長期以來,，燃煤發(fā)電為我國的節(jié)能減排事業(yè)做出了重大貢獻(xiàn),?；谖覈娏I(yè)和能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r,，制定燃煤發(fā)電工業(yè)節(jié)能減排的中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃意義重大,。為此,，中國工程院和國家自然科學(xué)基金委員會(huì)聯(lián)合資助了“中國燃煤發(fā)電機(jī)組節(jié)能減排戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目,。該項(xiàng)目由清華大學(xué)倪維斗院士牽頭，產(chǎn),、學(xué),、研、用等不同領(lǐng)域的50多位專家學(xué)者參加,。項(xiàng)目通過對國內(nèi)主要發(fā)電集團(tuán)20余家燃煤電站的現(xiàn)場調(diào)研,、40余次跨專業(yè)技術(shù)研討，結(jié)合文獻(xiàn)分析,、理論研究,、電話咨詢等多種方式，對中國燃煤發(fā)電所涉及的節(jié)能,、減排和智能電站等三個(gè)方面開展了深入研究和系統(tǒng)論證,，取得一系列重要認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上,，進(jìn)一步研討凝練,，形成本建議。

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　?。ㄒ唬┪覈济喊l(fā)電節(jié)能減排工作取得顯著成效

　　在過去相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，中國燃煤發(fā)電的能耗水平一直落后于發(fā)達(dá)國家,。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展,，中國燃煤發(fā)電的供電能耗一直持續(xù)下降,。2017年，全國火電機(jī)組的平均供電煤耗已達(dá)到309g/kWh,，相比于1949,、1978和2002年分別降低了73%、34%和19%,；已經(jīng)明顯優(yōu)于美國和世界平均水平,，與歐洲相當(dāng)。當(dāng)前,，我國先進(jìn)燃煤發(fā)電機(jī)組的供電煤耗已經(jīng)低于270g/kWh,，引領(lǐng)了世界燃煤發(fā)電的發(fā)展方向。

　　自1996年燃煤發(fā)電行業(yè)開始全面實(shí)施污染物排放控制以來,，國家排放標(biāo)準(zhǔn)歷經(jīng)數(shù)次修改,，排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)，當(dāng)前超低排放要求SO2和NOX和煙塵的排放限制分別為35,、50,、10mg/Nm3，為歷史排放標(biāo)準(zhǔn)最高,、世界最嚴(yán)的中國標(biāo)準(zhǔn),。燃煤發(fā)電污染物排放績效持續(xù)下降，污染物排放量近幾年在裝機(jī)容量持續(xù)增長的情況下實(shí)現(xiàn)大幅下降,。2015年燃煤發(fā)電行業(yè)的SO2和NOX的排放量分別降低至200和180萬噸,；燃煤發(fā)電的污染物排放總量已低于美國，接近歐洲,。

　?。ǘ┪覈济喊l(fā)電節(jié)能減排仍有巨大的潛力

　　1）節(jié)能潛力分析

　　通過系統(tǒng)分析過去近七十年來燃煤發(fā)電工業(yè)的發(fā)展歷程，得到燃煤電站節(jié)能降耗的主要原因包括發(fā)展高參數(shù)大容量先進(jìn)機(jī)組,、淘汰落后產(chǎn)能,、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)、采用先進(jìn)節(jié)能技術(shù),、提升經(jīng)營管理水平等重要結(jié)論,。進(jìn)一步通過理論研究，建立了燃煤電站能源轉(zhuǎn)化的熱量/?對比分析方法,，并繪制了不同容量等級典型燃煤發(fā)電機(jī)組熱量損失和?損失圖譜,，進(jìn)而確定了燃煤電站的能量損失/節(jié)能潛力的物理分布情況。

　　通過對發(fā)展高參數(shù)大容量先進(jìn)燃煤機(jī)組的影響研究發(fā)現(xiàn),，2006-2015期間新增裝機(jī)對全國火電機(jī)組平均供電煤耗下降的貢獻(xiàn)累計(jì)達(dá)20g/kWh左右,。而限于高溫鐵素體和鎳基合金等材料研發(fā)進(jìn)度的影響，更高參數(shù)機(jī)組的發(fā)展難以推進(jìn),。

　　通過對淘汰落后產(chǎn)能的影響研究,，得到2006-2015期間,，淘汰中小高能耗機(jī)組對全國火電機(jī)組平均供電煤耗下降的影響累計(jì)達(dá)到27g/kWh，比新增裝機(jī)的影響還大,。若全面關(guān)停200MW及以下等級小機(jī)組,，至少還可降低煤耗20g/kWh以上。然而,，燃煤發(fā)電的落后產(chǎn)能容量小、數(shù)量多,、分散廣,、涉及行業(yè)寬，且大部分屬于自備電廠,，關(guān)停需下大力氣才行,。

