2018光伏发电度电成本
根据国际可再生能源署(IRENA)在2019年上半年发布的《2018年全球可再生能源成本报告》——
2010-2018年,2018年全球光伏度电成本(LCOE,加权平均)为0.085美元/度(按汇率为7折算,折合人民币0.595元/度),同比2010年下降了77%。
90%的光伏发电规模的成本区间为0.058-0.219美元/度,逐步接近化石燃料发电成本。
1、新能源是人类社会未来能源的基石,是化石能源的替代能源。
在当今的世界能源结构中,人类所利用的能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。1997年世界一次能源消费总量为121.56亿,随着经济的发展、人口的增加、社会生活的提高,预计未来世界能源消费量将以每年2.7%的速度增长,到2020年世界的能源消费总量将达到195亿tce。截至1996年末,世界石油、天然气和煤炭的可采储量为1.3万亿tce,尽管今后还可能有新的储量被发现,但按目前的世界能源探明储量和消费量计,这些能源资源仅可供全世界大约消费172年。根据目前国际上通行的能源预测,石油资源将在40年内枯竭,天然气资源将在60年内用光,煤炭资源也只能使用220年。
由此可见,在人类开发利用能源的历史长河中,以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期,仅是一个不太长的阶段,它们终将走向枯竭,而被新能源所取代。人类必须未雨绸缪,及早寻求新的替代能源。研究和实践表明,新能源,资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境,是国际社会公认的理想替代能源。根据国际权威单位的预测,到21世纪60年代,即2060年,全球新能源的比例,将会发展到占世界能源构成的50%以上,成为人类社会未来能源的基石,世界能源舞台的主角,目前大量燃用的化石能源的替代能源。
2、新能源清洁干净、污染物排放很少,是与人类赖以生存的地球生态环境相协调的清洁能源。
化石能源的大量开发和利用,是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源的同时,保护好人类赖以生存的地球生态环境,已经成为一个全球性的重大问题。全球气候变化是当前国际社会普遍关注的重大全球环境问题,它主要是发达国家在其工业化过程中 燃烧大量化石燃料产生的CO2等温室气体的排放所造成的。因此,限制和减少化石燃料燃烧产生的CO2等温室气体的排放,已成为国际社会减缓全球气候变化的重要组成部分。
自从工业革命以来,约80%温室气体造成的附加气候强迫是由人类活动引起的,其中CO2的作用约占60%,而化石燃料的燃烧是能源活动中CO2的主要排放源。据估算,我国能源活动引起的CO2排放量约5.8亿吨碳,约占全球化石燃料CO2排放量的9.76%。
观测资料表明,在过去100年中,全球平均气温上升了0.3—0.6摄氏度,全球海平面平均上升了10—25cm。如对温室气体不采取减排措施,在未来几十年内,全球平均气温每10年将可升高0.2摄氏度,到2100年球平均气温将升高1—3.5摄氏度。近年来,由于城市汽车大幅度增加,燃用汽油产生的汽车尾气已成为城市环境的重要污染源。
而新能源污染物排放很少。目前各种发电方式的碳排放率, g碳(/kwh) :常规燃煤电为304,煤气化联合循环发电为270,燃气联合循环发电为118,带烧天然气备用机组的太阳能热发电为47,地热发电为2.5,光伏发电和风力发电则为0。由此可见,新能源是保护生态环境的清洁能源,采用新能源以逐渐减少和替代化石能源的使用,是保护生态环境、走经济社会可持续发展之路的重大措施。
3、新能源是世界不发达国家的20多亿无电人口和特殊用途解决供电问题的现实能源。
迄今,世界上不发达国家还有20多亿人口尚未用上电,其中我国约占6000多万人。由于无电,这些人大多仍然过着贫困落后、日出而作、日落而息、远离现代文明的生活。这些地方,缺乏常规能源资源,但自然能源资源丰富,人口稀少,并且用电负荷不大,因而发展新能源是解决其供电问题的重要途径。
另外,有些领域,如海上航标、高山气象站、地震测报台、森林火警监视站、光缆通信中继站、微波通信中继站、边防哨所、输油输气管道阴极保护站等在无常规电源等特殊条件下,其供电电源由新能源和可再生能源提供,不消耗燃料,无人值守,最为先进、安全、可靠和经济。
不同类型的可再生能源
通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。
1.太阳能
当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。
尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。
太阳能光伏
太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。
这样的太阳能光伏板可以发电。
我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。
太阳能热
太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。
太阳能热真空管集热器。
太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。
2.风能
风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。
许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。
风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。
这样的风力涡轮机可以发电。
3.地热能
地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。
家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。
地热热泵使用类似的管道来加热水。
地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。
4.水能
水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。
水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:
水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。
潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。
波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。
在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!
