國家能源局原總工程師 韓水

火電發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

我國以煤為主的資源稟賦決定了煤炭在能源構(gòu)成中的地位，煤炭仍然是我們國家能源消費的主體，這點從國家領(lǐng)導(dǎo)一直到各個階層都有共同的認識。從現(xiàn)在數(shù)據(jù)來看，以燃煤為主的火電承擔著日益繁重的電網(wǎng)輔助服務(wù)任務(wù)，為電網(wǎng)安全運行和消納新能源作出了巨大的貢獻，同時火電企業(yè)也面臨轉(zhuǎn)型升級的壓力。這幾年循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展過程中，找準了火電定位發(fā)揮優(yōu)勢彌補不足。

火電廠盡管取得了一些成績，但是也面臨諸多的困難和挑戰(zhàn)：作為以化石燃料為主的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，火電發(fā)展必然受到資源和生態(tài)環(huán)境的制約。電力市場化進程加快，火電參與市場競爭，要求企業(yè)加快生產(chǎn)和經(jīng)營模式轉(zhuǎn)型。火電作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)為經(jīng)濟社會提供服務(wù)，同時社會也為火電企業(yè)分擔成本，這些外部成本將逐漸轉(zhuǎn)由火電內(nèi)部消化。清潔能源的快速發(fā)展助推了能源轉(zhuǎn)型升級，火電企業(yè)必須經(jīng)歷由大規(guī)模發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展的過程。

這里有幾個約束。首先是煤炭消費的約束，要求在2020年一次消費比重由現(xiàn)在的62%下降到58%，還有三年的時間；其次是水資源的約束，水是制約我們煤電發(fā)展的主要因素；再次是生態(tài)環(huán)境的約束，有幾個要求：“十三五”控制溫室氣體的方案要求大型發(fā)電集團單位供電的二氧化碳排放控制在500克，2016年的預(yù)計是580～600克，我問過幾個發(fā)電廠，可能比這個數(shù)字要高，在700～800克左右。要求2030年非化石發(fā)電量占全部發(fā)電量比重50%，這個難度也非常大。我們承諾到2030年二氧化碳比2005年下降60%～65%，發(fā)改委對外承諾“十三五”期間單位GDP的碳排放降低18%，碳排放的壓力非常巨大。

結(jié)構(gòu)調(diào)整的壓力，就是非化石能源在一次消費中的比重，我們測算2020年達到15%沒有問題，但是到2030年達到20%問題就非常大。煤價從2017年初開始一直在高位，火電廠運營艱難，部分企業(yè)虧損，還聽說虧損量比較大?；痣姀S的發(fā)電成本還會進一步提高，如果再考慮二氧化碳排放的限制，火電的發(fā)電競爭力會大大下降。

電力市場的壓力也非常大，火電特別是煤電沒有優(yōu)先發(fā)電權(quán)，是靠競爭占據(jù)市場地位。輔助服務(wù)的要求，隨著用電負荷峰谷差逐年增大，特別是市場化建設(shè)越來越好，要求火電廠提供輔助服務(wù)的愿望越來越高。以上是我們面臨的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)我們要能應(yīng)對。

循環(huán)經(jīng)濟是火電廠轉(zhuǎn)型發(fā)展的新模式

我們引入了循環(huán)經(jīng)濟，事實上循環(huán)經(jīng)濟很早就提出來，從2003年就有了一個《清潔生產(chǎn)促進法》，國務(wù)院也發(fā)了《關(guān)于加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的若干意見》。

國家發(fā)改委對循環(huán)經(jīng)濟的定義是：循環(huán)經(jīng)濟是一種以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以減量化、再利用、資源化為原則，以低消耗、低排放、高效率為基本特征，符合可持續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)濟增長模式，是對大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢棄的傳統(tǒng)增長模式的根本變革。

循環(huán)經(jīng)濟的主要技術(shù)路線：第一就是資源的高效利用、資源的循環(huán)利用和廢棄物的無害化排放。第二個層面主要是企業(yè)內(nèi)部的循環(huán)以及產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)部企業(yè)和企業(yè)之間、產(chǎn)業(yè)之間、生產(chǎn)區(qū)域之間的循環(huán)。第三就是社會循環(huán)，實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益的最大化。

