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華能天津IGCC空分裝置施工現(xiàn)場。王志倫
供圖 |
中國首座IGCC示范工程——華能天津IGCC項目率先通過國家發(fā)改委核準，并于去年開工建設，根據(jù)工程進度計劃，2010年，天津IGCC項目進入施工高峰期，預計年底完成設備安裝工作進入調(diào)試階段。這標志著我國具有自主知識產(chǎn)權、代表世界清潔煤電技術前沿水平的“綠色煤電”計劃取得實質(zhì)性進展。華能集團總經(jīng)理曹培璽表示，“這項技術代表了清潔能源未來的發(fā)展方向�！�
清潔煤電將成低碳經(jīng)濟競爭焦點
近年來，溫室氣體排放及其引發(fā)的全球變暖引發(fā)國際社會的普遍關注，成為國際政治經(jīng)濟合作和國家間博弈的一個重要議題。
中國社科院可持續(xù)發(fā)展研究中心副研究員陳迎認為，未來低碳經(jīng)濟將成為發(fā)達國家與新興市場國家博弈的焦點之一，甚至可能成為發(fā)達國家要挾發(fā)展中國家的工具之一。盡管我國已明確承諾到2020年單位GDP碳排放量比2005年降低40%—45%，但從哥本哈根會議透露出的有關信息看，后哥本哈根時代我國面臨的國際減排壓力仍趨于增大。而美國等發(fā)達國家已將中國視為未來發(fā)展低碳經(jīng)濟最主要的競爭對手之一，不愿對中國提供切實的資金和技術支持。這就意味著，我國必須通過自身努力邁向未來的低碳經(jīng)濟。
根據(jù)國際能源署統(tǒng)計，中國發(fā)電行業(yè)的二氧化碳排放量占中國全部二氧化碳排放量的40%—50%，而且在未來一段時期還將繼續(xù)呈上升態(tài)勢。截至2008年底，煤電在全國發(fā)電裝機容量中占75%左右，預計到2020年仍將占60%以上�？梢钥隙ǎ磥硐喈敃r期內(nèi)，我國電源結構以煤電為主的局面仍將持續(xù)，燃煤發(fā)電也將在相當時期內(nèi)成為我國最主要的二氧化碳固定排放源。因此，減少二氧化碳排放、發(fā)展低碳經(jīng)濟，不僅是樹立我國負責任大國形象的需要，更是促進我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。推進發(fā)電行業(yè)的碳減排，大力發(fā)展清潔煤發(fā)電已是勢在必行。
清華大學低碳能源實驗室副主任李政認為，如果中國不能提早完成相關技術儲備，當?shù)吞冀?jīng)濟成為全球不可逆轉的趨勢時，中國很可能被迫為難以降低的二氧化碳排放而大筆買單，或者耗費巨資購買國外低碳發(fā)電技術。因此，加快發(fā)展自主創(chuàng)新的清潔煤發(fā)電技術，將使中國在未來低碳經(jīng)濟的新一輪博弈中占據(jù)有利位置，而發(fā)展“綠色煤電”就是搶占未來燃煤清潔技術領域的一個制高點。
我國清潔煤電技術躋身世界前沿
所謂“綠色煤電”技術，就是以整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)和碳捕集與封存(CCS)技術為基礎，以聯(lián)合循環(huán)發(fā)電為主，并對污染物進行回收，對二氧化碳進行分離、利用或封存的新型煤炭發(fā)電技術。2004年，華能集團率先提出“綠色煤電”計劃，計劃用15年左右的時間，建成“綠色煤電”近零排放示范電站。2005年，華能聯(lián)合國內(nèi)的大唐、華電、國電、中電投、神華、國開投、中煤等能源公司，成立了由華能集團控股的綠色煤電有限公司，共同實施“綠色煤電”計劃。2009年7月，中國首座IGCC示范工程——華能天津IGCC電站示范工程在天津正式開工。
綠色煤電有限公司總經(jīng)理蘇文斌介紹，“綠色煤電”計劃的目標有三：一是研究開發(fā)、示范推廣能夠大幅度提高發(fā)電效率，達到污染物和二氧化碳近零排放的煤基能源系統(tǒng)；二是通過掌握核心技術、支撐技術和系統(tǒng)集成技術，形成自主知識產(chǎn)權的綠色煤電技術；三是使這項技術在經(jīng)濟上可接受，逐步推廣應用，實現(xiàn)煤炭發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展，為應對全球氣候變化作好技術儲備。