　　通過對燃煤電站節(jié)能潛力的分析研究，發(fā)現(xiàn)分級預(yù)熱提高熱風(fēng)溫度,、優(yōu)化汽輪機(jī)通流結(jié)構(gòu),、強(qiáng)化空冷冷端傳熱、缸體高低位布置等節(jié)能措施,，可相應(yīng)降低供電煤耗5-10,、4-8、2-4和2-3g/kWh,。

　　通過對燃煤電站能量損失的系統(tǒng)分析,，發(fā)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)是蒸汽循環(huán)能量利用效率最高的形式。截止2017年全國熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)已達(dá)到5.5億千瓦,，約占火電裝機(jī)的一半,，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約4000萬噸，對全國火電機(jī)組平均供電煤耗下降的貢獻(xiàn)約9g/kWh,。若采用節(jié)能型熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改造,，還可節(jié)約標(biāo)煤1800萬噸，相應(yīng)降低全國火電機(jī)組平均供電煤耗4g/kWh左右,。

　　基于以上分析,，當(dāng)前燃煤發(fā)電領(lǐng)域節(jié)能降耗方面至少還有25-30g/kWh的發(fā)展空間。若未來成功研發(fā)高溫鐵素體和鎳基合金材料,，興建700℃等級燃煤發(fā)電機(jī)組的供電煤耗可比當(dāng)前最先進(jìn)的600℃等級燃煤發(fā)電機(jī)組供電煤耗下降約15-20g/kWh,。

　　2）減排潛力分析

　　根據(jù)國內(nèi)不同工業(yè)排放的對比，燃煤發(fā)電曾在過去相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)是SO2和NOX的排放大戶,。隨著電力行業(yè)近年來的不懈努力以及超低排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步實(shí)施,，燃煤發(fā)電的SO2和NOX排放占比在2015年就已經(jīng)低于10%，減排空間非常有限,。而燃煤發(fā)電排放與能耗/成本的矛盾突出,，應(yīng)重點(diǎn)降低燃煤發(fā)電污染控制的成本,。相比而言，熱力,、鋼鐵和水泥等工業(yè)領(lǐng)域因排放標(biāo)準(zhǔn)依然較低,，已成為我國SO2和NOX和煙塵排放的主要源頭，應(yīng)協(xié)同制定嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),，重點(diǎn)治理,。根據(jù)估算，若熱力,、鋼鐵和水泥等燃煤工業(yè)采用與燃煤發(fā)電行業(yè)相同的超低排放標(biāo)準(zhǔn),，則每年可分別降低SO2、NOX和煙塵的排放約750,、770,、800萬噸左右。

　　3）可再生能源電力消納潛力分析

　　隨著可再生能源發(fā)電的快速增長,，以燃煤發(fā)電為基礎(chǔ)的電網(wǎng)難以消納“陰晴不定”的可再生能源電量,，棄風(fēng)、棄光的電量逐年增加,，燃煤發(fā)電面臨前所未有的調(diào)峰和靈活性改造的壓力,。而當(dāng)前約5.5億千瓦裝機(jī)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組主要采取以熱定電的方式運(yùn)行，調(diào)峰能力受限,。本項(xiàng)目基于系統(tǒng)研究,，提出了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組加裝大旁路，實(shí)現(xiàn)熱電解耦的技術(shù)路線,，可使熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組全負(fù)荷調(diào)峰,。若全面推廣，可釋放3-4億千瓦的調(diào)峰能力,，大幅提高對可再生能源電量的消納能力,。按年調(diào)峰500小時(shí)計(jì)，可年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤4000萬噸以上,。相當(dāng)于降低供電煤耗9g/kWh,，相應(yīng)降低燃煤發(fā)電行業(yè)污染物排放約總量的3%左右。

　　4）電站運(yùn)行管理潛力分析

　　由于燃煤電站的節(jié)能和減排受運(yùn)行管理影響較大,，本項(xiàng)目進(jìn)一步研究了電站信息控制技術(shù)的發(fā)展情況,。在集散控制技術(shù)（DCS）、管理信息系統(tǒng)（MIS）,、廠級監(jiān)控系統(tǒng)（SIS）等基礎(chǔ)上,，利用燃煤電站故障監(jiān)測技術(shù)、數(shù)字電站,、大數(shù)據(jù),、云計(jì)算,、在線優(yōu)化等先進(jìn)技術(shù)，提出了未來燃煤電站智能化的發(fā)展構(gòu)想與實(shí)施框架,，可望實(shí)現(xiàn)燃煤電站的實(shí)時(shí)優(yōu)化,、主動(dòng)決策、自主維護(hù)與檢修,，以及基于智能電站的智能化設(shè)備管理服務(wù)和多源生產(chǎn)協(xié)作,。

