王桂洲　歐克鵬

摘 要：對當(dāng)代中國產(chǎn)能過剩對電力行業(yè)的影響和全球變暖原因與趨勢及電廠實際運行時負荷與效率的關(guān)系進行分析，簡介二氧化碳捕集技術(shù)（CCS）在中國的發(fā)展現(xiàn)狀。基于電廠效率和環(huán)保，建立模型，提出以適當(dāng)提高電廠的負荷，利用多生產(chǎn)的電能進行二氧化碳捕集。然后通過分析二氧化碳的應(yīng)用處理途徑和市場，進一步說明二氧化碳捕集回收的可行性。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)能過剩；全球變暖；提高負荷；二氧化碳捕集；處理途徑；市場

中圖分類號： X701.3 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）26-193-2

1 中國的產(chǎn)能過?，F(xiàn)狀

在我國現(xiàn)階段很多傳統(tǒng)行業(yè)都出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的現(xiàn)象。例如，煤炭得到價格持續(xù)走低，鋼鐵產(chǎn)業(yè)嚴重產(chǎn)能過剩，許多用電集中的產(chǎn)業(yè)在國家的政策下減緩發(fā)展，因此電力需求逐漸減慢，但各大發(fā)電集團為了在隨后幾年能占據(jù)較大的市場，不斷有新的電廠投入營運。因此，發(fā)電機組利用小時越來越低。

我國火力發(fā)電占總發(fā)電的70%左右，這意味著火電機組的利用小時首當(dāng)其沖，將進一步下降。隨著國家的電改政策，逐步推行電力競價上網(wǎng)。國家能源局指出傳統(tǒng)能源產(chǎn)能過剩矛盾加劇，煤炭行業(yè)可能將長期處于產(chǎn)能過剩的局面，而電力過剩也成為現(xiàn)階段持續(xù)惡化的另一局面。2015年全國發(fā)電設(shè)備平均利用小時為3969小時，同比降低349小時，降低至1978年的最低水平。[1]在全國用電需求進一步下降的情況下，到2015年底我國發(fā)電裝機已經(jīng)達到151億千瓦，火電發(fā)電全年設(shè)備利用小時數(shù)本來應(yīng)該在5500小時左右，卻降低到了4239小時，過剩產(chǎn)能已經(jīng)超過20%。[1]另一方面，新能源不斷地發(fā)展，尤其是風(fēng)能的發(fā)展在一定程度上沖擊了傳統(tǒng)火電行業(yè)。

2 全球溫室效應(yīng)和環(huán)境污染與電廠的聯(lián)系

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，環(huán)境惡化已經(jīng)成為全球亟待解決的問題，全球變暖已經(jīng)帶來了相當(dāng)大的危害，而引起全球變暖的主要因素是溫室氣體的排放。CO2是溫室氣體的主要組成部分，根據(jù)氣候模型預(yù)測，到2100年，全球的平均氣溫將上升1.4—5.8℃?；痣姀S生產(chǎn)中排放出的CO2量占CO2排放總量的30%左右。[2]在隨后的幾十年里，由于化石能源仍是主要的發(fā)電原料，CO2的排放必然將不斷地增加。火電廠仍是CO2的集中排放源，因而研究CO2的排放和捕集是當(dāng)前的一份重要的工作。

3 現(xiàn)在中國電廠綠色煤電發(fā)展的現(xiàn)狀

CO2捕集技術(shù)主要包括三種方式的捕集，燃燒前的CO2捕集技術(shù)、燃燒后的CO2捕集技術(shù)和富氧燃燒技術(shù)。[3]“綠色煤電”技術(shù)作為基于燃燒前捕集的CCS技術(shù)，[4]適合于新建的燃煤電站，而中國現(xiàn)在很多行業(yè)產(chǎn)能過剩，不太可能建設(shè)大量的電廠。采用燃燒后的CO2捕集技術(shù)就是在燃燒后排放的氣體中捕集CO2。燃燒后CO2捕集技術(shù)具有廣泛的適用性，燃燒后技術(shù)還可以捕集大量的CO2，其量大可至80%—90%。捕集燃燒后的CO2的主要技術(shù)方法有：化學(xué)吸收法、物理吸附法及現(xiàn)代新方法。[5]華能集團在北京高碑店和上海市洞口電廠分別開展了3000t/a和100kt/a規(guī)模的燃燒后捕集的工業(yè)化示范，高碑店電廠CCS項目由華能與澳大利亞合作展開，于2008年開始運行。[6]