華能集團總經(jīng)理曹培璽說，“綠色煤電”示范電站作為華能集團自主研發(fā)的國際前沿清潔煤電技術，效率將比目前最先進的火力發(fā)電技術提高1/3，能夠實現(xiàn)二氧化碳和污染物的近零排放。IGCC作為“綠色煤電”計劃的基礎，是目前來看非常有發(fā)展前景的清潔煤發(fā)電技術路線。這一計劃的實施，將使我國清潔煤電技術躋身國際前沿，對于我國能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和建設創(chuàng)新型國家都具有重要意義。
完全的自主知識產(chǎn)權是華能“綠色煤電”技術的一個重要特點。據(jù)蘇文斌介紹，公司“除了國內(nèi)不能制造的燃機采用聯(lián)合供貨的方式外，其他設備全部在國內(nèi)采購和制造，具有完全的自主知識產(chǎn)權�！苯衲�7月，美國賓夕法尼亞州未來燃料公司特別引進了“綠色煤電”的一項核心技術，即華能自主開發(fā)的兩段式干煤粉加壓氣化技術，這是我國煤氣化技術首次進入發(fā)達國家市場。
事實上，“綠色煤電”計劃實施以來，已引發(fā)國內(nèi)外的廣泛關注。路透社2008年4月報道說，中國計劃于2015年建成近零排放燃煤電廠，這使得該項目有望成為全球首座商業(yè)化電站的有力競爭者，使華能有望成為這一擁有巨大市場潛力的先進技術的世界領導者。而美國《紐約時報》也在2009年5月報道，中國日益成為潔凈煤技術的領導者，美國在建設新一代利用煤炭氣化技術的低污染物排放燃煤電廠方面已經(jīng)滯后。
在IGCC技術上我國正迎頭趕上
IGCC作為“舊能源、新方法”，是將凈化燃煤的氣化技術和高效的聯(lián)合循環(huán)相結合的先進動力系統(tǒng)，是國內(nèi)外公認的先進煤炭發(fā)電技術，環(huán)保性能極好，污染物的排放量僅為常規(guī)燃煤電站的1/10，脫硫效率可達99%，氮氧化物排放只有常規(guī)電站的15%至20%，同時相對最易實現(xiàn)近零排放。
據(jù)不完全統(tǒng)計，全球已經(jīng)投入運營的以煤為原料的大規(guī)模IGCC電站有5座，總裝機約130萬千瓦，在建和正在規(guī)劃的各類IGCC電站40余座，總裝機約2000萬千瓦。這些電站主要分布在美國、歐洲、日本等發(fā)達國家。同時，目前全球共有17個電站擬采用“綠色煤電”相關技術，在IGCC的基礎上實現(xiàn)燃煤發(fā)電近零排放，其中美國9個，英國3個。
上世紀70年代末，我國就啟動了IGCC技術的研究和論證，并且在“八五”期間，以西安熱工研究院為組長單位的IGCC技術課題組完成了“中國IGCC示范項目可行性研究”。1994年，山東煙臺IGCC電站示范工程的前期準備工作和可行性研究工作相繼啟動并于1999年正式立項，IGCC電站也被列為《中國21世紀議程》中“中長期電力科技發(fā)展規(guī)劃”的重點項目。
盡管計劃以引進方式建設40萬千瓦級示范電站的煙臺IGCC項目至今尚未取得實質(zhì)性進展，但國內(nèi)能源領域專家在各種場合下對于發(fā)展IGCC技術的呼聲從來沒有停止過。中國科學院院士蔡睿賢認為，“現(xiàn)在興建的電廠將決定2020年及以后的煤炭利用模式。如果延誤過渡到以氣化為基礎的IGCC和多聯(lián)產(chǎn)技術的時機，將會顯著增加將來中國治理空氣污染的成本，同時大大增加減排溫室氣體的成本�！�
據(jù)了解，我國目前尚沒有大規(guī)模、純發(fā)電的IGCC電站。近幾年，繼華能率先提出“綠色煤電”計劃后，國內(nèi)各大發(fā)電公司均提出了IGCC電站的建設規(guī)劃。在科技部“十一五”863計劃支持的項目中，目前除天津IGCC項目已獲國家發(fā)改委核準外，華電半山和東莞電化等IGCC項目仍處在前期和可研階段。
李政認為，由于種種原因，我國未采用CCS技術的常規(guī)IGCC電站的發(fā)展比歐美發(fā)達國家晚了十多年，但通過實施“綠色煤電”計劃，我們已經(jīng)在奮起直追。如果我國能夠在“十二五”期間完成“綠色煤電”近零排放電站的示范，我國很可能在這項技術上迎頭趕上。
打通“綠色煤電”的瓶頸
“綠色煤電”技術作為基于燃燒前捕集的CCS技術，適合于新建的燃煤電站，其與國際同類項目同時起步，具有高起點、自主創(chuàng)新等特點。就目前而言，以“綠色煤電”為代表的清潔煤發(fā)電技術在我國的發(fā)展已走到了一個轉折點，在政策、資金、行業(yè)壁壘、運營成本等方面面臨著一定的瓶頸和困難，亟須政府扶持。