截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。
这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。
5.生物质能
生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:
木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。
作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。
动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。
园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。
就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。
生物质能
在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。
生物燃料
我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。
沼气
这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。
像这样的厌氧消化池可以产生沼气。
生物能源问题
关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。
当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。
回顾
随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。
可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。
近日,华润电力(00836.HK)正式发布的《2018年可持续发展报告》(下称《报告》)显示,2018年,华润电力进一步加强公司治理,大力发展可再生能源、进一步降低能耗与排放。截至2018年底,整个公司的清洁能源运营权益装机占比较上年提升3个百分点至20.4%。其中,火电和风电利用小时均大幅优于全国平均水平。
在此之前,笔者注意到,华润集团董事长傅育宁明确表示,当前,新能源、可再生能源取代传统能源的变革趋势越来越明显。此后,华润电力进一步把业务重心向可再生能源倾斜。
华润电力能源结构的变化是中国能源结构变化的缩影。近年来,中国不断加大可再生能源发展的比例。目前,中国已经成为全球第一的可再生能源国家,打破国际间固有的中国严重依赖煤炭的负面形象。
根据国家发改委此前发布的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》(下称《战略》),到2030年,中国新增能源需求将主要依靠清洁能源满足。《战略》提出,到2020年,中国能源消费总量将控制在50亿吨标煤以内,清洁能源成为增量主体,非化石能源占比15%;单位国内生产总值二氧化碳排放比2015年下降18%;单位国内生产总值能耗比2015年下降15%。
数量重要,质量更重要。过去一年,华润电力坚持创新驱动增长,全年科研投入约1.97亿元,运用大数据、云计算等先进技术,促进公司创新转型、高质量发展。通过继续加大节能减排投入,华润电力附属燃煤电厂98%的权益装机完成超低排放改造,主要能耗和排放指标进一步改善,平均供电煤耗同比下降3.62g/kWh。
过去一年,通过优化资产结构,华润电力大幅减持和处置煤炭资产,减持和处置了部分火电资产和其他低效资产,提质增效成绩显著,果断处置和出售了位于山西的煤炭资产,收回高达95亿元人民币现金。
与此同时,华润电力积极 探索 火电厂固废处置掺烧发电技术,旗下广东海丰、江苏常熟等13家电厂参与市政污泥垃圾处置,2018年全年累计掺烧污泥40.3万吨,为城市解决污泥围城难题,也拓展了自身发展空间。此外,该公司高度重视水土污染防治和生态保护,2018年全年环保总投入超过15亿元。
