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论我国低碳电力的发展战略国家电监会电力安全专家委员会杨富2010年11月•摘要：本文简要阐述了低碳经济的内涵及发展低碳经济是中国可持续发展的必由之路。结合我国一次能源以煤为主、二次能源电力以火电为主的资源状况，指出了中国电力必须走低碳电力之路。实现低碳电力，就要在节约用电为先的基础上调整电源结构，大力发展新能源和再生能源发电；积极推进火电的“上大压小”和热电联产的政策，完善600℃、开发700℃超超临界发电技术，使洁净煤发电技术成为我国火电发展的主流和强项。•研发整体煤气化联合循环（IGCC）和大型超临界循环流化床（CFB）发电技术；开发燃煤电厂CO2捕集和封存（CCS）关键技术的研究；建设坚强智能电网。推动中国电力发展由高碳电力向低碳电力的根本转变，促进我国早日实现低碳电力。•关键词：低碳电力；新能源发电；洁净煤发电；CCS技术；坚强智能电网。1、概述当前人类社会面临的最大环境挑战是由于人类活动中大量消耗煤炭和石油等化石燃料，化石燃料燃烧产生的CO2大量排入大气，破坏了大气成分的平衡，造成全球气候变暖，生态环境严重恶化，自然灾害频发，引起了世界各国和联合国的关注。2009年9月在联合国总部召开了气候变化峰会，12月在哥本哈根召开了联合国气候变化大会，会议通过的《哥本哈根协议》根据“共同但有区别的责任”的原则，再次明确了发达国家和发展中国家在控制CO2排放方面分别应当承担的义务和采取的行动。作为最大的发展中国家，我国政府承诺：到2020年，我国非化石能源消费占一次能源消耗的比重达到15%；单位GDPCO2排放强度比2005年降低40~45%。•我国是全球除美国以外的第二大电力生产国与电力消费国。截止到2010年9月20号，我国电力装机容量突破9亿千瓦，标志着我国电力工业上了一个新台阶。•2009年的发电用煤为全国煤炭总产量的50%，CO2排放量约为30亿t，占全社会的总排放量的50%，可见火电是CO2的排放大户。这是由我国一次能源以煤炭为主的国情决定的。我国一次能源结构的特点是：“富煤、贫油、少气”。我国能源以煤炭为主，煤炭消费占一次能源的70%，远高于世界平均水平（约30%）。随着经济、社会的发展，电气化水平越来越高，发电用煤占煤炭消费的比重也会越来越高。落实节能减排目标是我国电力行业所面临的重要课题。•低碳电力是在保持经济可持续发展的情况下，最大限度地减少对电力的需求以及在电力生产中的污染物排放。根据这个内涵，低碳电力=电力需求侧，引导用户节约用电，最大限度降低电力需求。+发电侧，大力开发新能源发电，在煤电方面，“上大压小”，采用洁净煤发电技术以减少污染物排放，+智能电网的优化调度，监测、控制和输配。2.大力开发利用新能源、实现低碳电力所谓新能源，是指清洁能源和可再生能源，主要包括：水能、核能、风能、太阳能和生物质能。目前我国新能源的消费量只有2.68亿吨标准煤，占全部能源消费的7.5%，新能源所占比例太低。要实现2020年我国非化石能源的消费量占整个能源消费的15%的目标，新能源必须有一个很大的发展。（1）积极推进水电开发、实现低碳电力•水电是一种清洁的和可再生的能源，开发1千瓦时水电可节约0.5千克燃煤，如果我国技术可开发水能资源全部得到开发，则每年可节约12亿吨标准煤；我国水资源丰富，开发利用程度低，因此加快水电开发刻不容缓。截止到2010年8月底，我国水电装机容量已达到2亿千瓦，占全国总装机容量的22.5%，是世界上水电装机规模最大的国家。以三峡工程建设为标志，水电技术达到世界先进水平。规划到2020年水电装机容量将达到3.0亿千瓦。（2）大力发展核电，实现低碳电力•核电是安全、高效、清洁能源。20年来，中国核电发展虽然进展显著，但距世界水平仍有很大的差距。目前全球核电占电能的比重平均为17%，已有17个国家核电在本国发电量中的比重超过25%。而中国核发电量占总量却不到2%，远不到世界平均水平，更远远低于法国的85%和美国的30%。