电力行业的节能减排与低碳经济

电力行业的节能减排与低碳经济

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摘 要:中国能源结构以煤为主,火电行业是碳排放量的主体,面对低碳经济的发展模式,电力行业势必将成为CO2 减排的主力军。目前,火电行业通过“上大压小”政策,实现结构减排;通过提高电力工业的烟气脱硫,实现工程减排;通过扩大清洁能源的比例,减少煤炭消耗总量,实现总量减排。使用清洁能源是实现碳减排的有效途径。指出了电力行业“节能减排”的现状和措施,分析了电力行业在“低碳经济”中所面临的新形势,并对低碳电力技术的研究与运用进行了展望,阐述了通过利用清洁能源促进碳减排的迫切性和必要性。

关键词:节能减排;低碳经济;电力;能源消费;可持续发展

全球气候变暖是当前人类社会所面临的最大挑战之一。根据联合国最新的全球气候变化科学评估报告,气候变化所导致的总代价将引起全球GDP 损失约5 % ;而世界银行前首席经济学家斯特恩指出,在考虑更广泛的风险和影响的情况下,估计损失将上升到GDP 的20 %或者更多。

在引起全球气候变暖的诸多因素中,人类活动所排放的温室气体不断增加是最主要原因。在温室气体引致的全球气候变暖效应中,CO2 的作用高达77 %。因此,减少CO2 的排放对于控制温室效应、减缓全球变暖至关重要 。

哥本哈根会议使“低碳经济”的理念再次引起全球关注,低碳经济成为新的经济发展模式,并终将演变成为规制全球经济社会发展格局的新规则。中国政府在2010 年2 月的哥本哈根气候变化峰会上首次宣布温室气体减排清晰量化目标,到2020 年单位GDP CO2 排放比2005 年下降40 %～45 %。据国家发改委数据,截至今年上半年,中国单位GDP 能耗在2005 年基础上累计降低了13 %“, 十一五”规划中的单位GDP 能耗降低20 %的约束性指标有望实现,这相当于中国在5 年内至少减排15 亿t CO2 。

中国能源结构以煤为主,当前CO2 的排放主要来自于能源部门,而火电行业是总排放量的主体。因此,面对低碳经济的发展模式,电力行业势必将成为CO2 减排的主力军。中国有选择低碳经济发展模式的必要性和迫切性,实现我国电力行业的低碳化发展,是我国电力行业所面临的时代议题。《BP 世界能源统计2009》报告所提供的数据显示,我国一次能源结构中煤炭占70. 2 % ,位居世界首位,由此引发的CO2 过量排放问题不容忽视。

国家统计局发布的2008 年统计公报显示,2008 年全国6000 kW 及以下电厂发电消耗原煤13. 4 亿t ,火电耗煤量占全国原煤总产量的53 %。

2007 年全国供电煤耗为342 g/ kWh ,2008 年全国平均供电煤耗为349 g/ kWh ,2009 年1～8 月份,全国供电煤耗率为341 g/ kWh ( 中国电力网) 。工业锅炉每燃烧一吨标准煤就产生CO22 620 kg ,SO2 12 kg ,NOx 7. 4 kg ,因此燃煤锅炉排放废气成为大气的主要污染源之一。

2 火电行业节能减排的措施2008 年,我国火电装机已突破6 亿kW ,在建规模仍然巨大。目前,电煤消耗约占全国煤炭产量的一半以上, SO2 排放量约占全国排放量的52 % ,烟尘排放量占全国排放量的20 % ,产生的灰渣占全国的70 % ,电力工业成为我国节能降耗和污染物减排的重点领域。“十一五”期间我国采取以下措施进行节能减排:

2. 1 通过“上大压小”政策,实现结构减排逐步淘汰小火电机组,分期分批淘汰高能耗、重污染的各类生产设备和落后工艺作为减排的基础保障。通过淘汰小火电机组,可以提高煤炭利用率和热效率,使发电耗煤系数大大降低。力求用最少的煤生产出最多的电是我们的发展目标。

通过“上大压小”政策可以达到一定的节能减排效果,但随着火电装机总量的增加,煤炭用量也在增加,无法从根本上实现碳减排的任务。

2. 2 提高电力工业的烟气脱硫,实现工程减排提高电力工业的烟气脱硫,提高现役燃煤机组脱硫排放的比例,对新建项目要求全部上脱硫装置,实现工程减排。

预计到2010 年,脱硫装机比例将达80 %以上。“十一五”期间,在电力以外的SO2 排放不增加或少量增加的情况下,仅经过火电烟气脱硫以及关停小火电的减排作用,其净消减量就可以满足全国SO2 减排10 %的约束性指标的需要。工程减排将依赖大量的污染治理投资,是个治标不治本的措施。

2. 3 扩大清洁能源的比例,减少煤炭消耗总量电力企业在“上大压小”、工程减排的同时,积极研究开发清洁能源发电技术,扩大核电和水电在总能源中的比例,积极推进风力发电、太阳能发电和生物质能等能源利用技术,通过大力发展清洁能源发电,实现管理减排。

3 使用清洁能源是实现碳减排的有效途径由上述可知,目前的“节能减排”对策已经有效减少了SO2 的排放“, 上大压小”和SO2 工程减排只能在一定程度上减少SO2 减排的压力。随着GDP 的增加,我国一次能源消耗的煤炭总量依然会增加,还解决不了NOx 和CO2 的减排问题,使火电能源利用的环境成本大大提高。