我認為循環(huán)經(jīng)濟要與火電廠的發(fā)展相結(jié)合，主要是火電廠的利益和國家利益相統(tǒng)一，是火電廠化解傳統(tǒng)生產(chǎn)和資源約束矛盾的最佳選擇，是減少污染的有效途徑，是提高經(jīng)濟效益和市場競爭力的重要措施，是能源供給和消費側(cè)革命的客觀要求，同時也是經(jīng)濟發(fā)展大局和回報社會的重要保障。循環(huán)經(jīng)濟是火電可持續(xù)發(fā)展的機遇。這些是我對循環(huán)經(jīng)濟重要意義的認識。

（一）內(nèi)部循環(huán)

一是圍繞減少燃煤。包括：實施汽輪機通流部分的改造、改變頻調(diào)速；淘汰落后產(chǎn)能，退役、關(guān)停低效率、高污染火電機組；新建高效機組；熱能回收利用，特別是上海外三電廠廣義回熱的利用等。要鼓勵熱電聯(lián)產(chǎn)，以大代小，尤其要大力發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的背壓機組。

二是節(jié)約用水。包括：排污水、脫硫廢水等回收處理、再利用、充分利用本企業(yè)生活廢水；在富煤貧水地區(qū)實施燃煤提水技術(shù)，既可減少電廠對水資源的依賴，又可以提高發(fā)電效率；在富煤貧水地區(qū)建設(shè)空冷機組，可減少電廠對水資源的使用。我們國家保護水資源和火電廠內(nèi)部節(jié)水工作做得非常好，據(jù)不完全統(tǒng)計，2016年是每千瓦耗水率1.3千克，世界領(lǐng)先。我們的空冷機組使用率接近20%。

三是綜合利用廢棄物。廢棄物發(fā)電，我所知道的廢棄物發(fā)電有煤層氣發(fā)電、煤矸石發(fā)電、余熱發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電等。實施清潔燃燒和脫硫、脫氮、煙氣除塵治理，使煙氣排放達到規(guī)定的標準；實現(xiàn)真正意義上的發(fā)電廢水零排放，脫硫廢水、除灰水、排污水全部回收利用；全部粉煤灰和渣實現(xiàn)綜合利用；全部脫硫石膏的綜合利用；回收直排循環(huán)水的熱能，減少循環(huán)水對江河湖海的熱污染。

（二）與相關(guān)行業(yè)耦合循環(huán)

一是熱電聯(lián)產(chǎn)。通過改造，提高已建熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱能力，擴大已建熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱面積。淘汰效率低、污染大的分散式熱電聯(lián)產(chǎn)機組，建設(shè)效率高、污染小的集中式熱電聯(lián)產(chǎn)機組，改分散供熱為集中供熱。鼓勵建設(shè)背壓機組供熱替代分散燃煤鍋爐供熱。石油化工、紡織印染等符合國家產(chǎn)業(yè)政策的，以供熱需求為主的企業(yè)應(yīng)建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)自備機組。

二是綜合利用。粉煤灰綜合利用，用于水泥、制磚、筑路、凈化等。石膏綜合利用，用于裝飾材料、建筑材料、鹽堿地復(fù)墾等。余熱利用，用于循環(huán)水供熱、循環(huán)水養(yǎng)殖等。

三是廢棄物發(fā)電。煤層氣發(fā)電。煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的瓦斯，經(jīng)回收可用于發(fā)電；煤矸石發(fā)電。煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的矸石，可用于發(fā)電；余熱、壓、氣發(fā)電。鋼鐵、冶金、石油、化工等行業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱、余壓和余氣可用于發(fā)電；生物質(zhì)發(fā)電。木屑、秸稈、谷殼、甘蔗渣等農(nóng)林和農(nóng)產(chǎn)品廢棄物可用于發(fā)電；垃圾焚燒發(fā)電。垃圾收集后，熱值較高的可用于發(fā)電。

（三）參與全社會的循環(huán)

一是耦合發(fā)電。耦合生物質(zhì)發(fā)電。燃煤機組直接摻燒、氣化摻燒或直接燃燒農(nóng)林、農(nóng)產(chǎn)品廢棄物發(fā)電。生物質(zhì)能源國家每年總量有4.6億噸，但是我們使用率只有7.6%，現(xiàn)在北部地區(qū)還在焚燒秸稈等生物質(zhì)。生態(tài)循環(huán)，就是燃煤電廠參與社會的循環(huán)；耦合污泥發(fā)電。燃煤機組摻燒水處理污泥發(fā)電；耦合垃圾發(fā)電。燃煤機組摻燒或直接燃燒垃圾發(fā)電；耦合光熱發(fā)電。

