水（CoolWater）电站，证实了IGCC发电技术的可行，取得了有关试验数据。进入90年代

5、以来，在美国和欧洲陆续投产了4座容量为250300MW的IGCC示范电站，通过几年的调试和改进，目前已基本趋于成熟。（2）应用的主要技术IGCC应用的主要技术有：大型煤气化技术、合成气净化技术、低热值燃气轮机技术和发电系统集成技术。（3）解决的关键问题IGCC的发电效率较高，与常规燃煤发电技术相比，效率提高约3个百分点，同时大幅度降低污染物的排放，从根本上解决煤直接燃烧带来的大气污染问题。通过IGCC试点工程的实施，可进一步研究提高其经济性和可用率的途径，为实现商业化和大范围推广，以及为“未来煤电”以煤气化为基础的综合多联产技术的应用，奠定基础。（4）推广的重点范围IGCC机组可以作为电网的主

6、力机组；同时IGCC发电技术可用于燃油、燃天然气机组的燃料替代改造，也可用于传统蒸汽轮机电厂的升级改造；在IGCC基础上可实现煤、电和化工的多联产，IGCC发电技术还是未来煤基能源系统的基础。（5）实施的途径IGCC已具备建设示范工程的条件，建议国家发改委适时核准几个不同模式的IGCC工程，争取在2010年前建成300400MW级IGCC发电项目。（6）循环效益采用整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）的电站，其脱硫效率可达98，二氧化硫排放小于25mg/Nm3，烟尘排放小于1.5mg/Nm3，氮氧化物排放小于120mg/Nm3。由于IGCC有优异的环保性能和很好的燃料适应性，因此可以利用我国

7、储量丰富而目前限制开采的高硫煤。在IGCC工艺系统中，还可通过对合成煤气中CO转换并进行CO2脱除，实现CO2零排放。进一步实现以IGCC为基础的多联产，其工业循环效益将会更加显著。3.5.3 关键技术（1）特高压交直流输电技术所涉及的高技术内容：特高压交直流电网设计技术、设备制造技术、试验技术、结构和材料技术、工程施工技术、调度运行管理技术等。实施的范围：在实现全国联网、西电东送、超大型水火电基地外送等。推广的意义：特高压输电是指1000千伏级交流和±800千伏级直流输电网络，具有输电损耗低、输电距离远、输送容量大和大幅度节约线路走廊等特点。以1000千伏和500千伏交流输电相比，

8、输电线路建设成本降低50%，相同输电功率所占用的线路走廊节约60%，输电功率损耗减少约90%。发展特高压电网，是落实科学发展观，是建设节约型社会和环境友好型社会的重大举措；是在更大范围内优化能源配置，构筑稳定、经济、清洁、安全的电力供应体系，促进电力工业可持续发展的必然选择。对于实现电力工业技术升级，提升重大电工装备的设计制造水平和自主创新能力，推进创新型国家建设，具有重要的意义。（2）紧凑型输变电技术所涉及的高技术内容：紧凑型输电技术、同塔多回输电技术、紧凑型变电站技术等。实施的范围：可用于全国范围，以提升电网的输送容量，减少占地，保护环境。推广的意义：采用紧凑型的输电和变电技术，如紧凑型输

9、电线路、同塔多回输电线路、大截面导线、紧凑型变电设备等，可充分利用输电走廊资源和变电站站址资源，使得利用相同的走廊可以输送更多的容量，利用同样的变电站占地面积可以集散更大的设备容量。符合我国地少人多的国情，符合落实科学发展观，是建设节约型社会和环境友好型社会的重要举措。（3）600MW级超临界循环流化床锅炉CFB设计制造技术所涉及的高技术内容：我国通过技术引进掌握了300MW级亚临界CFB锅炉和超临界、超超临界大型锅炉机组设计技术，奠定了600MW超临界循环流化床锅炉机组开发的技术基础。从300MW到600MWCFB锅炉开发，需要解决大型化带来的一系列问题，所涉及的高技术主要有：设备容量增加后