世界经济发展模式正面临变革,低碳经济成为未来各国发展的共同选择,新能源成为拉动经济增长的支柱性产业。我国各种形式的新能源也呈现蓬勃发展的局面,预计到2020 年,水电、核电、风电、生物质能发电、太阳能发电装机合计将达到430 GW(其中水电300 GW、核电40 GW) ,占当时总发电装机容量的36 % ,较2005 年上升14 %。我国应该在“压小”火电机组的同时,严格控制“上大”火电机组,尽快加大清洁能源占电力能源的比例。在经济持续增长的同时,严格控制能源消耗的煤炭总量,才能在减排SO2 的同时,减排NOx 和CO2 。

3. 1 核电产业发展势头强劲核电成为低碳能源供应的支柱,世界核电快速发展。2006 年世界核电发电量约2. 7 万亿kWh ,预计2030 年将上升到3. 8 万亿kWh 。如果以核电代替煤电可减少18 亿t/ a 的碳排放量。

发展核电可改善我国的能源供应结构,有利于保障国家能源安全和经济安全,也是电力工业减排污染物的有效途径和减缓地球温室效应的重要措施。我国核电发展势头强劲。2008 年底,我国已建了浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾3 个核电基地,拥有11 台运行核电机组,9 078 万kW 的装机容量,占全国电力装机总容量的1. 15 %。

我国核电技术发展现状是:拥有比较完整的核工业体系,核电站建设速度加快,实验快中子增殖堆和高温气能试验堆等多项关键技术取得了重要进展。存在的问题是:尚不具备独立自主规模化生产核心设备的能力,对第三、第四代先进堆的研究与国际先进水平差距仍较大。我国核电装备制造业已得到较大发展,目前我国30 万kW、60万kW 及百万千瓦级核电站的国产化率水平分别在90 %、70 %和50 %左右。预计2012 、2013 年前后,我国百万千瓦级核电的装备的自主化率将达到75 %以 上。

3. 2 风电产业进入大发展期在全球能源趋紧和节能减排双重压力下,风力发电成为发展最为迅速的绿色能源之一。中国风电装机容量目前全球排名第四,以目前发展势头来看,未来3～5 年,将有望达到世界第一。与太阳能相比,风力发电更具有现实性和可行性,发展风电产业符合国际能源发展大趋势。2006 年第三次全国风能资源普查工作初步探明我国陆地风能资源总储量42 亿kW ,技术可开发量3 亿kW ,近海可开发风能资源7. 5 亿kW。我国风电产业发展尚有诸多瓶颈:风电零部件,特别是轴承、电控系统等受制于人,影响企业规模发展;缺乏风电设备制造专业技术人才和复合型人才;需要建立风电技术公共平台、国家级产品检测中心和质量保证控制体系。

3. 3 水电产业潜力空间仍然很大水能是可再生能源,水电开发具有综合效益,且是减排温室气体的重要措施。我国水能资源理论蕴藏量达6 ×1012 kWh/ a , 技术可利用量达2. 47 ×1012 kWh/ a ,特别是我国已完全掌握大型水电开

发技术,且已经有了较为完备的保护生态的法规体系,使加快水电开发具有现实可行性。

4 低碳经济下电力技术的研究展望2007 年,国务院下发了《节能发电调度办法》。由于我国的电源结构以火电为主,通过实施节能发电调度,将有利于降低电力的碳排放系数,从而从整体上减少电力行业的CO2 排放。在发改委制订的《可再生能源发展“十一五”规划》中提出,到2010 年可再生能源在能源消费中的比重由现有的不到1 %增长到10 %。大力促进可再生能源发展,有利于从发电结构上实现CO2 的减排。

为提高发电效率与环保效益,华能发电集团实施了“绿色煤电”计划,分阶段研究与引入各种清洁发电技术与CO2 排放技术,尤其是碳捕捉与储存技术(Carbon Capture and Storage ,CCS) ,该计划将对低碳技术的发展起到重要的促进作用。清洁发展机制(CDM) 是当前发达国家实现CO2 减排义务的重要手段。我国是世界最大的CDM 项目减排国,核准减排量(CERs) 占全球的50 %,大力发展CDM 项目有利于获得大量的CO2 减排额度,并实现低碳技术与资金的引进。

电力行业的低碳经济之路还刚刚开始,还依旧面临很多挑战。未来研究工作有望从以下方面进行开展:实现我国电力行业低碳化发展的技术路线研究,实现我国电力行业低碳化发展的制度研究,面向低碳经济的Energy Mix 优化研究,面向低碳经济的电网结构与运行特性研究,面向低碳经济的新型电力调度模式研究,面向低碳经济的新型电力市场结构与运行机制研究,面向低碳经济的电力企业应对策略研究。

5 结语

低碳经济是一种由高碳能源向低碳能源过渡的经济发展模式,是一种旨在修复地球生态圈碳失衡的人类自救行为。发展低碳经济的关键在于改变经济发展方式,降低经济发展对煤炭、石油、天然气等化石能源的依赖,促进经济体摆脱碳依赖,摆脱工业化、城市化进程的高碳能源依赖。电力在低碳经济发展中处于至关重要的位置。低碳经济已经成为下一轮经济增长的核心动力,也成为我国提高国际竞争力,摆脱经济危机影响的重要手段。电力行业要从这种时代大背景下积极寻找突破口,为碳减排做出应有的贡献。

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