文/印度電氣電子制造商協(xié)會 發(fā)電系統(tǒng)部 P K Agarwal主席//中國電器工業(yè)協(xié)會 國際合作部 張爽 翻譯

印度的能源需求在過去十年幾乎翻倍，也沒有跡象表明在今后十年印度的電能需求將會減弱。目前印度擁有世界第五大發(fā)電能力，同時又是世界上第六大能源消耗國家，約占全球能源總消耗的3.4%。

一、印度能源展望

采用先進(jìn)技術(shù)提高燃煤機(jī)組的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少環(huán)境污染，一直是電力行業(yè)發(fā)展的最首要和緊迫的任務(wù)。在過去五年，印度成為全球發(fā)展最快的經(jīng)濟(jì)體之一，僅次于中國8%-9%的GDP發(fā)展速度。這也使印度有不斷增長的電能需求，以維持其經(jīng)濟(jì)的快速增長勢頭。印度的能源需求在過去十年幾乎翻倍，也沒有跡象表明在今后十年印度的電能需求將會減弱。目前印度擁有世界第五大發(fā)電能力，同時又是世界上第六大能源消耗國家，約占全球能源總消耗的3.4%。

由于印度經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在過去30年，印度的能源需求量平均年增長率為3.6%。據(jù)最近報道，截止到2011年3月31日，印度總裝機(jī)容量達(dá)173626 兆瓦。盡管印度總裝機(jī)容量取得了令人矚目的進(jìn)展，但在總體需求上，我們?nèi)匀幻媾R著10.3%的電力缺口，約7.5%的能源赤字。印度電力緊缺，電力需求的增長超過了發(fā)電量的增長。在許多城市停電事故仍然時有發(fā)生。印度農(nóng)村甚至存在40%的電力缺口。隨著農(nóng)村電氣化工作的深入開展，對電力的需求將進(jìn)一步上升，印度需要更多的裝機(jī)容量。隨著印度8%至9%的高GDP增長，過快的城市化與日益繁榮對于電能需求已經(jīng)大大超出現(xiàn)有的電能供應(yīng)。對于發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體來說，僅僅依靠降低能耗，不是可行的根本解決辦法，尤其是當(dāng)人均用電量已經(jīng)低于世界平均水平的三分之一。因此，只有盡快增加現(xiàn)有的發(fā)電能力才能彌補(bǔ)這方面的需求，是填補(bǔ)電能供應(yīng)缺口的唯一解決方案。

二、印度能源預(yù)測與印度裝機(jī)容量增加計劃

根據(jù)印度政府的能源政策，目前印度的總電力需求為173吉瓦（1吉瓦=10億瓦特），2031-2032年需要增加到960吉瓦。印度政府不斷努力，想要通過增加發(fā)電能力以滿足經(jīng)濟(jì)飛速增長對電力的需求。每個五年計劃預(yù)計都會實(shí)現(xiàn)一定水平裝機(jī)容量的增加，這些目標(biāo)是由中央、省以及私營電力部門的電源結(jié)構(gòu)決定的。目前，煤炭仍然是印度占主導(dǎo)地位的燃料來源。中央電力部門為增加裝機(jī)容量作了最大努力。印度政府在過去通常實(shí)現(xiàn)不了計劃目標(biāo)?！暗谑逵媱潯保?002-2007）目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能41000兆瓦，但實(shí)際只實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能21000兆瓦。截至2012年3月31日，第十一五計劃于2012年3月31日結(jié)束，但截至到2011年3月31日新增容量的目標(biāo)78700兆瓦僅實(shí)現(xiàn)了34462兆瓦（44%）。因此，我們需要做得更多才能滿足印度日益增長的電力缺口。