二是生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)。利用燃煤煙氣脫硫石膏改良鹽堿地，一方面變鹽堿荒地、低產(chǎn)田為良田，另一方面解決了每年數(shù)以千萬噸計的脫硫石膏的處置問題，減少了占地及二次污染，實現(xiàn)了變兩廢為一寶，是真正的循環(huán)經(jīng)濟；生物質(zhì)燃燒利用過程中排放的二氧化碳與生物質(zhì)生長過程中光合作用所消耗的二氧化碳相平衡，因此生物質(zhì)能是一種二氧化碳零排放的清潔能源；土地、能源、環(huán)境（固碳、減排——氣候變化，廢棄物處置），以土壤改良為龍頭，生物燃料為核心的生物質(zhì)能源——生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟系統(tǒng)。

三是綜合利用循環(huán)系統(tǒng)。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)逐步深入，集污水處理、垃圾發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、集中供熱為一體的綜合性環(huán)保電站可以優(yōu)化資源利用，減少環(huán)境污染，提高城市服務(wù)質(zhì)量。

四是靈活性改造。靈活性改造有利于火電廠提高市場競爭力，降低發(fā)電成本。靈活性改造分成兩個部分，一個是運行靈活性，運行靈活性快速啟停還有深度調(diào)峰、快速爬坡；另一個是燃料靈活性的改造。靈活性改造不僅僅是指運行側(cè)，也指燃料側(cè)，我們到丹麥去學(xué)習(xí)，實際上重視的是燃料側(cè)的靈活性改造。

發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟要依靠科技創(chuàng)新

主要有高效煤電技術(shù)、清潔煤電技術(shù)、提升靈活性和廢棄物發(fā)電、新型煤基發(fā)電技術(shù)。這方面我們都有標志性的示范基地和示范電站，也包括現(xiàn)在的示范工程。

剛才華潤電力胡敏總裁說利用馮偉忠的技術(shù)，在華潤銅山一期30萬千瓦機組進行的亞臨界升溫改造，排放能降30克、達到280克?，F(xiàn)在國家30萬以上亞臨界機組有943臺、3.57億千瓦，占比是36.4%，是火電的主力機型，升級改造的任務(wù)非常重。早先我們嘗試過亞臨界機組跨代改造，造價太高被叫停了，因為不符合我們節(jié)能改造的要求，不具有經(jīng)濟性?，F(xiàn)在銅山搞的亞臨界升溫改造如果成功了，不僅對我國影響重大，對世界也有重大影響。很高興華潤電力明年就能完成第一臺改造。

高效發(fā)電是指提高參數(shù)發(fā)電。華能集團承擔了700度材料研究，但700度材料商業(yè)化運用還很遙遠。我們提出在“十三五”是630度，這是在材料技術(shù)能夠滿足要求的情況下，我們發(fā)展630度超超臨界技術(shù)，包括國電（現(xiàn)在的國能投）泰州電廠二期的2臺100萬千瓦機組。

清潔發(fā)電就是超低排放改造?！笆濉逼陂g，預(yù)計全國將累計實施超低排放改造5.8億千瓦，到2020年，煤電行業(yè)主要大氣污染物的排放量下降約60%。到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放（煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米）。這個任務(wù)預(yù)計可以完成。除了超低排放對大氣污染改造，我們要綜合解決水資源污染、土壤固體排放污染和重金屬污染問題，尤其是廢水對環(huán)境的污染，還有重金屬特別是汞對環(huán)境的污染，這些問題也逐漸提到了日程。

在全國煤電機組全面實施超低排放改造的同時，約有1.1億千瓦的機組無法實現(xiàn)超低排放，可通過技術(shù)攻關(guān)解決：一個是循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造，我們希望加快對循環(huán)流化床超低排放的改造。一個是西南地區(qū)的高硫煤W型鍋爐超低排放改造，這是國家在超低排放中留下的兩個遺憾，希望加大科技攻關(guān)力度，這也是循環(huán)經(jīng)濟的一個重要組成部分。

