热力发电厂 课件 第一章 绪论

2026/11/41热力发电厂2026/11/42☞研究对象：热力发电厂整体☞研究内容:热力发电厂热功转换的理论基础热力发电厂的热力设备及其热力系统发电厂热经济性的定性分析和定量计算方法☞研究方法:热力学第一定律分析法——热经济性的定量计算热力学第二定律分析法——热经济性的定性分析☞研究目的：培养学生树立安全、效益相统一的观点提高学生分析、研究、解决生产实际问题的独立工作能力本课程的任务和要求2026/11/43基本要求:了解国内外能源和电力工业的发展概况及其发展趋势熟悉发电厂主要热力性能、经济性能及环保性能评价指标

熟悉燃煤火力发电厂的热力设备及其热力系统

掌握热力发电厂的经济效益分析的方法

熟练运用热经济性的定性分析和定量计算方法2026/11/44火电厂概貌火电厂生产概况视频应注意的几个问题输入：输出：能量转换特性：热力循环特性：污染物的排放：2026/11/45燃料(煤)、水、空气、油等电、热(冷)化学能—热能—机械能电能汽水循环SOx、NOx、CO2粉尘颗粒物等6第一章绪论2026/11/4本章内容提要一、能源概述二、中国电力工业的发展与现状三、热力发电厂生产的实质及其发展动向四、热力发电厂的类型及对热力发电厂的要求五、本课的任务和作用能源的重要性：为什么？安全、可靠和廉价的能源供应是经济稳定和社会发展的基础能源安全、气候变化的威胁和世界各国不断增长的能源需求已成为全球能源决策者们所面临的重大挑战2026/11/47一、能源概述1.能源的概念有不同的表述大英百科全书：能源是一种包括所有燃料、流水、阳光和风等的术语，人类采用适当的转换手段，给人类自己提供所需的能量我国能源百科全书：能源是可以直接或经转换提供给人类所需要的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源通俗讲法：能源就是能量的来源，是提供能量的资源。这些来源或资源，要么来自物质本身(如煤炭、石油、天然气等矿物燃料)，要么来自物质的运动(如水流、风流等)2026/11/482026/11/49第一次能源革命：钻木取火，是人类从利用自然火到人工火的转变，主要能源是以柴薪(远古)第二次能源革命：蒸汽机的发明，是人类逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，主要能源能源为煤炭；开创了人类社会的第一次产业革命(18世纪60年代-19世纪中期，蒸汽时代)第三次能源革命：电磁感应现象的发现，发电机应运而生，人类的生产和生活方式发生了根本改变，进入了电世纪，带来了第二次产业革命(19世纪下半叶-20世纪初，电气时代)思考：第三次产业革命已经到来：二战之后，科技时代，如生物技术、航天等第四次能源革命：何时到来？大规模储能技术？能源革命能量的表现形式能量分类没有统一标准，人类认识的能量有6种机械能：物体宏观机械运动或空间状态相关的能量，即动能和势能2026/11/410动能：机械能势能：重力势能：弹性势能：表面能：表面张力系数相界面的面积物体的变形量2026/11/411③电能：

④辐射能：

⑥化学能：指物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能。燃料燃烧时化学能通常用燃料的发热量表示，我国采用低位发热量⑤核能：指蕴藏在原子核内部的物质的结构能②热能：2.能源的分类2026/11/412应掌握的几个概念一次能源：在自然界中形成并天然存在的能源二次能源：由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品常规能源：已经被人类长期广泛利用，被人们所熟知的能源新能源：近期才被人们重视或发现的能源，如核能，可燃冰等可再生能源：在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源。如太阳能、水能、风能等不可再生能源：经过亿万年才形成的、短期内无法恢复的能源燃料能源：通过直接燃烧而发出能量的物质，如煤、天然气等非燃料能源：不能直接燃烧而发出能量的物质，如水、风能绿色电力：利用太阳能、地热能、风能、生物质能等发电