4 目前中國電廠的負荷情況及低負荷運行的危害

我國現(xiàn)在極大的推行保護環(huán)境的政策，火電機組不可避免地受到極大的影響。同時，新能源等清潔能源的發(fā)展，全國的火力發(fā)電機組的負荷率在不斷地降低，由2011年的72.74%減少到2013年的69.40%，[7]一般低負荷機組當(dāng)負荷低于70%時其效率會急劇下降，煤耗率會增加，熱效率降低。基于此，可設(shè)想適當(dāng)提高電廠負荷，用多發(fā)的電量用于CO2的捕集。

5 基于效率和環(huán)保建立模型

5.1 目的

目的：提高負荷加大發(fā)電量用于二氧化碳捕集

由以上分析可知，需要提高電廠的負荷率隨捕集二氧化碳的比例增大而增加，當(dāng)全部捕集時即k=1時，需要提升負荷率為4.91%，電廠可根據(jù)實際情況來確定CO2捕集的比例。當(dāng)CO2捕集的技術(shù)相當(dāng)成熟時，捕集回收CO2不僅可以減少溫室氣體的排放，從另一方面相當(dāng)于提高了電廠的負荷率，降低了機組的煤耗，提高了熱效率。

6 捕集后CO2的應(yīng)用處理途徑和當(dāng)前中國CO2市場的發(fā)展及經(jīng)濟效益

6.1 應(yīng)用處理途徑

CO2是可做許多產(chǎn)品的原料，如干冰、食品CO2氣體、焊接保護氣、煙絲膨脹劑等。CO2還可用于生產(chǎn)甲醇、甲酸、尿素等產(chǎn)品。[10]在石油開采領(lǐng)域，CO2氣驅(qū)強化采油（EOR）技術(shù)的應(yīng)用，使得石油開采量得到提升，也可在油井中儲存相當(dāng)量的CO2，強化煤層氣開采技術(shù)（ECBM）也正在開發(fā)中，[11]CO2的應(yīng)用前景很寬廣。

6.2 當(dāng)前中國CO2市場的發(fā)展及經(jīng)濟效益

我國相當(dāng)多的行業(yè)都需要二氧化碳，其中若用CO2全部代替氟利昂用于煙絲膨脹每年可消耗CO230萬噸，其他行業(yè)也可消耗相當(dāng)量的CO2。經(jīng)濟效益：可實現(xiàn)變廢為寶，實現(xiàn)循環(huán)再利用，延長電廠產(chǎn)業(yè)鏈。二氧化碳市場價約為800元/噸左右，二氧化碳捕集成本約550元/噸左右，每噸約可盈利250元。[2]可把我國的CO2排放量標(biāo)準(zhǔn)銷售給歐洲發(fā)達國家，可創(chuàng)外匯（每噸CO212.5歐元），所得盈利可以用于減輕CO2的捕集成本。[12]

7 展望

在人類的發(fā)展過程中，化石能源扮演著重要的角色，尤其是在工業(yè)革命之后，煤炭和石油的普遍使用，導(dǎo)致CO2的排量達到了前所未有的水平。中國作為發(fā)展中大國，主要能源來源是煤炭，而電廠又是CO2主要排放源。目前我國的CO2排放總量已居世界第二，[12]再過10年，我國的CO2排放總量很可能超過美國，成為世界上排放CO2總量最多的國家。[13]因此CO2的捕集回收急需大力發(fā)展。

在當(dāng)今環(huán)保壓力和國內(nèi)產(chǎn)能過剩的情形下，適當(dāng)?shù)奶岣唠姀S負荷不僅可以降低煤耗提高效率，而且可以大量捕集回收CO2，另外，CO2捕集后的問題也相當(dāng)迫切，政府應(yīng)該積極推進市場建立完善的CO2產(chǎn)業(yè)鏈。另外，國家應(yīng)加大對CO2捕集技術(shù)研究的扶持力度，促進CO2捕集技術(shù)的發(fā)展與成熟，使其能夠更早的得到普及。

參 考 文 獻

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