10、的大型燃烧室、旋风集尘器、冷渣器和热交换器的设计技术，适用于直流工况的CFB锅炉水冷壁设计技术，超临界CFB锅炉启动循环系统的设计技术，大容量冷渣器设计技术，高效一次风机设计技术和大型CFB锅炉机组系统设计技术等。实施的范围：600MW级超临界循环流化床，可以燃用低质煤和特种燃料，做到清洁燃烧。该技术研发成功后，可以用于大型燃煤发电厂、大型煤矿坑口电厂、提供高参数蒸汽的大型工业动力站和城市发电厂的改造等。推广的意义：CFB燃烧技术的优点，一是可燃用劣质煤乃至废垃圾及煤泥等，为劣质廉价资源的循环利用开辟了途径；二是可做到清洁燃烧，有效减少NOx和SO2的排放，NOx排放可控制在250mg/Nm3

11、以下，脱硫效率接近90%，环保效果显著。CFB机组提高参数和大型化后，热力系统效率可提高约2%3%，进一步节约了一次能源，CO2排放约降低8%。采用大型CFB锅炉机组，可同时解决劣质燃料资源的利用和改善环保、粉煤灰综合利用等多种效益，应用范围广阔，国际市场也有需求。（4）活性焦干法烟气脱硫工艺所涉及的高技术内容：该工艺是一种以物理化学吸附原理为基础的硫资源可回收的干法烟气脱硫工艺。利用煤为原料的活性焦吸附剂，在吸附脱除SO2的同时，也可部分吸附脱除NOx；活性焦吸附剂可再生，无废物排放。在吸附塔中，SO2在活性焦表面吸附和催化作用下，与烟气中氧气、水蒸汽发生如下反应：SO2转化为硫酸吸附在活性

12、焦孔隙内，同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，完成烟气脱硫除尘净化。活性焦在再生塔中加温，使活性焦解吸释放出高浓度SO2气体而再生，高浓度SO2气体可生产硫酸、液体SO2和单体硫等多种产品。实施的范围：作为燃煤锅炉的节水、硫资源化烟气净化技术。推广的意义：目前大型火电机组应用最广泛的是湿法烟气脱硫工艺。尽管该工艺有较多优点，但其耗水量高，并产生大量的固体废物，其应用将会收到市场容量的限制，而大量开采石灰石又可能会影响生态环境，因此不利于我国富煤缺水大型煤炭基地新建火电机组的应用，而活性焦干法烟气脱硫工艺的脱硫效率>95%，脱硝效率可达30%，节约用水，几乎不需要生产工艺用水；副产品可

13、资源化利用，不会形成二次污染等。活性焦干法烟气脱硫工艺可起到节约资源、利于循环经济发展的作用。（5）大容量空冷机组的间接空冷技术所涉及的高技术内容：间接空冷技术是一种节水型的冷却技术，国外已有几十年的应用历史，国内600MW机组上刚开始尝试。所涉及的高技术内容有：间接空冷系统的选型和适用条件研究、间接空冷系统优化设计技术、空冷散热器热力性能和空气动力性能设计技术、大型间接空冷塔结构设计技术和间接空冷系统关键设备设计制造技术等。实施的范围：缺水地区大容量空冷火力发电机组的主机冷却系统和辅机冷却水系统。推广的意义：大容量火力发电机组采用间接空冷技术，节水效果与直接空冷电站类似，可以达到80%以上，

14、系统对当地气象条件的适应性更好，机组运行更稳定，机组运行背压低，运行费用低，维护简单，没有噪音污染，符合建立循环经济和节能型社会的需要。电站辅机冷却水系统采用间接空冷系统，整个冷却系统几乎没有水损耗，2台600MW机组可以节水120m3/h150m3/h，在北方特别缺水地区值得推广应用。（6）可再生能源发电技术所涉及的高技术内容：可再生能源是重要的战略能源和替代能源。我国的可再生能源资源丰富，市场潜力巨大，但在这方面的应用处在起步阶段。需要加大力度发展的高技术主要有：先进的MW级风力发电机组核心部件的设计制造和海上风电机组的安装技术，高空风力资源勘测技术；太阳能光伏发电用低成本、高效电池和高精度硅材料的研发制造技术；适合中国国情的农村生物质的预加工、发电利用技术和设备；不稳定电源接入电网技术和不稳定能源的互补设备；以及相关的综合技术平台建设等实施的范围：西部、沿海等风力、太阳能资源丰富地区；广大的农村、中小城镇；需要分布式能源的部门和地区；以及无电村