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发展IGCC多联产已刻不容缓

已有 4580 次阅读 2010-4-27 10:47 |个人分类:未分类|系统分类:观点评述|关键词:IGCC多联产| IGCC多联产

发展IGCC多联产已刻不容缓

(本文发表于《中国能源报》 2010419日)

连日来,国家能源局组织专家深入讨论了中国经济在遭遇能源“天花板”问题时的中国能源战略。按照马尔萨斯的理论,当资源供给赶不上人口增长时,就会出现罪恶(战争、瘟疫、饥饿等)消灭人口,直到经济重新达到平衡。

有人认为根本的解决之道是开始第四次以新能源技术为代表的技术革命,即大力开发新技术、新能源,摆脱对传统化石燃料的依赖。对此,同能源打交道多年的中国工程院院士倪维斗教授却另有说法。他认为中国目前最紧迫的问题还是大力节能和解决以煤为基础的能源规划。

“远水”解不了“近火”

中国能源报:您一直说要走以煤为基础的路线,这是基于什么样的考虑而提出的观点?

倪维斗:中国是煤炭大国,75%的发电装机来自火力发电,80%的电量来自火电,80%以上的二氧化碳排放来自煤炭燃烧。作为一种高碳能源,煤的含碳量在70%以上,而且未来二三十年内中国对煤的依赖度很难降到50%以下。对我国来说,或许在30年至50年的很长时期内,一次能源仍然会以煤为主。而这一期间,我国能源领域会面临着能源供应、液体燃料短缺、环境污染、温室气体排放和农村能源结构调整等5个巨大挑战。因此我认为,构建以煤气化为龙头的多联产系统是综合解决这些问题的重要途径之一。这个系统可利用近年来发展的新技术进行集成创新,使发电、化工产品生产、液体燃料生产、供热、供煤气有机地结合起来。

可再生能源,这肯定是要努力发展的,但中国的现状是至少近20年的时间可再生能源能够发挥的作用非常有限,“远水”解不了“近火”。因此在做能源规划时,应该考虑近20年要怎么过。大力节能、总量控制、发展可再生能源都是实现低碳经济的道路,但最后都必须要落实到煤的清洁利用上。如果煤的清洁利用不迈出新的步子,在我国实现低碳经济就是一句空话。

中国能源报:那么,您所倡导的以煤气化为龙头的多联产系统具体如何解释?

倪维斗:我一直倡导的煤炭的清洁利用就是把发电和煤化工,甚至和钢铁生产系统结合起来,形成煤基多联产系统,达到能量利用效率和经济效益最大化。将煤气化之后可以制成多种下游化工产品和液体燃料,包括煤制甲醇、煤制烯烃、煤制油等。发电和化工两个系统单独运行时,对能源和资源的利用并不是最充分的。但如果把两者结合起来,就能使温度、压力、物质成分的梯级利用达到最佳,实现效率最高、排放最小。

具体说来,煤基多联产就是以煤、渣油或石油焦为原料,气化后生成粗合成气,再经净化的合成气用来实现电、化、热、气的联产,即在发电的同时,联产包括液体燃料在内的多种高附加值化工产品、城市煤气等。基于煤气化的多联产系统是将IGCC(整体煤气化联合循环)发电和煤化工技术耦合的能源系统,将煤气化之后产生的合成气用于推动燃气轮机发电和生产化工产品,这个比例可以调节,并且生产化工产品的弛放气还可以进入燃气轮机发电,最终做到尽可能把资源吃干榨净。

行业界限亟待打破

中国能源报:目前在我国有没有成功的范例?相关技术是否已经成熟?

倪维斗:真正实现煤基多联产的,山东兖矿集团算全球第一个。其IGCC联产甲醇装置属于世界首创,已实现长周期稳定运行,并实现了连续盈利。

20064月,兖矿集团IGCC发电与甲醇联产系统投入商业运行,总投资15.8亿元,联产系统总能利用率达到了57.16%,较同比甲醇、发电独立生产系统提高了3.14个百分点。供电效率、氮氧化物排放、硫化物排放等各项工艺指标良好,消耗指标均远低于独立分产指标。在运行过程中系统可靠,可柔性运行,即根据需要调整甲醇产量与发电的产量比。自2006年建成至200812月,该系统累计生产甲醇82.6万吨,燃气发电机上网发电量为9.2亿千瓦时,系统可用率逐年提高到93%,可靠性达97%,每年可使50万吨环保限采的高硫煤得以利用。这些实践首次证明了我国发展煤基多联产的可行性。