华润电力还创新地将可再生能源发展与精准扶贫攻坚相结合,通过产业扶贫、教育扶贫等方式“授人以渔”,全力打好精准脱贫攻坚战。2018年,华润电力向 社会 捐款捐物合计606.69万元。
笔者从华润电力获悉,今年是华润电力连续第九年发布可持续发展报告,系统披露华润电力2018年在环境、 社会 、治理等方面的政策、举措和绩效。华润电力董事局主席李汝革表示:“通过可持续发展报告的发布,进一步促进公司提升在环境、 社会 、治理等方面的责任落实和实践水平。”
一、各省级能源主管部门会同经济运行管理部门要切实承担牵头责任,按照消纳责任权重认真组织制定实施方案,积极推动本行政区域内可再生能源电力建设,推动承担消纳责任的市场主体积极落实消纳责任,完成可再生能源电力消纳任务。各地要在2021年2月底前向国家发展改革委、国家能源局报送2020年可再生能源电力消纳责任权重完成情况。
二、国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、内蒙古电力(集团)有限责任公司要切实承担组织责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重组织调度运行部门和交易机构等,认真做好可再生能源电力并网消纳、跨省跨区域输送和各类市场交易。国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司所属省级电网企业和内蒙古电力(集团)有限责任公司要在2021年1月底前向省级能源主管部门、经济运行管理部门和能源派出监管机构报送2020年本经营区及各承担消纳责任的市场主体可再生能源电力消纳量完成情况。
三、国家能源局各派出机构要切实承担监管责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重积极协调落实可再生能源电力并网消纳和跨省跨区交易,对监管区域内各承担消纳责任市场主体的消纳量完成情况、可再生能源电力交易情况等开展监管。各派出机构要在2020年12月底前,向国家能源局报送监管报告。
国家发展改革委、国家能源局有关部门将加强跟踪监测,计划2020年9月组织开展全国可再生能源电力消纳责任权重执行情况评估,并根据评估情况督促各省级能源主管部门、各电网企业、各派出机构进一步落实2020年可再生能源电力消纳责任,研究提出2021年可再生能源电力消纳责任权重初步安排。
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北极星大气网讯:10月21日,国务院新闻办公室举行新闻发布会称,截至2019年底,全国实现超低排放的煤电机组占煤电总装机容量86%,中国建成了世界最大规模的超低排放清洁煤电供应体系。放眼国外,煤电在为世界提供了百十年的电力后虽然渐显颓势,但许多国家至今仍在投入技术对其进行污染治理和改造,使它继续为人类服务。
图 国际能源署称世界燃煤发电在2018年到达创纪录的顶峰,然后从2019年开始下降。
印度:控制煤电污染会损失百亿美元
长期以来,煤电一直是全球电力生产的领导者。根据英国石油公司(BP)2018年发布的《世界能源统计年鉴》,本世纪以来,燃煤发电在全球电力生产中的占比基本徘徊在40%上下,几乎是核电、水电和可再生能源发电量之和。从煤电占能源供应比例来看,中国、印度、波兰和南非四国国内超过2/3的电力来自煤电。
图 印度燃煤电厂长期排放不达标,已经成为国家环境问题中的痛点。
以印度为代表的亚洲发展中国家,由于缺乏较为先进的清洁能源、储能技术以及成熟的可再生能源政策框架,使用清洁能源的成本较高,对印度这样的新兴经济体来说,廉价的煤电仍是最佳的发电选择,这就使得南亚和东南亚一带成为全球少有的煤电占比增长地区,但这也给当地煤电治污带来了不小的麻烦。
图 印度杜蒂戈林的一座亚临界燃煤电站,这种电站热效率最低,单位电量的碳排放最多。