2026/11/4132026/11/414能源图示3.中国化石能源结构及消费特点富煤、贫油、少气：已探明的煤炭资源居世界第一位，石油资源居世界第十一位，天然气资源居世界第十四位分布严重不均：煤炭资源的80%在西北部，能源消费的70%在东部及沿海发达地区，造成西电东送、北煤南运的格局电煤比重较小：燃煤火力发电厂的耗煤量约占煤炭生产总量的50%左右能源消费特点：46.4亿吨标准煤(2018年)，数量巨大，对人类的生存环境提出了严峻挑战可持续能源发展战略：节能优先、结构多元、环境友好2026/11/4152026/11/4162026/11/4171.火力发电厂生产的实质—能量转换2026/11/418燃料的化学能锅炉蒸汽的热能汽轮机燃烧旋转机械能电能发电机主机：锅炉、汽轮机、发电机辅机：凝汽器、泵、风机等二、热力发电厂生产的实质及主要生产系统2.火力发电厂的主要生产系统燃烧系统：将燃料中蕴藏的化学能通过燃烧释放出来，转换成热能热力系统(汽水系统)：在各种工况下能够安全、高效、连续地将燃烧所产生的热能传递给水和水蒸气，然后再将蒸汽的热能转换成机械能(重点)电气系统：将机械能转换成电能，送给用户控制系统：实现火力发电生产过程的自动化和机—炉—电的集中控制，实现机组的安全、可靠、经济运行2026/11/419三、中国电力工业

特别是燃煤火电的发展、现状和面临的挑战能源与环境？化石能源与新能源？高效、清洁燃煤发电技术？如何解决雾霾问题？2026/11/420中国电力装机总容量的增长历程中国电力总装机容量世界排名变化：1949年第21位；1978年第8位；1996年第2位；2011年第1位2026/11/4212015年：15.3亿kW2016年：16.5亿kW

中国燃煤火电国产单机容量增长历程6MW50MW125MW300MW600MWMW2005

年19551960196519701975198019851990199520001000MW2026/11/4221955196019651970197519801985199019952000中温中压450℃/3.82MPa高压540℃/9.8MPa超高压再热540℃/13.7MPa亚临界再热

540℃/16.7MPa超临界540℃/23.7MPa蒸汽参数亚临界再热

555℃/17.5MPa年

中国燃煤火电机组蒸汽参数的发展历程2005超超临界600oC/605℃/28MPa2004年中国第一台国产化超临界机组2006年第一台超超临界机组1957年美国的世界上第一台二次再热超超临界机组，机组容量120MW，蒸汽参31MPa/621/565/538℃1970年日本第一台国产化超临界机组2026/11/423国家中国美国欧盟印度煤电装机容量比例60.8%39%29%72%发电量比例67%29%17%57%利用小时数4329497849476072风电装机容量比例8.5%3.36.3%2.4%发电量比例3.3%5.216.7%7.5%利用小时数1728240619431555太阳能装机容量比例2.8%0.2%2.1%0.2%发电量比例0.7%0.7%6.3%0.4%利用小时数90011259711055来源：中国为《2015年中电联统计快报》数据；其它国家来源为2014年IEA《世界能源统计年鉴》的2012年数据。中国与世界主要国家煤电和新能源发电利用水平对比2026/11/424中国火电装机总容量及平均标准供电煤耗率2026/11/425年火电装机总容量（MWe)全国平均供电煤耗率(gce/kWh)2005384,1303702006484,0503672007554,4203562008601,3203452009652,0503402010706,6303332011765,4603302012819,1703262013862,3803212014915.69031820151022.7431520161053.88(年底数据)313(2016年11月底数据)当前中国煤电的几个突出特点无论容量、参数、效率、煤耗率均达到世界领先的水平，成为世界上具有超超临界机组的数量最多，蒸汽参数最高和标准供电煤耗率最低的国家到2016年底，电力总装机容量为16.5亿千瓦，大大超过美国的12亿千瓦。中国燃煤火电装机容量约10亿千瓦，但年均发电小时数则下降到1964年以来火电利用小时数最低的一年，出现了严重的产能过剩现象，这表明我国煤电发展已经进入深度调整期，亟需升级改造(中电联2016年电力工业统计快报统计，2016年全国发电设备平均利用小时为3785小时)十三五期间，要取消、缓核、缓建一批煤电项目，新的煤电机组建设步伐将会大大放缓，同时将会有超过20GWe落后的煤电产能被淘汰在全国严重雾霾和气候变化二氧化碳减排的巨大压力下，煤电超低排放和节能改造成为当前煤电重中之重的任务，中国正在形成一个空前的现役煤电机组节能减排技术改造的高潮2026/11/4262005-2016年煤电装机结构逐年变化趋势20052006200720082009201020112012201320152016100%80%60%40%20%0%注：在煤电结构方面，通过实施上大压小，不断淘汰落后产能，装机结构得到显著优化；