三、前進(jìn)的道路

印度經(jīng)濟(jì)的快速增長需要越來越多的能源以滿足國家的快速發(fā)展。因此，能源安全已經(jīng)成為政府的一個核心焦點(diǎn)。雖然印度石油和天然氣儲量不是很豐富，但印度的煤炭儲量很大，這也導(dǎo)致印度許多能源依賴進(jìn)口。近年來，政府不斷努力，力圖使國家的能源結(jié)構(gòu)多元化。然而，由于印度有限的能源儲備以及對核電與水電項(xiàng)目帶來環(huán)境問題的擔(dān)憂而放緩。實(shí)際上，煤炭仍然是印度唯一豐富的能源來源，絕大多數(shù)人預(yù)計印度的能源儲備還可以再支撐一個多世紀(jì)。煤炭仍然是印度在未來二十到三十年間的發(fā)電支柱。

印度發(fā)電行業(yè)一直被兩大問題所困擾:發(fā)電能力增加步伐緩慢與發(fā)電機(jī)組的匱乏。首先是國家的設(shè)備制造能力不足以及無法確保燃料供應(yīng)的問題；其次由于國內(nèi)發(fā)電主要燃料來源-煤炭的灰分含量高，使用亞臨界技術(shù)是相對低效的技術(shù)。發(fā)電容量的增加對印度的電力發(fā)展計劃至關(guān)重要，印度政府只有克服一系列障礙，才能取得預(yù)期目標(biāo)。發(fā)電機(jī)組的增加有助于實(shí)現(xiàn)發(fā)電規(guī)模、節(jié)約時間。使用更高效的技術(shù)如超臨界技術(shù)來增加裝機(jī)容量是唯一的出路。印度政府也清醒地認(rèn)識到了這一點(diǎn)，正計劃研發(fā)本土超臨界技術(shù)及發(fā)展超大發(fā)電廠及超大超臨界發(fā)電廠。

四、超臨界技術(shù)

印度的燃煤發(fā)電占國內(nèi)總裝機(jī)容量的54%以上，占實(shí)際發(fā)電的80%以上，在印度電力行業(yè)起著舉足輕重的作用。盡管煤炭是印度最為豐富的燃料來源，其儲量也是有限的。最大化的利用此資源，減少導(dǎo)致全球氣候變暖的二氧化碳排放量，實(shí)現(xiàn)更高的電能效率是非常必要的。超臨界技術(shù)，就是這樣一種技術(shù)。超臨界技術(shù)正通過一系列超臨界機(jī)組引入印度。2008年，印度政府決定由印度國家火電公司（NTPC）與印度拉古納電廠（DVC）大幅招標(biāo)超臨界電廠，這些電廠單機(jī)容量通常是660兆瓦/800兆瓦。引進(jìn)超大發(fā)電廠的主要目標(biāo)之一是實(shí)現(xiàn)超臨界技術(shù)的逐步本土化。有幾家公司表示出興趣想要在全國增加或設(shè)置超臨界機(jī)組制造設(shè)施，包括BHEL（鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)）、安薩爾多Caldie - GB（鍋爐）、L&T-MHI（鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)）、東芝-JSW（汽輪發(fā)電機(jī)）和阿爾斯通-巴拉特鍛造公司（汽輪發(fā)電機(jī)）。

五、關(guān)于超臨界技術(shù)

1、背景

1992年氣候條約規(guī)定，發(fā)達(dá)國家對溫室氣體排放必須要承擔(dān)責(zé)任，在應(yīng)對氣候變化中要起到帶頭作用，發(fā)展中國家在保護(hù)全球氣候中也要發(fā)揮一定作用。1997年，“京都議定書”強(qiáng)制工業(yè)化國家承諾減少溫室氣體的排放量具有法律約束力。盡管發(fā)展中國家，包括印度和中國因?yàn)檩^低的人均排放以及不能承擔(dān)轉(zhuǎn)換清潔燃料的初始成本，沒有承諾立即減排，但也面臨這樣的壓力。中國與印度受到能源需求和燃煤發(fā)電來源的限制，預(yù)計兩國將會成為世界主要的碳排放國。