几年前,印度科学技术与政策研究中心(CSTEP)进行的一项空气污染研究表明,由于印度的燃煤电厂向大气中排放大量有害气体和颗粒物,到2030年因不遵守排放标准导致的早死病例多达30万至32万例,此外还有5100万人因呼吸系统疾病住院。安装更先进的设备来控制硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等是个不错的选择,但这笔账算下来,印度的燃煤电厂要损失98亿至115亿美元,每度电的成本会因此提高9%至21%,印度当局经过权衡,最后认为控制煤电污值得投入。2015年12月,印度环境、森林与气候变化部(MOEFCC)出台了限制燃煤电厂中硫氧化物、氮氧化物和颗粒物浓度的新标准,给国内燃煤电厂两年限期执行。但到2017年12月,当局发现几乎没有燃煤电厂安装了治理污染的设备,于是被迫将最后期限延长至2022年。”有消息人士说,两年限期让煤电行业承受了巨大的压力,这才导致了延期。但大多数专家认为,到2022年许多燃煤电厂仍不会遵守严格的标准。当局对此有所准备,正从招标和施工审批、杜绝监测数据造假和监督改造成本上加大管理力度。目前,印度正在改造境内所有旧煤电厂,使其排放水平降至国家标准,同时将关闭一批严重超期服役的老旧电厂。
图 印度是世界产煤大国,图为印度一处露天煤矿。
抛开具体的技术不谈,我们可以认为印度在煤电污染治理中遇到的问题是许多发展中国家普遍存在的。不过,好在随着可再生能源发电成本的不断下降,煤电在印度能源结构中的“王者”身份也许会开始动摇。
日本:逐渐淘汰低效燃煤电厂
据国际能源署(EIA)2019年公布的数据,2018年日本90多家燃煤电厂的发电量估计为3170亿千瓦时,在日本电力结构中占比约为1/3。日本煤炭消费总量中99%来自进口。2018年,日本进口煤炭总量超过2.1亿吨,若加上天然气发电量,日本有74%的电力来自于化石能源,这一比例远高于欧美发达国家。
图 福岛核事故发生后,日本煤电建设连续数年增长。
日本煤电高占比的原因是一次 历史 性突发事件。早在2010年时,日本经济产业省就计划减少燃煤发电量,计划到2030年将煤电份额减少一半以上,用核电弥补这一空缺,将核电比例提升至50%。然而,2011年发生的福岛核事故不仅大大削弱了日本电力的“清洁度”,更引爆了公众多年来都无法缓和的“反核”情绪。为弥补关停核电带来的电力缺口,日本启动了很多煤电项目。不过,日本较好地处理了煤电产能扩大和污染治理之间的矛盾,原因是日本在煤电污染控制技术上有底气。
日本自上世纪七八十年代以来,在燃煤发电诸多环节研发了大量先进技术,并投入使用,其中一些技术出口国外(包括中国)。在烟气污染防治技术方面,日本应用的以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线中,湿法脱硫的协同除尘效率可达 70%~90%。再如资源化脱硫技术中的活性焦脱硫技术,是通过移动床利用活性焦吸附解吸二氧化硫,利用硫酸生产工艺制备硫酸,集脱硫和收集工业原材料于一体。该技术在日本等国的大型电厂中投入应用,日本的新矶子电厂已有 2 600兆瓦机组的应用业绩。
在低氮燃烧方面,日本的三菱、日立公司等在低氮氧化物燃烧器开发与应用上均有良好表现。在低氮燃烧技术相关专利申请方面,全球相关专利申请企业排名前10位中,日本占有6家,美国有3家。但好消息是,近几年来我国在这方面的专利数量正迅速增加。
2015年6月,日本成立由政产学各界组成的“促进新一代火力发电技术协会”,开始举全国之力推动下一代火力发电清洁高效利用技术的开发。日本内阁于2018年7月批准第五个战略能源计划,推动日本向高效和下一代燃煤发电转变,以逐步淘汰低效煤炭使用。今年7月,日本经济产业大臣梶山弘志表示,日本将在2030年前逐渐淘汰低效燃煤发电厂,这是其战略能源计划的一部分,日本经济产业省官员开始制定更为有效的新框架,以确保逐步淘汰低效燃煤发电厂。
美国:煤电发电量最大的发达国家
全球能源监测机构发布的数据显示,2019年全球燃煤电站发电总量排名前十的国家由高到低依次为:中国、印度、美国、日本、韩国、南非、德国、俄罗斯、印度尼西亚、澳大利亚。在新建燃煤电站方面,2019年这10国中仅有美国、德国、澳大利亚3个国家没有新建燃煤电站投运,且美国2019年关闭的燃煤电站容量位居10国之首。但如今的美国仍然是煤电发电量最大的发达国家,燃煤电厂对美国空气污染带来的影响(包括PM2.5、臭氧和酸雨等)也不容忽视。在美国,燃煤电厂每年消耗的煤炭占煤炭消费总量的90%以上,燃煤电厂排放的二氧化硫约占全美国排放总量的一半,排放的氮氧化物占10%。