60万千瓦以上机组的比重持续增加，2014年已达到43%左右，机组台数总计561台，其中百万机组达到100台。预计2020年大机组比重将达到48%左右。2026/11/427中国已经成为世界上拥有超临界和

超超临界机组无论容量或数量最多的国家到2015年底，中国已经生产的超临界和超超临界机组的总容量已经超过3.5亿千瓦：600MWe等级的超临界和超超临界机组408套,总容量超过2亿5000万千瓦

1000MWe等级的超超临界机组104套，总容量超过1亿400万千瓦

2026/11/428数据来源：中国机械工业联合会发电设备中心统计数据

累计订货的超临界机组容量(MWe)

欧盟、日本和中国国产化超(超)临界机组容量增长的比较订货年欧盟日本中国中国在2004年以前没有国产化超临界机组，共从国外进口了22台超临界机组，总容量为12,680MWe。从2004年开始，中国引进国外技术使得国产化的超临界和超超临界机组得到迅猛的发展,在数量和容量上均为世界第一。2026/11/429超超临界的燃煤火电时代已经到来中国日本意大利德国韩国波兰马来西亚捷克荷兰中国台湾美国斯洛文利亚超超临界机组的数量年20052006200720082009201020112012201320142015201620171000MWe

超超临界台数044871723101618161310660

MWe

超超临界台数00644911414111497各年超超临界机组容量MWe0400079601064096402294030260126401684025260252401894014620Source:McCoyPowerReports2026/11/430四、我国电力发展规划及发电技术发展动向我国电力发展规划2026/11/4312010年电力装机构成

2019年电力装机构成2026/11/432“十四五”制定的电源装机方案持续提高装机总量，装机结构清洁主导加快常规水电建设，优化布局抽水蓄能大力发展陆上风电，稳步推进海上风电大力发展太阳能发电，集中式分布式协同安全稳妥发展核电，优先建设沿海核电适度发展燃气发电，优先布局在东中部严控煤电装机总量，优化新增煤电布局2026/11/4332.热力发电技术的发展动向超(超)临界火力发电技术(重点介绍)

洁净燃烧发电与烟气净化技术(重点介绍)

安全高效的核电技术以大型燃气轮机为核心的联合循环发电技术热电联产技术(重点介绍)

大型火电机组的自动控制技术可再生能源发电技术2026/11/434超(超临界)机组——现实而先进的发电技术2026/11/435SteamStateorEnergyLevel液态水水蒸气的临界点是22.1MPa、374oC压力1压力2过热蒸汽状态汽水共存的饱和状态面积的增加=电厂效率的提高到2016年3月已投运600℃等级1000MWe超超临界机组的分布超超临界是燃煤火电的发展方向2026/11/436更高参数的超超临界二次再热机组示范成功2015年6月27日和8月24日，华能安源电厂66万千瓦二次再热机组投运，设计参数为：汽机：31MPa/600℃/620℃/620℃供电煤耗率：273g/kWh锅炉：主汽压32.4MPa，一次再热和二次再热汽温均为623℃2015年9月25日，世界首台二次再热百万千瓦超超临界燃煤发电机组在国电泰州电厂3号机组正式投运；设计参数为：31MPa/600℃/610℃/610℃。机组设计发电效率47.82%，设计发电煤耗256.82g/kWh，设计烟尘、二氧化碳和氮氧化物排放浓度分别为4.58mg/Nm3、20mg/Nm3、36mg/Nm3。2026/11/437中国有史以来最严格的火电排放标准污染物