目前,技术方面有了很大进展。一是这几年中国的煤气化技术发展非常快,已经走在了世界前列。另外我国水煤浆气化炉已经与国际先进水平旗鼓相当,干粉煤气化技术再过三五年也能走到世界前列。再次我国从“十五”开始就在攻关的燃气轮机技术有了很大进步,除少量核心热部件外,其它部件中国都能自己制造。由于从国外进口的燃气轮机是烧天然气的,我国要烧煤气化的合成气还需要改进。为了使先进燃气轮机及早实现自主研制、开发,国家发改委在清华大学成立了一个燃气轮机工程中心,联合了三大动力和电力设计规划院。

中国能源报:目前还有没有障碍?

倪维斗:有。目前电力企业正积极往上游走,圈了大量的煤矿,也开始搞煤化工了。但对于化工企业做IGCC发电,就面临一个上不了网的问题,行业分割地很厉害。这样不仅造成资源浪费,还造成下游的恶性竞争,对哪一方都没有好处。我的建议是由电力企业和化工企业联合成立公司来做,打破行业界限,使电力、化工系统达到资源的更加优化利用、降低成本、同时也使煤的下游产品更加多样化。

其次还有体制的原因,电力在我国是垄断行业,非电力企业发电上网就比较困难,要支付可观的过网费实际上这是不对的,限制了多联产系统的发展。

呼唤政策破题

中国能源报:产业化前景如何?国家有没有相关的产业政策出来?

倪维斗:毫无疑问,耦合了发电和化工的系统肯定比纯粹的IGCC发电和煤化工系统都要好。现在我们还发现采用串联方式(兖矿是并联系统)效益会更好,反应器的压力可以再提高一点,用新的催化剂可使得一次通过转换率更高,减少导致能量损失的变换过程。有了兖矿的经验,在此基础上大规模发展更高效的多联产的信心就更足了,但这必须要等待国家发改委批准。

目前,国家发改委之所以迟迟没有批准是出于两个考虑,一是单位造价依然很高;二是煤化工是国家限制的领域,因此比较慎重。去年7月,批准了华能天津IGCC电站示范工程,建设125万千瓦发电机组。IGCC发电基建投资大概需要1200美元/千瓦,但超临界、超超临界火力发电仅5000/千瓦,约合700多美元/千瓦。可见,尽管IGCC发电的环境效益好了,二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等减少了,但是电价上去了。现在IGCC发电电价成本较高,没有优势,但是如果考虑到将来对污染物二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、汞的控制要求,以及下一步要进行二氧化碳的捕捉与埋存(CCS)的话,加上可以通过多联产化工产品来降低成本,煤基多联产就是发展方向。因此我认为,慎重归慎重,一个能源系统的发展与成熟需要多年时间,现在不推进示范就会延误时机,将来再做的话要付出更大的代价。

中国能源报:如果错过了现在的时机,以后就要付出更大代价,为什么这么说?

倪维斗:最近这几年来,几亿千瓦的火电装机采用的基本上都是超临界、超超临界发电机组。从某种意义上来说,这就意味着今后一段时期内我国电力发展的技术路径被锁定在煤直接燃烧发电的模式上。目前超临界、超超临界发电机组在环保和发电效率方面虽有明显优势,但在二氧化碳的捕捉上未必永远是最好的。我建议,应有一部分采用其他的发电方式,给未来留一些调整的机会。比如,采用燃气轮机蒸汽轮机联合循环的IGCC发电,加上多联产,进行燃烧前脱碳的研究和示范。

现在国家发改委不批准,许多想发展IGCC多联产的电力公司和大的煤炭企业无法启动,设备投标、场地准备、人员安排都没法有实质进展,弄得很被动。如果煤基多联产没有赶上现在大规模兴建电厂这班车,将会增加未来中国治污成本,最后还是要走到煤基多联产的路上去,到那时技术路线锁定以后,再改造重装更加费钱。

以煤气化为核心的多联产能源系统是一条符合我国实际的新型工业化道路,需要在国家有关部门的统一协调下,全局一盘棋,打破部门、行业界限,分阶段、按步骤予以实施。



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