图 美国亚拉巴马州的寡妇溪燃煤电厂停运后,美国谷歌公司2018年开始动工,将其改造成一个使用可再生能源的数据中心。
在美国,大多数燃煤电厂采用湿法烟气脱硫系统(WFGD)来控制二氧化硫排放,用低氮燃烧器、燃尽风和选择性催化还原系统(SCR)来控制氮氧化物排放,用静电除尘器(ESP)来控制颗粒物(PM)。大约有一半的燃煤电厂还会使用带有袋式除尘器的活性碳喷射系统(ACI)来控制汞排放。美国在低氮燃烧领域较为擅长。美国有公司开发了旋转对冲燃尽风技术(ROFA),从锅炉二次风中抽取30%左右的风量,通过不对称安放的喷嘴,以高速射流方式射入炉膛上部,形成涡流,从而改善炉内的物料混合和温度分布,从而大幅降低氮氧化物生成。目前,该技术在欧美发达国家有良好的应用。
全球每年排放到大气中的汞总量约为5000吨,而燃煤过程中汞排放占相当大的比重。从上世纪末开始,汞污染治理一直是美国燃煤电厂的防治重点之一。美国环境保护署(EPA)称,在1990年,下列三个工业部门的汞排放总量约占美国的2/3:医疗废物焚化炉、市政垃圾焚烧厂和燃煤发电厂。前两个行业已受到排放标准的约束,但燃煤电厂的汞污染还有待治理。
图 2018年11月,美国北卡莱罗纳州的诺曼湖上热气蒸腾,附近的马歇尔电厂向湖中排放了大量温度较高的废水。
本世纪以来,美国燃煤电厂根据“清洁天空计划”的要求,开始重点解决排汞控制问题,美国能源部为此选择了8项新的排汞控制技术试验项目进行投资。美国电力科学研究院的专利排汞控制技术作为试验项目的一部分,在6个项目中进行试验。此外,美国能源部计划长期大规模地对富有发展前景的排汞控制技术进行试验,尤其是在燃烧褐煤和装有较小型静电除尘器的燃煤电厂展开试验。
欧盟:多国公布淘汰煤电时间表
在欧洲国家中,德国率先向燃煤发电污染开刀,在上世纪80年代制订了《大型燃烧装置法》,要求自 1987年7月1日起,大型燃烧装置排放烟气中的二氧化硫浓度不得超过400毫克/立方米,烟气中的硫含量低于燃料含硫量的15%。因此,几乎所有的德国电厂都在原有的机炉厂房旁建立起高大崭新的烟气脱硫、脱硝设备,这成为德国电厂的一大特色。德国人后来把1983至1988 年期间在全西德范围内加装烟气净化设备的举措称之为“改装运动”。到1988年,西德已有95%的装机容量安装了烟气脱硫装置,燃煤电厂的二氧化硫排放量由1982年的155万吨降低到1991年的20万吨,削减幅度达到87%,在欧盟和世界范围内起到了很好的示范带头作用。
图 位于劳西茨的一个德国燃煤电站,德国已经决定于2038年彻底停运燃煤电厂。
由于燃煤电厂烟气在脱硝、除尘和脱硫的同时,可对汞产生协同脱除的效应。欧盟《大型燃烧装置的最佳可行技术参考文件》建议,汞的脱除优先考虑采用高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线。采用电除尘器或布袋除尘器后加装烟气脱硫装置,平均脱除效率在75%(电除尘器为50%,烟气脱硫为50%),若加上SCR装置可达90%。
在清洁煤领域,欧盟研究开发的项目有整体煤气化联合循环(IGCC)技术、煤和生物质及废弃物联合气化技术、循环流化床燃烧(简称CFB,当前主流清洁煤燃烧技术)技术、固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。
图 英国北约克郡的艾格伯勒燃煤电厂已经于2018年关闭,同年该厂区成为电影《速度与激情》的拍摄场地之一。
在欧洲,煤电发展现状和预期因国家而异。这主要取决于各国监管机构对脱碳、空气质量的政策,以及煤电在各国电力生产中的地位等。为了落实《巴黎协定》中的节能减排目标,欧洲各国政府也相继公布了淘汰煤电的时间表:英国决定在2025年前关闭所有煤电设施;法国计划到2021年关闭所有煤电厂;芬兰考虑到2030年全面禁煤;荷兰将从2030年起禁止使用燃煤发电等。类似情况也在世界其他地方发生。包括美国在内的许多国家正在远离煤炭,因为其他清洁能源正在变得越来越便宜,而环境法规也让这种矿物燃料的市场遇冷——既然燃煤发电有替代选择,为什么还要用呢?