2004年的老排放标准2012年的新排放标准粉尘（mg/m3）50*，200**20†，30‡SO2（mg/m3）400*，1200**50†，200‡NOx

（mg/m3）450*，1100**100†，200‡Note：*适用于新火电机组**适用于燃烧高硫煤或无烟煤的老机组

†

适用于九大重点地区‡适用于中国的其它地区

2026/11/438中国新排放标准和某些发达国家排放标准的比较国家粉尘mg/Nm3二氧化硫mg/Nm3氮氧化物mg/Nm3美国20184135日本50-100200200欧盟30200200澳大利亚100200460加拿大130740460新西兰125350410中国（非重点地区）3050-200100-200中国（重点地区）20501002026/11/439中国煤电节能减排达世界先进水平供电效率与供电煤耗中国煤电机组脱硫设备安装率达99%以上NOx排放粉尘排放中国美国澳大利亚平均供电煤耗平均供电效率平均粉尘排放浓度平均除尘效率平均NOx排放浓度SO2排放中国煤电机组脱硝设备安装率达92%以上2026/11/440政策驱动高强度的煤电超低排放节能改造2014年9月：三部委发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划》(2014-2020年)，提出东部地区新建燃煤机组大气污染物排放浓度基本达到燃机排放限值，即烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米，并提出了各类燃煤机组的供电煤耗要求2015年12月2日：李克强主持国务院常务会议，决定在全国全面推广超低排放和世界一流水平的能耗标准，这是推进化石能源清洁化、改善大气质量、缓解资源约束的重要举措2015年底：三部委发布了《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》和《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》，正式确定了“超低排放”的标准，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10毫克/立方米、35毫克/立方米、50毫克/立方米2016年1月15日：三部委召开“加快推进煤电超低排放和节能改造动员大会”，要求东部地区提前到2017年完成；中部地区提前在2018年完成；只有西部地区在2020年前完成；2016年3月5日，提交全国人大的“十三五”规划刚要中体现中国国家战略的一百个大工程及项目中，位列第8的是“煤炭清洁高效利用”；位列第57的是“对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造”2026/11/441超低排放就是把煤电的排放降低到天然气排放标准的水平污染物2004年的老排放标准2012年的新排放标准天然气燃气轮机排放标准煤电超低排放要求粉尘50*，200**20†，30‡510SO2400*，1200**50†，200‡3035NOx450*，1100**100†，200‡5050注：

*适用于新火电机组**适用于燃烧高硫煤或无烟煤的老机组

†

适用于九大重点地区

‡

适用于中国的其它地区

2026/11/442超低排放节能改造的“推手”之一：解决雾霾问题2013年：我国雾霾面积最高达143万平方公里，波及15%国土面积，平均灰霾日35.9天，部分地区超过100天2015年：雾霾有过之而不及，大气雾霾已成为重大民生问题

按照国家分全球PM2.5浓度分布图按照浓度分全球PM2.5浓度分布图2026/11/443燃煤发电面临的挑战：碳排放将受到严格限制我国CO2排放总量占世界的1/4，单位GDP碳排放水平是世界平均值的3倍以上我国计划在2020年单位GDP碳排放水平比2005年降低40%～45%，到2016年已下降了18%，未来还需继续下降22%以上中国承诺在2030年单位GDP碳排放水平比2005年降低45%～60%，并在2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达到峰值中国是世界上最大的碳排放国，煤炭是中国最大的碳排放源，煤电是中国最大的碳排放行业，因此，煤电将面临着最大的二氧化碳减排的挑战44超低排放节能改造的“推手”之二：应对CO2减排的压力2026/11/4燃煤火电厂常规污染物控制技术