2、什么是超臨界？

“超臨界”是熱力學(xué)描述的一種物質(zhì)狀態(tài)，在超臨界狀態(tài)下，液態(tài)和氣態(tài)沒有明確區(qū)分。液、氣兩相呈平衡狀態(tài)的點(diǎn)叫臨界點(diǎn)，在臨界點(diǎn)的溫度和壓力稱為臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc），當(dāng)流體的溫度和壓力處于Tc和Pc之上時，流體就處于超臨界狀態(tài)（supercritical狀態(tài)，簡稱SC 狀態(tài)）。超臨界流體的許多物理化學(xué)性質(zhì)介于氣體和液體之間，且具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，如具有與液體相近的溶解能力和傳熱系數(shù)，具有與氣體相近的黏度系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)。超臨界（SC）發(fā)電廠使溫度和壓力高于水的臨界點(diǎn)，即溫度（≈373攝氏度）以上，壓力（≈221.4 kg/cm2），水的液態(tài)和氣態(tài)共存，在這一臨界點(diǎn)上水氣和液態(tài)水沒有差異，從而產(chǎn)生更高的效率。

燃煤發(fā)電廠熱力過程中的“效率”描述的是循環(huán)中有多少熱能被轉(zhuǎn)化成為電能。一定能量輸入，輸出的電能越多，電能的效率就越高。如果周期能量輸入保持不變，可通過升高水蒸汽循環(huán)壓力與溫度提高產(chǎn)能。由于超臨界機(jī)組的設(shè)計、運(yùn)行參數(shù)與煤原材料的不同，效率從37 - 45%不等，比亞臨界機(jī)組的效率提高了約2-3個百分點(diǎn)。對典型的700兆瓦裝置來說，30年內(nèi)一個百分點(diǎn)效率的提高可以減少2.4%的燃料成本，從而有效減少使用量和二氧化碳排放量。印度現(xiàn)階段燃煤發(fā)電技術(shù)主要以常規(guī)亞臨界發(fā)電技術(shù)為主。據(jù)預(yù)測，通過建設(shè)超臨界機(jī)組電廠，到2025年印度可明顯減少二氧化碳排放量。

3、為什么要建超臨界電站

超臨界電廠運(yùn)行會產(chǎn)生更高的效率，超臨界電廠的發(fā)電效率高達(dá)45%，而且比傳統(tǒng)的（亞臨界）燃煤發(fā)電廠的碳排放量要低。超臨界電廠使用鍋爐/渦輪系統(tǒng)，運(yùn)行溫度為華氏560度以上，亞臨界電廠的運(yùn)行溫度為535華氏度。超臨界電廠的效率要遠(yuǎn)高于亞臨界電廠的效率，會節(jié)省燃煤，降低碳排放。先進(jìn)的超臨界電廠的優(yōu)勢包括:降低燃料成本，提高工廠效率，顯著減少二氧化碳排放量，電廠的成本比其他清潔燃煤技術(shù)要低。

可以大大減少氮氧化物、硫氧化物和微粒排放?？膳c生物質(zhì)混燒，并且與二氧化碳捕捉技術(shù)相結(jié)合。擁有最佳污染控制技術(shù)的高效電廠將大大減少現(xiàn)有的污染水平，減少生產(chǎn)每兆瓦時的煤炭燃燒。印度現(xiàn)階段最先進(jìn)的超臨界燃煤電廠的發(fā)電效率超過45%，除了提高發(fā)電效率，降低碳排放水平，超臨界電廠還采用經(jīng)過驗(yàn)證的碳排放控制技術(shù)減少氮氧化物排放量:通過結(jié)合使用低一氧化氮燃燒器和選擇性催化還原技術(shù)，氮氧化物的排放量明顯減少。減少氧化硫和二氧化硫排放:采用石膏濕法煙氣脫硫（FGD）工藝流程捕捉硫氧化物和二氧化硫。石膏還可循環(huán)再利用為墻板、灰泥或化肥等產(chǎn)品。

4、超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)