中国:煤电排污标准比发达国家严
由于煤电在我国电力供应结构中占比超过一半,全面实施超低排放和节能改造,有利于提升我国煤电行业清洁、高效、高质量发展的水平。自2014年以来,我国大力推进国内各发电企业实施超低排放和节能改造工程。一方面推行更为严格的煤电能效环保标准,提出全国有条件的新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,具备条件的现役燃煤机组实施超低排放改造。另一方面,有关部门进一步明确超低排放电价政策,有效降低了企业改造和运行成本。
图 燃煤电厂是20世纪最重要的人类遗产之一
据中国电力企业联合会统计,在2012年至2017年这5年间,在全国煤电装机容量增幅达30%的情况下,煤电的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放量下降幅度达86%、89%、85%。煤电机组供电标准煤耗从325克/千瓦时下降至312克/千瓦时。考虑到我国煤电装机容量全球最大,现在超低排放改造的基础容量已经超过7亿千瓦,这在全世界都绝无仅有。以前,我国的烟气污染物排放标准比发达国家要宽松,但现在我国燃煤电厂烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放水平已与燃气电厂接近,比发达国家的排放要求严格50%以上。
图 印尼中爪哇岛哲帕拉的孩子们在燃煤电厂附近玩耍,对近在咫尺的污染源视若无睹。这种景象在煤电持续扩张的东南亚很常见。
中国的燃煤电厂发生的变化说明,煤电作为上个世纪遗留下来的象征物并没有过时,只要我们有智慧地对其进行充分利用,它就能继续生存并焕发出生机活力。
图 南非国有电力公司新建成的库塞尔燃煤电厂也采用湿法脱硫装置
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最近有许多朋友在询问风电、光伏和常规化石能源的度电成本相差多少,我梳理了一些资料,分国际和国内两个部分来做个比较。
( 1 )国际各种能源度电成本比较
国际可再生能源署(IRENA)在2018年1月发布的报告,全球陆上风电度电成本区间已经明显低于全球的化石能源,陆上风电平均成本逐渐接近水电,达到6美分/千瓦时,2017年以来新建陆上风电平均成本为4美分/千瓦时。
IRENA预计随着技术进步,2019年全球成本最低的风电和光伏项目的度电成本将达到甚至低于3美分/千瓦时,成为最经济的绿色电力。可再生能源相较化石能源已具备绝对的成本竞争力,将主导未来能源行业的新增投资。
(2)国内各种能源度电成本比较
由于全球范围内各个国家化石能源储量不一致、社会经济发展水平不一致,可再生能源资源不一致,能源政策不同等,各种能源的度电成本也有一定差异。
我们在各种发电形式电站满发、不限电的情况下来讨论当前技术水平下各种能源的度电成本。
火电的度电成本受煤炭价格影响很大,根据国内当前煤炭价格,大型火电站的度电成本约为0.2~0.3元。
陆上风电的度电成本受所在风电场的风能资源影响很大,根据当前项目造价,陆上大型风电场(I、II、III类资源区)的度电成本约为0.2~0.35。
集中式光伏的度电成本受所在区域的太阳能资源及技术路线影响较大,大型集中式、支架跟踪式光伏电站(I类资源区)的度电成本约为0.3~0.4。
而且随着竞价、平价上网、特高压线路的建设、促进消纳等政策的出台,我认为国内可再生能源的开发会趋于理性,风能及太阳能资源优越的地区才会有开发价值。可以看出,国内风能资源较好的陆上风电项目度电成本已经和火电十分接近,大型光伏电站的成本也在主要电气设备降价和技术提升的助力下快速下降。
可再生能源在国内相较化石能源也渐渐具备一定成本竞争力,而且火电对社会的环境成本也越来越是国家考量的重要方面,所以可再生能源在国内同样会主导未来能源行业的新增投资。
上述数据是在各途径收集、计算得出粗略的各种能源度电成本范围,欢迎大家给出专业的意见和指正。
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