燃煤火电厂脱除NOx、SO2和粉尘的效率分别在90%、98.5%、99.8%以上，满足现行排放标准前提下残余的污染物经烟囱向大气排放。2026/11/445燃煤火电厂污染物一体化协同脱除技术协同脱除就是各个专门的脱除设备具有兼顾脱除其它污染物的功能：通过烟气冷却器将烟温控制在酸露点以下5-10oC，降低至90oC左右，从而使SO3被吸附凝结在粉尘颗粒上，可除去80-95%的SO3，并提高了除尘器出口烟尘粒径电除尘器在低低温条件下比电阻下降，击穿电压上升，烟气流量降低，从而大幅度地提高除尘效率并同时脱除大部分SO3在脱硫塔内烟气分布更加均匀，在采用新型喷嘴和改进除雾器性能，进一步提高脱硫效率的同时，可拦截更多的含尘液滴及颗粒增长后粉尘，进一步降低里面粉尘排放如果需要，可采用湿式电除尘器再进一步降低粉尘排放2026/11/4462026/11/447典型的超低排放技术路线超低排放改造典型技术路线：脱硝系统(SCR)+烟气冷却器(FGC)+低低温电除尘(ESP)+高效除尘湿法脱硫系统(FGD)+湿式电除尘(WESP可选择)+烟气再热器(FGR)+烟囱经验：1)能干不湿，能电不袋；2)关键技术和设备是烟气冷却器、低低温电除尘器和具有高效除尘功能的湿法烟气脱硫装置燃煤电厂超低排放一体化工程应用2026/11/448达到超低排放标准燃煤电厂举例

(mg/Nm3)电厂名称粉尘SO2NOx外三（1000MWe)0.741517舟山（350MWe)2.552521嘉兴（1000MWe)21739恒运（1000MWe)1215玉环（1000MWe)1.4515.924.8六横（1000MWe)2.5825.5242026/11/449我国燃煤机组平均供电煤耗率水平超低排放解决不了降低CO2排放的问题，当前最现实可行的措施就是降低煤耗。2016年，中国燃煤机组年平均供电煤耗降至312g/kWh，已经达到世界先进水平，但还不是“世界一流水平的能耗标准”预计2020年燃煤机组供电煤耗将会以较大幅度降低至310g/kWh以下2003-2014年中国燃煤机组年平均供电煤耗变化情况世界一流水平的能耗标准部分国家与中国燃煤机组平均供电煤耗对比国家美国2008德国2010英国2010韩国2010日本2010中国2015(2016)供电煤耗(g/kWh)343290340303290315(312)2026/11/450中国煤电各类机组的平均供电标准煤耗率机组容量和类型1000MWe超超临界660MWe超超临界600MWe超临界350MWe超临界600MWe亚临界300MWe亚临界水冷机组g/kWh282289300310312324空冷机组g/kWh3053073203233303402015年数据300MWe及以下的煤电机组占全部煤电机组总装机容量的47.7%300MWe等级的亚临界机组还有744台，装机容量共计2亿3456万千瓦，占煤电总装机容量的25.5%2026/11/451

影响燃煤电厂能效水平的主要因素

序号影响因素对供电煤耗影响量

（g/kWh）1汽轮机本体性能差（亚临界汽轮机改造）5～122负荷率低（解决低负荷效率降低）3～73冷端性能差（真空低）0.5～54锅炉效率低（提高锅炉效率）1～35锅炉减温水量大0.5～26热力系统阀门内漏0.5～37启停频繁0.5～1.58主、再热蒸汽参数低<19设备保温差<0.210给水泵汽轮机性能低0.5～1按照此表，燃煤机组通过改造进一步降低供电煤耗最多可达35g/kWh2026/11/452燃煤火电超低排放和节能改造创新技术包括三个方面技术创新是实现燃煤火电机组更高效率和更低排放的关键只有创新技术才能使已经是高效率和低排放的超临界和超超临界机组更进一步降低煤耗和排放，包括温室气体(CO2)和非温室气体(NOx,SO2,粉尘)2026/11/453