煤炭清潔高效利用的重大科技專項有很多，包括：華能集團的新型高堿煤液態(tài)排渣鍋爐關(guān)鍵技術(shù)，國電電力的超低氮氧化物煤粉燃燒技術(shù)，浙江大學(xué)的燃煤過程有機污染物排放控制技術(shù)，華中科技大學(xué)的富氧燃燒高效低成本運行關(guān)鍵技術(shù)與示范以及燃煤過程中砷、硒、鉛等重金屬的控制技術(shù)等。

清潔發(fā)電還有新型煤基發(fā)電。以煤的低碳發(fā)電技術(shù)為主攻方向，主要圍繞大型煤氣化發(fā)電技術(shù)、煤的清潔燃燒技術(shù)、煤基二氧化碳減排技術(shù)等研發(fā)新型煤基發(fā)電模式。發(fā)展的重點是降碳，我們做的第一個就是IGCC發(fā)電示范基地，現(xiàn)在還在總結(jié)，關(guān)鍵是要論證IGCC在中國是否還要繼續(xù)。第二個攻關(guān)項目就是整體的燃燒循環(huán)，以燃料電池發(fā)電為主攻方向，圍繞固體氧化物燃料電池技術(shù)、熔融碳酸鹽燃料電池技術(shù)、直接碳燃料電池技術(shù)等研發(fā)新型煤基發(fā)電模式。IGFC在日本都做過示范基地，我們國家還沒有，我們認為這也是循環(huán)經(jīng)濟當中非常重要的一個示范。

煤電的靈活性改造，主要是提高運行靈活性和燃料靈活性。提高運行靈活性，就是提高已有煤電機組（包括純凝與熱電）的調(diào)峰幅度、爬坡能力以及啟停速度，為消納更多波動性可再生能源，靈活參與電力市場創(chuàng)造條件。提高燃料靈活性，就是利用已有的煤電設(shè)備，摻燒/混燒生物質(zhì)（秸稈、木屑等農(nóng)林殘余物和城市污泥），實現(xiàn)生物質(zhì)原料的清潔利用，減少大氣污染。依據(jù)成本選擇使用不同品種（品質(zhì)）的燃料。

技術(shù)路線包括：采用蓄熱技術(shù)實現(xiàn)熱電機組熱電解耦運行；運行調(diào)試、設(shè)備優(yōu)化和控制系統(tǒng)優(yōu)化，降低鍋爐最小穩(wěn)燃負荷、減少機組出力；機組的啟動優(yōu)化，負荷率提升能力優(yōu)化，低負荷運行效率優(yōu)化等。

綜合利用粉煤灰。目前粉煤灰利用還不廣泛，特別是經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)，我們曾經(jīng)對粉煤灰廠污染黃河做過一次調(diào)查，確實粉煤灰沒有利用，特別是滿了以后風(fēng)一刮對環(huán)境影響特別大，粉煤灰還要加大綜合利用，以及二次污染治理，特別是里面含的重金屬。

石膏的利用。燃煤電廠煙氣脫硫產(chǎn)生的石膏可以用來改良鹽堿地。

還有三余發(fā)電。我國火電中余熱、余壓、余氣發(fā)電占比較小，裝機容量僅占2.3%，發(fā)電量占2.5%，我國高耗能產(chǎn)業(yè)較多，三余發(fā)電大有可為，這也是參與社會循環(huán)的非常重要的方面。

廢棄物耦合發(fā)電，特別是生物質(zhì)耦合發(fā)電。耦合發(fā)電具有造價低、效率高、污染小的優(yōu)點，鼓勵火電廠因地制宜，開展耦合農(nóng)林、農(nóng)產(chǎn)品廢棄物，垃圾焚燒、光熱和煤層氣發(fā)電等技術(shù)。現(xiàn)在有多條路線，生物質(zhì)成型燃料、氣化的技術(shù)路線、獨立破碎燃燒的技術(shù)路線等。國外專家不太理解，為什么中國對氣化感興趣？我們認為氣化是可以得到補償或者是補貼電價。有些耦合技術(shù)，計量還有困難，計量標準是非常重要的。另外應(yīng)該注意耦合發(fā)電還有一個關(guān)鍵的技術(shù)就是摻燒比例。

