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绿色煤电启航:IGCC发电项目蓄势待发

  一样的是蓝天下高高耸立的冷却塔,不一样的是塔后由管道盘根交错所形成的气化炉。这是中国第一个IGCC(整体煤气化联合循环发电系统)。

  在天津滨海新区,这座被简称为IGCC整体煤气化联合循环电站已经正式运行了半年之久,电厂厂房异常干净,很难看到一般火电厂内那一抹漂浮的煤灰色。

  接近天然气发电排放的燃煤电站

  如何解决燃煤发电排放问题一直是科学界探讨的难题。

  如果能找到一种方法,像煤化工一样将煤炭气化、净化然后燃烧,势必会减少煤炭直接燃烧带来的污染,这就是上世纪科学界研发IGCC技术的基本思路。

  从1984年美国冷水电厂100MW的IGCC技术验证成功开始算起,IGCC的发展已经有接近30年的历史了。其间,美国、欧洲和日本都开发了各自的IGCC技术。在中国之前,全球目前已经有五座投入运营的IGCC机组。

  对于70%的一次能源消费要依靠煤炭的中国而言,IGCC是必须重视的技术方向。据国家发改委的一项统计,目前,我国电力工业二氧化硫排放占全国一半左右。

  早在1994年,中国就启动了IGCC示范项目的可行性研究,最终形成了具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气化炉技术,这项技术比国外的水煤浆气化技术和干煤粉气化技术有着更高的转化效率,用了三年时间在天津建立了这座250MW等级的IGCC示范电站,并将这项自主技术出口至美国。

  站在巨大的气化炉前,中国华能集团清洁能源技术研究院院长许世森向《第一财经日报》记者简要介绍了机组运转过程。

  在这里,煤经过气化产生合成煤气(主要成分为CO、H2),经除尘、水洗、脱硫等净化处理后,洁净煤气到燃气轮机燃烧驱动燃气轮机发电,燃机的高温排气在余热锅炉中产生蒸汽,驱动汽轮机发电。在许世森手中托起的玻璃瓶中,几团黄澄澄的结块就是脱硫后所形成的商品级硫磺。

  相对于中国目前使用的大型燃煤发电机组,由于IGCC的脱硫程序在燃烧发电之前,且燃机装置采用注蒸汽和氮气方式控制NOx生成,因此既提高了脱硫效率,也不需要采用专门的脱硝设备。

  中国燃煤高硫煤储量较多(高硫煤和中高硫煤约占全国储量的13%),脱硫和脱硝高昂的成本一直是困扰中国燃煤电厂的主要难题,每年中国政府都要为企业脱硫和脱销提供大量补贴。但IGCC由于能大量回收硫,所以越是使用硫分高的燃煤就越有经济性。

  在远期,天津的IGCC示范电厂还承担了燃烧前CO2捕集、利用与封存(CCS)技术的运行探索。CCS虽然意在环保,但本身是一项耗能技术,即在运行CCS时会增加发电机组的自身用电、降低发电效率。但相对于现有普通发电厂试用的燃烧后捕集技术,基于IGCC技术的CO2燃烧前捕集技术对CO2的捕集耗电更低,更为经济。

  从目前半年的调试运转情况看,IGCC示范电站的粉尘、SO2、NOx等主要污染物排放浓度接近天然气电站的排放水平。

  突破成本难题

  尽管IGCC是一项储备技术,但目前外界对于IGCC的商业运营前景仍有一些疑问,问题集中于造价、电价和运营模式。

  由于是中国建设的首座IGCC电站,许世森并不讳言投入造价已达到每千瓦1万元左右,约为普通电站造价成本的3倍。

  但他同时强调,如果能形成规模效益,未来若建设第二套单机容量更大的IGCC机组,单位造价可以控制在每千瓦8000元以下,即两倍左右的水平,下降幅度还是非常大的;若进一步发展,未来可能会仅为普通电站单位造价的1.5~1.6倍。

  “虽然贵一些,但IGCC毕竟比一般燃煤机组有着更好的环保性能,而且有着更高的发电效率。”许世森说。

  降低造价也是其他国家发展IGCC共同努力的目标。美国未来电力(Future Gen)计划曾希望,到2015年将IGCC的单位造价降低至每千瓦850美元左右。

  在运行的经济性上,欧美国家则比中国要宽松得多。美国的燃煤电厂占全部发电的比重约为40%,因此美国十分重视IGCC的发展。在最初的四个IGCC项目中,美国政府的补贴占电站建设成本的50%以上,有的甚至是80%。但在中国,政府补贴仅占天津IGCC项目30亿元工程造价很少的一部分,需要依靠卖电收入弥补,但中国恰恰对电价有着严格管制。

  华能集团副总经理胡建民在接受本报记者采访时称,目前国家依据燃气电价机组给了天津项目每度电5毛多的临时上网电价,但华能给国家发改委的报告中认为,这个项目如果盈亏平衡,上网电价应该是天津当地燃煤电价(大约每度电4毛钱)的两倍,约和生物质发电相当,目前华能集团和国家发改委都在对电价问题做进一步研究。

  “这个电价水平我们觉得应该能争取到的,”胡建民说,“虽然企业没有电价的定价权,但在当前电价情况下,华能自身首先要努力降低工程造价、努力降低运营成本、努力提高运行效率。”

  继华能之后,中国其他的发电集团都在IGCC项目上蓄势待发。其中做得较早的中电投集团上海漕泾IGCC项目还未得到国家发改委的审批。

  由于是国内第一个IGCC的示范项目,目前国家希望通过天津项目打通IGCC发电工艺的全流程,所以暂未实行规模化煤化工联产。而比照国外商业运营模式,煤气化后,除了用于发电,IGCC机组还有很大运营空间实现电力和化工的联产,提高项目效益。

  奥巴马政府上台后,实际上放缓实施了代表美国石油和煤矿企业利益的布什政府的未来煤电计划。转入2012年后,美国页岩气革命延长了美国天然气发电的应用前景,也进一步缓和了实施绿色煤电的紧迫性。但美国依然不遗余力地将其作为技术储备悉心研究。装机容量达630MW的美国杜克能源Edwardsport IGCC 项目已经建成,计划于2013年年中投入运行。

  对于到2050年之前依旧要以煤炭为最主要一次能源的中国来说,IGCC的发展有着更为重要的现实意义。

  • 责任编辑:绿源

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