主蒸汽温度由600oC提高至700oC，效率向卡诺循环逼近

2026/11/454发展二次再热超超临界技术全世界已投运、在建和计划建设的二次再热机组的单机容量和效率统计从1957年至1998年，全球一共安装运行了60台双再热超临界机组，这些机组的发电效率从最初的27%增加到47%(LHV)，单机容量从120MWe增加到818MWe.蒸汽参数尽管在50年代时曾采用649oC/565oC/565oC/34.5MPa的高参数，但在90年代稳定在580oC/580oC/580oC/29MPa的水平来源:国际能源署洁净煤中心（IEACCC），20152026/11/455国内二次再热超超临界机组的设计参数和性能项目在建项目A示范项目B示范项目C示范项目D蒸汽参数MPa/oC/oC/oC二次再热31/600/620/620二次再热30/600/610/620二次再热31/600/620/620二次再热35/610/630/630汽轮机热耗kJ/KWh706169476900

6833锅炉效率%95.00%95%

95%94.7%发电效率%47.95%48.92%49%49.39%发电煤耗g/kWh256.5251250.7249.02026/11/456

下一代二次再热高效低排超超临界燃煤火电厂

安徽平山电厂二期1350MWe超超临界机组拟采用分轴高低位布置技术2026/11/457“国家示范工程-申能公司平山电厂二期1350MWe

双轴高低位布置二次再热汽轮机设计参数项目单位数值额定功率MWe1350主蒸汽流量T/h3229，最大3416主蒸汽压力/一次/二次再热蒸汽压力MPa/MPa/MPa30/9.17/2.25主蒸汽温度/一次/二次再热蒸汽温度℃/℃/℃600/610/620回热级数10级（4高；5低；1除氧）汽缸配置7缸六排汽；2+5冷却水温/背压℃/4.019℃/4.0KPa热耗kJ/kWh6882*注：*平山电厂二期1350MWe汽轮机的设计热耗为6882kJ/kWh经过西门子公司确认2026/11/458高低位分轴布置1350MWe机组与

常规布置二次再热1000MWe机组的热耗对比二次再热的高低位分轴布置1350MWe机组降低热耗的技术特点热耗降低值大幅降低主蒸汽管道压降和再热系统压降而降低的热耗42kJ/kWh二次再热压力可取最佳值，抽汽口布置方面的优化降低热耗33.4kJ/kWh提高了低压缸末段蒸汽干度而提高了机组效率所降低的热耗23.8kJ/kWh对排汽压力（真空）进行了优化，从而降低了机组热耗47.9kJ/kWh高低位分轴布置1350MWe机组比1000MW常规机组降低热耗总计147.1kJ/kWh由于高低位布置大大缩短了高温蒸汽管道的长度，因而与常规布置的双轴1350MWe二次再热超超临界机组设计方案进行比较，本设计的进口P92高温大直径管道的投资节省近3000万美元。2026/11/459项目中国典型的1000MWe一次再热超超临界机组常规设计1000MWe600oC二次再热超超临界机组常规设计1350MWe600oC二次再热超超临界机组高低位设计的平山电厂1350MWe600oC

二次再热超超临界机组热耗（kJ/kWh)73207120*69966882厂用电率（%）4.53.54.03.5锅炉效率（%）93.695.59495管道效率（%）99999999供电效率（%）43.4464649.40

不同设计的

600oC超超临界机组设计性能比较

注：*常规布置的1000MWe二次再热的设计热耗为7120kJ/kWh，外三为平山电厂设计的1350MWe二次再热的设计热耗为

6882kJ/kWh，比常规布置的1000MWe二次再热的设计热耗低238kJ/kWh，其中包括外三创新技术本身降低的热耗91

kJ/kWh和因为高低位布置及1350分轴技术降低的热耗147

kJ/kWh。2026/11/460面临着诸多挑战高温部件必须采用镍基合金，其价格将是现在600℃蒸汽温度合金钢材料的10倍高温大直径主蒸汽和再热蒸汽管到的成本可能增加25%许多热力学方面的挑战高温抽汽对给水加热器设计和材料的挑战700℃二次再热对汽轮机设计的挑战等2026/11/461700oC超超临界发电技术

国际上700oC蒸汽温度超超临界机组的研发

国家蒸汽温度发电效率开始研发时间计划示范电厂投运时间/

容量附加的研发项目包括欧盟700oC>50%(LHV)19982021/500MWe*涂层，生物质混烧，变负荷运行美国760oC45-47%(HHV)20002021/600MWe*CCS-富氧燃烧，涂层，高硫煤燃烧日本700oC>50%(LHV)20082021/600MWe生物质混烧中国700oC>50%(LHV)20112021/660MWe**-印度700oC>50%(LHV)20112017/800MWe-