國家應(yīng)對火電廠循環(huán)經(jīng)濟給予政策支持

火電廠循環(huán)經(jīng)濟關(guān)系到電力工業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展，關(guān)系到全面實現(xiàn)小康社會和民族復(fù)興大計。政府行業(yè)主管部門應(yīng)負責火電廠循環(huán)經(jīng)濟的組織領(lǐng)導(dǎo)，制定政策、組織科技攻關(guān)、實施試驗示范。

我們認為循環(huán)經(jīng)濟需要政府導(dǎo)向，要組織領(lǐng)導(dǎo)、法規(guī)制度、價格資金、科技攻關(guān)等方面的支持。要從攻關(guān)階段就開始立項科研經(jīng)費；試驗示范階段也要給一些政策；推廣階段要出臺一些政策特別是電量市場交易權(quán)重等。

發(fā)展背壓機組非常重要，關(guān)鍵在政策落實。對待背壓發(fā)電，應(yīng)該規(guī)定：裝機容量不受國家燃煤電站總量控制目標限制，不占火電裝機總量控制指標；鼓勵社會資本以多種投融資模式參與建設(shè)；鼓勵背壓熱電企業(yè)組建售電公司，對其供熱范圍內(nèi)的用戶開展售電、售熱綜合性業(yè)務(wù)；容量電價以各類采暖型背壓燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機組平均投資成本為基礎(chǔ)，電量電價執(zhí)行本地區(qū)標桿電價；實行發(fā)電優(yōu)先上網(wǎng)、電量全額優(yōu)先收購；與其他熱源同等的補貼支持政策等。

提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。電源側(cè)要規(guī)劃布局一批抽蓄、燃氣調(diào)峰電站、供熱電站和蓄能設(shè)施，通過火電靈活性改造提高在役機組調(diào)節(jié)能力。健全輔助服務(wù)市場機制，調(diào)動各方參與調(diào)峰積極性。電網(wǎng)側(cè)要優(yōu)化電網(wǎng)建設(shè)，加強網(wǎng)源協(xié)調(diào)；增強受端電網(wǎng)適應(yīng)性；增加跨省跨區(qū)網(wǎng)絡(luò)互濟能力；改進電力靈活調(diào)度方式，提升智能水平，加強區(qū)域資源調(diào)劑優(yōu)化。負荷側(cè)要加強電力需求側(cè)管理，建立需求側(cè)參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)機制。建立峰谷分時電價，鼓勵可中斷負荷、電動汽車、用戶側(cè)儲能等措施參與調(diào)峰，推動電能替代。

建立節(jié)能低碳電力調(diào)度管理辦法。鼓勵火電機組深度調(diào)峰，鼓勵清潔能源優(yōu)先發(fā)電，鼓勵火電高效清潔發(fā)電。要明確各類電源調(diào)度順序：煤電機組中，亞臨界機組優(yōu)先深度調(diào)峰和輪停，超超臨界機組原則保持70%以上負荷率；提高清潔高效電廠負荷率，進一步優(yōu)先調(diào)度非化石能源發(fā)電和高效清潔煤電，這個政策對循環(huán)經(jīng)濟的影響也是非常巨大的。

激勵機制建議。針對耦合發(fā)電和調(diào)峰輔助服務(wù)市場，區(qū)分試點階段和推進階段，分別實行不同的激勵政策，如補償機制和兩個細則的考核。對耦合發(fā)電的鼓勵政策應(yīng)該包括優(yōu)先發(fā)電權(quán)，發(fā)電價格還有政府補貼，這樣才能保證企業(yè)和社會的經(jīng)濟效益。

節(jié)約資源，保護環(huán)境，循環(huán)利用是循環(huán)經(jīng)濟的精髓?；痣姀S作為傳統(tǒng)模式生產(chǎn)電力的企業(yè)，一直致力于依靠科技進步和管理創(chuàng)新，把節(jié)能增效、減少排放、綜合利用視為提升企業(yè)綜合競爭力和管理水平的常規(guī)工作。如今，循環(huán)經(jīng)濟賦予了火電廠這些常規(guī)工作新的含義，使火電廠的視野由企業(yè)層面延伸到其他行業(yè)乃至全社會，我們的工作更有意義，更有成就感。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟是火電廠振興之路。