　　（三）建議

　　1）動(dòng)態(tài)對標(biāo)淘汰落后產(chǎn)能,，推動(dòng)燃煤裝機(jī)產(chǎn)業(yè)升級

　　采用供電煤耗差額動(dòng)態(tài)對標(biāo)淘汰落后產(chǎn)能,。即以當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)燃煤發(fā)電機(jī)組的供電煤耗為基準(zhǔn)，對于服役年限還剩10年以下的機(jī)組,，若供電煤耗高于對標(biāo)煤耗40g/kWh，則建議淘汰,；對于服役6年限還剩10-20年的機(jī)組,，若供電煤耗高于對標(biāo)煤耗50g/kWh，則建議淘汰,。深度調(diào)峰機(jī)組在常規(guī)機(jī)組的對標(biāo)差額基礎(chǔ)上增加10g/kWh,。

　　2）加強(qiáng)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，推進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展

　　建議重點(diǎn)研發(fā)空氣分級預(yù)熱技術(shù),，推進(jìn)熱電聯(lián)產(chǎn),，開展大旁路供熱機(jī)組示范，深入研發(fā)燃燒,、熱力系統(tǒng)等過程的動(dòng)態(tài)特性,，推動(dòng)控制、信息技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化以促進(jìn)智能電站發(fā)展,，加快高溫鐵素體和鎳基合金材料研發(fā)以進(jìn)一步提高蒸汽參數(shù),，實(shí)現(xiàn)燃煤電站的深度節(jié)能減排。

　　3）優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),，鼓勵(lì)電量交易,，促進(jìn)新能源電量消納

　　建議大力發(fā)展調(diào)峰機(jī)組，優(yōu)化電源結(jié)構(gòu),。并建立電量自主交易平臺(tái),，建立、健全不同電源結(jié)構(gòu)之間的電量代發(fā)機(jī)制,，鼓勵(lì)特定區(qū)域內(nèi)（如區(qū)域電網(wǎng)）不同電源結(jié)構(gòu)之間的電量實(shí)時(shí),、自主交易。通過市場機(jī)制高效,、健康地挖掘燃煤發(fā)電機(jī)組,，特別是供熱機(jī)組的深度調(diào)峰能力,，以解決新能源的消納問題。

　　4）鼓勵(lì)排放交易,，實(shí)現(xiàn)污染物排放的全面控制

　　建議參照煤電排放標(biāo)準(zhǔn),，根據(jù)熱力、鋼鐵,、水泥等行業(yè)的特點(diǎn)逐步制定嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn),。利用煤電與其它行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的差異，建立污染物排放交易市場機(jī)制,，以促進(jìn)減排技術(shù)的推廣和資源配置優(yōu)化,，從而低成本大幅降低非發(fā)電工業(yè)的燃煤污染排放，實(shí)現(xiàn)全社會(huì)的節(jié)能減排,。

　　建議人：

　　倪維斗中國工程院院士,，動(dòng)力機(jī)械工程專家，清華大學(xué)

　　杜祥琬中國工程院院士,，應(yīng)用核物理,、強(qiáng)激光技術(shù)和能源戰(zhàn)略專家，中國工程物理研究院

　　謝克昌中國工程院院士,，煤化學(xué)工程專家,，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)

　　彭蘇萍中國工程院院士，礦山工程地質(zhì)與工程物探專家,，中國礦業(yè)大學(xué)

　　秦裕琨中國工程院院士,，熱能工程、燃燒學(xué)專家,，哈爾濱工業(yè)大學(xué)

　　翁史烈中國工程院院士,，熱力渦輪機(jī)專家，上海交通大學(xué)

　　黃其勵(lì)中國工程院院士,，蒸汽工程專家,，國家電網(wǎng)公司

　　郝吉明中國工程院院士，大氣污染防治專家,，清華大學(xué)

　　袁亮中國工程院院士,，煤炭開采及瓦斯治理專家，安徽理工大學(xué)

　　岳光溪中國工程院院士,，潔凈煤技術(shù)專家,，清華大學(xué)

　　張玉卓中國工程院院士，潔凈煤技術(shù)專家,，天津市委

　　李立浧中國工程院院士,，電網(wǎng)工程、直流輸電專家，南方電網(wǎng)公司

　　陳勇中國工程院院士,，能源與環(huán)境工程技術(shù)專家,，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)

　　劉吉臻中國工程院院士，發(fā)電廠自動(dòng)化技術(shù)專家,，華北電力大學(xué)

　　聞雪友中國工程院院士,，燃?xì)廨啓C(jī)學(xué)科專家，七〇三研究所

　　顧大釗中國工程院院士,，礦山工程與水文地質(zhì)專家,，神華集團(tuán)

　　呂俊復(fù)教授，潔凈煤技術(shù)專家,，清華大學(xué)

　　王衛(wèi)良高工,，熱能動(dòng)力工程專家，清華大學(xué)

　　王振海副局長,，能源與礦業(yè)專家,，中國工程院8

　　李政教授，能源戰(zhàn)略專家,，清華大學(xué)

　　張海教授,，潔凈煤技術(shù)專家，清華大學(xué)

　　駱仲泱教授,，能源清潔利用專家，浙江大學(xué)

　　黃震教授,，內(nèi)燃機(jī)燃燒與排放控制專家,，上海交通大學(xué)

　　王凡高工，節(jié)能減排專家,，中國能源研究會(huì)