用于高温

蒸汽锅炉和汽轮机的高温材料研发现状：600ºC超超临界的材料已经经过大量运行实践考验用于700oC蒸汽温度先进超超临界机组的镍基合金材料的研发基本上已经完成关于700oC蒸汽温度先进超超临界机组的设计会遇到的热力学问题，现在报道的较少，但需要引起重视。

来源：国际能源署洁净煤中心（IEACCC），2016年5月注：*由于欧盟和美国的“去煤电化”政策，其700oC超超临界燃煤电站示范工程能否实现已经不能确定。

**最近国家发改委和国际能源局下发的《能源技术革命创新行动计划》（2016-2030）提出在2030年

前建成700oC超超临界燃煤电站。2026/11/462如何降低煤电的CO2排放提高能源效率可再生能源碳捕集和埋存(CCS)2026/11/463碳排放将受到严格限制欧盟欧洲碳排放交易体系（EUETS）2005年开始实施，是世界上第一个多国参与的排放交易体系，采用总量控制及交易制度。2014年，碳排放交易量84亿吨，平均交易价格5.64欧元/吨。美国芝加哥气候交易所（CCX）成立于2000年。2007年前，碳排放交易价格低于3美元/吨；2008年，碳排放交易价格升至7-8美元/吨.加州碳排放交易制度2012年1月开始施行总量控制及交易制度的规则；2013年碳排放交易价格基本在11-14美元/吨之间。日本自主参加行国内排放量交易制度及二氧化碳补偿抵消制度。东京都及琦玉县实行了排放量削减和交易的相关制度。东京是世界第一个削减对象涵盖商务2015巴黎气候变化大会《巴黎协定》：195各国家和地区一致通过《巴黎协定》，各方将加强对气候变化威胁的全球应对，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在２℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内而努力。要实现全球温控目标，关键是加快推动全球能源结构的清洁化进程，大幅消减占全球温室气体排放2/3de化石能源消费。从2023年开始，每５年将对全球行动总体进展进行一次盘点，以帮助各国提高力度、加强国际合作，实现全球应对气候变化长期目标。中国已建立北京、上海、天津、重庆、广东、深圳和湖北等7个碳排放权交易试点。截至2015年8月底，7个试点累计交易地方配额约4024万吨，成交额约12亿元人民币；累计拍卖配额约1664万吨，成交额约8亿元人民币。2014年平均交易价格35.8元/吨。中国计划于2017年启动全国碳排放交易体系，将覆盖钢铁、电力、化工、建材、造纸和有色金属等重点工业行业。届时，燃煤发电成本将会增大。2026/11/464燃煤发电技术净效率厂用电率

%供电标准煤耗

g/(kW·h)CO2排放强度(gross)

g/(kW·h)亚临界≤38.00%4.5-5.5323.25798.59-807.32超临界≤42.00%4-5292.46726.48-734.38600℃等级超超临界≤45.00%3.5-4.5272.97681.73-689.10700℃等级超超临界45.00-50.00%3273.97-245.67623.51-692.79平山二期1350MW机组（最新技术设计）49.80%3.5246.66622.69700℃高低位双轴布置二次再热汽轮发电机组53.00%3231.76588.21注：1.CO2排放（gross）：单位MWh的整个功率（包括上网功率及所有泵、马达、风机等辅机自身功耗之和）

对应多少kg的CO2排放值。2.CO2排放（net）：指单位MWh的上网功率对应多少kg的CO2排放值。各种燃煤发电技术的效率、煤耗和CO2排放强度

来源：WWFEuropeanPolicyOffice(世界自然基金会欧洲政策办公室)研究报告；IEA（国际能源署）和外高桥三厂资料，2016年4月2026/11/465如果全球煤电的平均净效率增加4–7%，就相当于降低了全球煤炭排放的CO215-20%，或者说，全球减排10-20亿吨的二氧化碳；创新的高效率低排放技术还可以进一步提高煤电的净效率；因此现有在役煤电厂仍有升级改造的空间并需要进行升级改造。燃煤电厂通过提高效率降低CO2