想要大力發(fā)展新增發(fā)電裝機(jī)容量，印度現(xiàn)有的國內(nèi)發(fā)電能力就要得到提升和改善?；谏鲜鲈颍《缺仨殤?yīng)用超臨界技術(shù)?！笆逵媱潯敝屑s60%的燃煤發(fā)電，“十三五計劃”中100%燃煤發(fā)電將主要基于超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)。截至2012年初世界約有500多超臨界機(jī)組已經(jīng)得到應(yīng)用。在印度，多數(shù)新的火力發(fā)電站都正計劃實(shí)施560-590度超臨界參數(shù)技術(shù)。截至2011年6月，印度660/700/800兆瓦超臨界發(fā)電機(jī)組已獲得50000兆瓦發(fā)電量訂單。

六、超臨界發(fā)電廠——更高效率、更可靠

1、運(yùn)營問題

在歐洲、美國、日本、俄羅斯、中國、印度及其他一些國家，450多家電站中有超過600 超臨界/超超臨界（SC /USC）發(fā)電機(jī)組，功率從200兆瓦至1300兆瓦不等，而且正在規(guī)劃建設(shè)大于330吉瓦的總裝機(jī)容量。超臨界/超超臨界SC /USC因此也被視為是經(jīng)過驗(yàn)證的、成熟的先進(jìn)發(fā)電技術(shù)。

相比鍋筒鍋爐，直流鍋爐并沒有操作上的限制。事實(shí)上，直流鍋爐比鍋筒鍋爐更適于負(fù)載的頻繁變化，因?yàn)殄佂彩潜诤竦囊粋€組成部分，需要控制加熱，負(fù)荷變化率一般每分鐘3%，而直流鍋爐每分鐘升壓5%的負(fù)荷。這使得直流鍋爐更適于快速啟動及瞬變狀態(tài)。

2、超臨界燃煤電廠的生命周期費(fèi)用

超臨界電廠目前的安裝成本設(shè)計只比亞臨界電廠安裝成本高出2%。但因?yàn)槟芴岣咝?、降低運(yùn)營成本，而大大降低燃料成本。具體的每兆瓦（MW）安裝成本費(fèi)用隨著工廠規(guī)模擴(kuò)大而減小。印度政府提出把清潔煤（碳）技術(shù)作為應(yīng)對氣候變化的國家行動計劃的第九項(xiàng)任務(wù)，發(fā)展電廠的超臨界技術(shù)（ADV - USC）是其四項(xiàng)子任務(wù)之一，目標(biāo)是印度本土發(fā)展和建設(shè)800兆瓦的ADV - USC示范電站。ADV - USC技術(shù)的主要優(yōu)勢是能效更高，每兆瓦時發(fā)電可以降低煤耗，并且減少碳二氧化物排放。

印度巴拉特重型電力設(shè)備有限公司（BHEL）正聯(lián)合英迪拉甘地原子能研究中心（IGCAR）與印度國家火電公司（NTPC）共同開發(fā)800兆瓦超超臨界電站項(xiàng)目，作為發(fā)展蒸汽參數(shù)300bar, 溫度C /700度清潔煤（碳）技術(shù)的部分國家任務(wù)。該項(xiàng)目預(yù)計耗資約1000億盧比。預(yù)計將超過目前超臨界技術(shù)5%產(chǎn)能，將于2017年開發(fā)。通過這一行動，印度會加入發(fā)展此項(xiàng)技術(shù)的國家行列。

七、結(jié)論

新的煤粉燃燒系統(tǒng)利用超臨界和超超臨界技術(shù)，在更高的溫度和壓力下運(yùn)行，比傳統(tǒng)亞臨界機(jī)組實(shí)現(xiàn)更高的效率，并顯著減少二氧化碳排放。發(fā)電廠比以往任何時候都要更確保高效，并盡可能減少對環(huán)境的影響，這就需要實(shí)現(xiàn)蒸汽輪機(jī)及其他主要部件如鍋爐、煙氣凈化設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、有效以及水蒸氣循環(huán)的優(yōu)化。超臨界發(fā)電廠可以滿足平衡可靠電力供應(yīng)、現(xiàn)有資源的可持續(xù)利用以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的所有需求。