•2007年4月，中国着眼世界经济、科技发展大势，从我国经济社会发展实际需求出发，作出了成立国家核电技术公司，引进并受让世界上最先进、最安全、最经济的第三代核电技术AP1000，并通过消化吸收再创新，最终形成中国核电技术自主知识产权品牌的战略决策。•2010年国家积极推进核电建设，研究调整了《核电中长期发展规划（2005—2020年）》，明确了加快沿海核电发展、积极推进内陆核电发展目标。未来10年，我国核电将呈现高速发展态势。到2020年，核电装机容量将达到8000万千瓦左右。届时，核电占全国电力装机容量的比重将从目前的不到2%提高到5%左右。(3)大力推动风电规模化发展，实现低碳电力•从目前来看，全球范围风电产业正在迅速崛起，风电技术的进步和市场竞争力提升都在加快。目前，在国家可再生能源法及其配套政策的推动下，我国风电产业发展也很快，风电装机容量实现连续四年翻番，截止到2010年8月底，已接近2300万千瓦，列世界第二位。•累计发电量已经超过了500亿千瓦时。在技术研发、设备制造和工程建设等方面与国际先进国家的差距在逐步缩小，有的方面已经达到了国际先进水平。规划到2020年我国风电装机至少要达到1.5亿千瓦（4）大力促进太阳能发电产业的发展•太阳能是最具发展潜力的新能源技术。目前技术最成熟的是太阳能光伏发电，特别是光伏发电所需的硅材料资源非常丰富，地球上20%是二氧化硅，没有资源的制约。目前，太阳能发电装机约30万千瓦，规划到2020年将达到2000万千瓦以上。(5)因地制宜的开发生物质能发电•这方面国家已经有了很好的技术。规划到2020年，全国生物质能发电装机容量约3000万千瓦。3、调整火电结构，“上大压小”，加快超超临界机组发展•我国火电减少CO2排放的关键是坚决贯彻执行火电“上大压小”的结构调整政策，关闭低效率、高排放的小机组，代之以高效低排放的大机组。因此，“十二五”期间要逐步关停12.5万千瓦和20万千瓦的小火电机组，同时不再上30万千瓦的火电机组。在我国城镇化发展过程中，发展30-60万千瓦热电联产机组，又发电又供热，这是提高化石能源使用效率的重要途径。3．1、超（超）临界技术是我国火电实现低碳电力的必然途径•我国的一次能源以煤为主，在电力生产中燃煤发电占据着主导地位。在未来的20~30年内，火电为主这个格局不会改变。因此，开发和推广应用高效清洁燃煤发电将是我国一项长期的能源战略。发展高效清洁燃煤发电有利于提高能源利用效率，减少一次能源的消耗，是火电结构优化和技术升级的重要命题，是我国能源工业可持续发展的保证，也是建设能源节约型、环境友好型社会的重要举措。3.2我国超超临界机组的现状与发展•进入21世纪，中国加大了超超临界发电技术的开发力度，加快了超超临界发电机组的建设步伐。截止到2010年8月底，在运行的1000MV超超临界机组已达27台，中国已经成为世界上拥有超超临界机组最多的国家。也因此是积累超超临界机组的设计、制造、安装和运行经验丰富的国家。•虽然我国超超临界机组取得了举世瞩目的发展，但国内制造企业技术创新的瓶颈仍然明显，主要表现在超超临界机组用高温高强度材料国产化研制和应用性研究工作薄弱，超超临界机组600℃等级新型耐热钢尚未实现国产化，大型铸锻件目前还依赖进口。•根据我国的现实情况，实现超超临界机组技术再创新，增强国内制造业的核心竞争力仍是当务之急。应在消化吸收引进技术的同时，加强国内自主创新的支持力度，重点解决高端材料、关键部件和设计技术等核心技术问题，逐步形成具有我国特色的、具有自主知识产权的超超临界成套设备设计制造技术，具备产品自主优化和自主升级能力，积极应对未来发电设备市场激烈的国际竞争。3.3开展对700℃超超临界燃煤发电技术的研究•虽然目前我国600℃超超临界发电技术和建成的机组均达到国际水平，但我们必须注意的是，我国超超临界发电技术比发达国家起步晚十年，目前世界发达国家的超超临界技术正在向更高水平发展。日本、美国及欧洲等工业发达国家制订了一系列的超超临界火电技术的中长期发展计划，积极开发34.3MPa/650℃以及40MPa/700℃新钢种系列，使超超临界机组朝着更高参数的技术方向发展。