排放的潜力来源:VGBPowertech,20132026/11/466美国及美国某些州和某些国家的新煤电厂碳排放标准国家或地区每千瓦时发电量的二氧化碳排放（以发电煤耗为基础）gCO2/kWh美国国家标准636（美国环保局2015年8月3日公布）*美国加州标准500美国缅因州标准500美国华盛顿州标准500美国纽约州标准420英国标准450加拿大标准420中国763**来源:美国电力研究院（EPRI）,2015注：*美国在其“清洁电力计划”中，已建议将其CO2排放进一步降低至500gCO2/kWh；

**在美国EPRI的报告中，还按照中国2014年颁布的《煤电节能减排升级与改造行动计

划（2014－2020年）》中关于新建煤电机组的煤耗要求，即1000MWe新建煤电机

组的设计供电煤耗（低位发热量热值为29288kJ/kg的烟煤）不超过282g/kWh，将之

换算成CO2净排放量为763gCO2/kWh，换言之，基于烟煤低位发热量（LHV）的标

准煤耗的折算系数为2.7。2026/11/467发电效率和CO2

排放强度的关系来源:美国电力研究院（EPRI）,20152026/11/468煤电技术与二氧化碳排放强度的关系煤电技术每千瓦时发电量的二氧化碳排放gCO2/kWh（gross）先进超超临界（USC）凝汽式电厂750整体式煤气化联合循环（IGCC）700700oC超超临界USC+12.5%蒸汽供热的热电联产640美国环保局煤电二氧化碳排放标准（2015年8月）636700oC超超临界（USC）+14%蒸汽供热的热电联产630上海外三电厂设计的平山二期二次再热

600

oC

超超临界（USC）623IGCC+高质煤627整体式煤气化超临界CO2布莱登（Brayton）循环603整体式煤气化燃料电池（IGFC）联合循环603上海外高桥三电厂设计的二次再热700

oC

超超临界（USC）586700oC超超临界USC+25%蒸汽供热的热电联产568IGCC+1700oC燃气轮机联合循环567整体式煤气化三循环527燃料电池（IGFC）+

催化煤气化501燃料电池（IGFC）+加压固体氧化燃料电池（SOFC）498700oC超超临界（USC）+50%蒸汽供热的热电联产465燃料电池+催化煤气化+加压固体氧化燃料电池430来源:美国电力研究院（EPRI）,20152026/11/469CO2的捕集和封存技术－CCS全貌

实现CCS的三个主要技术措施：(1)捕集和液化；(2)运输；(3)封存2026/11/470

采用CCS将会使燃煤火电厂净效率大幅降低来源:EON采用CCS，真是：“辛辛苦苦几十年，一下回到解放前”

素体和马氏体钢(26MPa,545C

oC）奥氏体钢

（29MPa,600oC）Netefficiency30%35%40%45%50%55%19501970199020102030燃煤火电厂净效率，%由于CCS系统的高能耗，采用CCS的电厂其供电效率会下降10%-12%2026/11/471火电厂CCS减排CO2技术还有很大的不确定性CCS虽然是人类减排CO2的最有效方案，但是：CCS中CO2捕集技术具有高能耗、高成本和高水耗的缺点CCS中的CO2的埋存技术存在着风险和不确定性CCS装置占地面积很大CO2的利用规模很小以中国巨大的燃煤火电容量，大规模采用CCS减排CO2的前景和可行性，政府会采用什么样的政策，现在还非常不确定2026/11/472CCS是一个高能耗、高成本和高水耗的系统CCS是高能耗系统。不算CO2的运输和封存，仅在火电厂进行CO2捕集和压缩这部分就会消耗大量的电量，使电厂效率平均下降10%以上。捕集的CO2越多，电厂对外供电越少CCS是高成本无经济回报的系统。现在减排一吨CO2,包括捕集、输送和埋存在内，其成本约为65美元/吨