首先是政策方面。由于IGCC和CCS在我國都屬于新興技術，其本身的復雜程度高于現(xiàn)有的常規(guī)燃煤發(fā)電技術，“綠色煤電”技術將兩者進行整合，實施的難度顯然更高。這就意味著，發(fā)電企業(yè)在推進未來有很大發(fā)展?jié)摿Φ男屡d技術的初期，需要承擔相當大的風險，因而國家對相關產(chǎn)業(yè)的扶持政策也就顯得至關重要。例如，美國在其2005年頒布的能源法案中，規(guī)定以財政補貼、提供貸款和稅收減免等方式來推動IGCC的商業(yè)化運行。中國IGCC雖處在示范階段，CCS也還處在研究試驗階段，但“綠色煤電”計劃的整體推進也需要類似法律法規(guī)的保障。由于目前我國對IGCC和CCS技術尚缺乏明確的產(chǎn)業(yè)政策支持，使得“綠色煤電”計劃的實施進程整體落后于預期目標，并且在未來仍有一定的不確定性。
其次是資金問題。由于IGCC和CCS技術目前還處于示范階段，尚未開始商業(yè)化推廣，相關的新技術、新工藝在研發(fā)階段的累積成本導致“綠色煤電”示范電站在初期需要較高的資金投入。同時，能源類技術儲備所需的時間相當漫長，一般在20年-30年之間。加之項目的工藝本來就復雜，使企業(yè)面臨的投資風險非常大，對于后續(xù)的“綠色煤電”近零排放示范電站來說更是如此。因此，對于“綠色煤電”這種國家能源戰(zhàn)略儲備性技術，單純由企業(yè)主導的確存在諸多困難。從目前國外已有的IGCC項目看，這些項目基本都是由各國政府主導并部分投資。例如，美國政府對其第一個IGCC項目提供了1.2億美元資助，日本的IGCC項目中政府投資占30%。然而，我國的天津IGCC項目僅從科技部863計劃中獲得了數(shù)千萬元的科研經(jīng)費資助，絕大部分投資由華能牽頭的國內(nèi)企業(yè)承擔。
再次是跨行業(yè)、跨區(qū)域合作問題。以二氧化碳的捕集和封存技術實施來說，這已經(jīng)超出了發(fā)電企業(yè)的傳統(tǒng)業(yè)務范疇，需要在有關政府部門的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，通過電力企業(yè)與石油、地質(zhì)等企業(yè)之間跨行業(yè)、跨區(qū)域的廣泛合作方能實現(xiàn)。目前國際上普遍認為，應首選通過強化石油開采的方式實現(xiàn)二氧化碳的封存，這相比單純的直接封存，可以為石油企業(yè)帶來更大收益，因而更加具有經(jīng)濟驅動力。但目前在我國，一方面，石油屬于國家戰(zhàn)略性資源，石油企業(yè)的開采等經(jīng)營活動需嚴格按照國家有關規(guī)定來執(zhí)行；另一方面，相關的產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，不同行業(yè)之間的技術與經(jīng)營目標也存在一定差異，因此，單純依靠發(fā)電和石油企業(yè)之間進行二氧化碳封存的合作存在一定難度。
此外，我國目前燃煤電站上網(wǎng)電價主要基于國家發(fā)改委公布的各省市標桿電價水平核定。但如前所述，IGCC電站在示范階段的供電成本必然要高于常規(guī)燃煤電站，對于這種尚處于示范階段的發(fā)電技術，如果不綜合考慮其環(huán)境效益和社會效益，同樣執(zhí)行標桿電價，必然會導致發(fā)電企業(yè)的虧損，影響企業(yè)研發(fā)示范新技術的積極性。
天津IGCC項目承載中國清潔煤電技術希望
為進一步推動我國潔凈煤發(fā)電技術發(fā)展，促進煤炭高效利用和電源結構優(yōu)化，國家發(fā)改委于2009年5月核準華能集團在天津濱海新區(qū)建設我國首座IGCC示范電站。
“綠色煤電”計劃三部曲
根據(jù)我國技術和制造能力，“綠色煤電”計劃擬分三個階段實施，用10年左右的時間最終建成“綠色煤電”示范電站。
綠色電力發(fā)展計劃
在“綠色煤電”計劃的基礎上，2010年1月4日，華能集團在北京發(fā)布綠色發(fā)展行動計劃宣言，決定從2010年起全面推行綠色發(fā)展行動計劃。該計劃提出，華能集團要積極參與應對氣候變化國家戰(zhàn)略的實施，切實轉變發(fā)展方式，發(fā)展低碳能源，堅定不移地走綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展之路，為保障國家能源安全、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展作出新的貢獻。
世界各國“綠色煤電”有關情況
當前，世界各國正就溫室氣體減排展開新一輪談判，為“后京都”時代設定新的減排目標。“綠色煤電”技術被認為是大幅度削減溫室氣體的關鍵技術，得到各國重視。 |