•可喜的信息是：2010年7月23日国家能源局举行了“国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟“启动仪式，我国依托能源、电力、设备制造和冶金行业及科研院所、高等院校等，正式组建和启动了国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟，我国能源行业技术进步又迈上一个新台阶。•据介绍，国家700℃超超临界燃煤发电技术创新联盟的宗旨是，通过对700℃超超临界燃煤发电技术的研究，有效整合各方资源，共同攻克技术难题，提高我国超超临界机组的技术水平，实现700℃超超临界燃煤发电技术的自主化，带动国内相关产业的发展，为电力行业的节能减排开辟新路径。4、开展高效清洁煤发电领域的前瞻性研究4.1、研制开发35-60万千瓦超临界循环流化床机组•循环流化床（CFB）锅炉具有能燃烧劣质燃料以及炉内脱硫等特点，是清洁煤发电领域中的重要技术。这几年循环流化床（CFB）锅炉发展的态势很好，目前30万千瓦的大容量CFB锅炉已经运行了20多台。60万级CFB首台机组已投入运行。4.2整体煤气化燃气——蒸气联合循环（IGCC）技术的创新•针对我国以火电为主的格局在相当长的时间内不会改变的现实，故我国必须对IGCC技术进行前瞻性研究和示范工程建设。•中国首座自主研发、设计的IGCC示范电站。已于2009年7月由华能集团在天津开工建设，将于2011年6月建成投产，这将是我国第一座IGCC示范电站。该项目完全由国内自主设计，煤气化岛采用自主开发的“两段式干煤粉加压气化技术”,主要设备在国内制造，由于该项目的带动，“两段式干煤粉加压气化技术”已在国内外多个化工和发电项目中得到应用，极大地推动了我国在IGCC系统设计和煤气化等关键技术的发展。4.3燃煤电厂CO2捕集和封存（CCS）技术的研究•开发能在传统燃煤电厂捕集CO2的技术，对于我国发电行业减排温室气体具有十分重要的战略和现实意义。2008年7月，华能集团自主设计、自主建设的我国第一套燃煤电厂CO2捕集装置在华能北京热电厂投入运行，年捕集CO23000吨，并均得到工业利用。该装置已成功运行一年多，不仅拥有自主知识产权，并实现了全部设备的国产化，装置可靠性、CO2纯度和能耗等指标均达到国际先进水平。•在此基础上，华能在上海石洞口第二电厂建设了10万吨/年烟气CO2捕集装置。捕集的CO2一部分用于工业利用，一部分进行CO2驱油和地质埋存试验。该项CO2捕集与处理核心技术，为我国燃煤发电厂锅炉烟气CO2捕集积累了经验，探索了发展之路。为实现燃煤发电技术可持续发展奠定了良好的基础，使我国在这一领域赶上了发达国家的技术水平。5、建设坚强智能电网•我国电网规模已超过美国，列世界首位。特别是随着晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流试验示范工程正式投产，±800千伏向家坝-上海特高压直流示范工程投入运行，±800千伏云南-广东特高压直流工程投产运行，使我国直流、交流最高电压等级分别由±500千伏和750千伏提高到±800千伏和1000千伏，远距离大容量输电能力增强，为全国资源优化配置提供了更高等级的网络平台。•中国未来能源可持续发展需要坚强智能电网支撑，目前中国的水能、风能、太阳能等清洁能源和新能源大多具有规模化开发的条件，但远离负荷中心，需要进行大规模、远距离输电，实施大范围能源资源优化配置。因此，构建坚强的电网结构，是中国智能电网发展的题中之义。长远来看，发展智能电网不仅增强能源保障水平，而且能够引导并改变用户的能源消费习惯，提高能源综合利用效率。依靠坚强智能电网的智能化配置资源成为提升我国能源可持续发展的关键因素。5结语•“低碳经济”是近些年人类社会发展为应对气候变暖而提出的一个新的经济概念，发展低碳经济已成为世界经济发展的一大趋势和必然选择。“低碳电力”是低碳经济的重要组成，大力推进低碳电力的建设是实现我国低碳经济的重要举措。因此，我们必须以科学发