煤炭與新能源如何和諧共生

當前，我國的能源消費總量位居世界第一，持續(xù)和高速增長的能源消費導致的能源危機與環(huán)境安全問題日益凸顯，新能源開發(fā)與利用成為解決這些問題的重要措施和途徑。但是，由于以風能、太陽能等組成的新能源與以化石能源為主的傳統(tǒng)能源之間存在很大的特征差異，如何實現它們的 “和諧共生”成為促進我國能源可持續(xù)發(fā)展亟須解決的問題。初春時節(jié)，本刊記者來到被譽為電力行業(yè)的“黃埔軍校”——華北電力大學，采訪了“973”首席科學家、副校長楊勇平教授。

新能源時代，煤炭責任重大

“能源電力發(fā)展即將進入一個嶄新時代，進入由過度依賴化石能源，發(fā)展為化石能源與新能源并存、傳統(tǒng)能源清潔高效利用與新能源開發(fā)和利用并存的新時期。”在說明來意后，楊勇平向來訪的記者一語道破。

在我國以煤為基礎的能源格局下，火電仍是未來一段時期的主力電源。2012年，全國發(fā)電裝機容量突破11億千瓦，其中火力發(fā)電突破8億千瓦，而燃煤發(fā)電占火力發(fā)電的92%。但是，火電在消耗大量煤炭的同時，又產生大量污染物，影響環(huán)境�！耙虼�，火力發(fā)電行業(yè)在節(jié)約資源、保護環(huán)境、應對氣候變化、建設美麗中國的艱巨任務中使命光榮，責任重大�！睏钣缕秸f。

為此，國家加快火電機組結構調整步伐，采取“上大壓小”的策略，相繼上馬一批大機組，淘汰了大量能耗高、污染重的小火電機組，使得全國火電平均煤耗大幅下降。2001年，發(fā)一度電需要380多克標煤，2012年年底降到了326克，煤耗降低了近60克，每年節(jié)省3億噸標煤，少排放CO2達到7億-8億噸。節(jié)能減排效果非常顯著。

“經過這些年的科技創(chuàng)新發(fā)展，我國火力發(fā)電技術已經進入世界領先行列�！睏钣缕綄τ浾哒f，其中單機容量100萬千瓦的機組目前超過60臺，每度電的煤耗更降至280克，中國已成為世界上火力發(fā)電單機容量最大、參數和效率最高的國家。

2011年，國家環(huán)保部頒布了新的《火電廠大氣污染排放標準》，規(guī)定二氧化硫和氮氧化物都要限制在100mg/m3以內，大幅收緊污染物的排放限值。相較于“十一五”期間電力行業(yè)減排注重“脫硫”的重點，“十二五”期間“脫硝”成為燃煤電企減排的工作重點。目前，我國80%的火電機組配備了脫硫裝置，1/3的火電機組配備了脫硝裝置，火電廠污染物的排放控制取得了顯著的效果�！耙虼�，我國的燃煤發(fā)電無論是效率還是排放標準都處在一個很高的水平�！� 楊勇平說。

煤炭的“綠色利用”需要算總賬

煤炭作為一次能源，其利用方式主要有兩種。一是直接燃燒發(fā)電或供熱。但是隨之帶來的污染也是比較嚴重的，處理這些污染物，需要經過脫硫、脫硝、降低CO2 排放等途徑加以解決，這些設備和處理環(huán)節(jié)都要投入巨資。“我建議煤炭最好能夠集中利用，進行規(guī)�；�處理，污染也容易控制，分散式的利用不利于環(huán)保�！睏钣缕街毖圆恢M。

第二種方式是通過將煤炭轉化為化工產品，如醇類燃料、醚類、烯烴、天然氣、石油以及固體燃料等，再加以二次利用。楊勇平認為： “其實，煤炭本身是一個天然的燃料，通過轉化雖然可以生產出一些副產品，但同樣會產生能量損失，消耗水資源及污染等一系列問題。實現黑色煤炭的‘綠色利用’，需要計算成本、效率以及環(huán)保的總賬，綜合考慮。”

為提高煤炭的利用效率和降低排放污染，我國已經開始研究潔凈煤的發(fā)電技術，通過煤炭的清潔高效轉化，實現高碳能源的低碳利用�！斑@實際上就是煤炭的多聯產，包括神華和天津華能集團都在做示范基地�！睏钣缕浇忉屨f，煤炭通過氣化，成為中低熱值煤氣，經過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃氣輪機的燃燒室燃燒。“這種綜合利用方式我們術語叫整體煤氣化聯合循環(huán)(IGCC)，效率高、污染物排放低、易于捕獲 CO2。但這項技術在我國只有十來年的時間，推廣最大的障礙就是成本。盡管IGCC因為前期空氣分離要消耗大量的電，系統(tǒng)復雜，有些設備還需要進口，造價差不多是普通燃煤蒸汽輪機的兩倍還多，其效率還低于普通的操作聯建機組。但是IGCC不能單從發(fā)電角度上來看，更需要從環(huán)保的角度來看，考慮到CO2捕獲，IGCC的優(yōu)勢就顯現出來了。不過，這種工藝流程的推廣還需要一個過程�！�

燃煤發(fā)電與新能源發(fā)電“兩手都要抓”

近幾十年來，我國的新能源發(fā)展勢頭迅猛。但與傳統(tǒng)能源相比，新能源的比重仍然力單勢薄。目前核電、風電、太陽能等，所有這些新能源加起來都達不到10%。遠水解不了近渴。因此，楊勇平認為，未來相當長一段時間，能源發(fā)展需要“兩手都要抓、兩手都要硬”，要站在國家發(fā)展戰(zhàn)略的高度，探索形成適合于中國國情的新的能源生產和消費方式。

一方面，要大力發(fā)展新能源。新能源發(fā)電受困于其間歇性、隨機性等特性，因此在技術上要有新的突破和創(chuàng)新，做好包括產業(yè)規(guī)劃在內的整體規(guī)劃，力爭做到經濟、高效、低成本，增強安全性與穩(wěn)定性，才能與傳統(tǒng)能源形成有效的競爭力，避免類似棄風現象的發(fā)生。

另一方面，要把每年30多億噸煤炭清潔、高效地利用好。楊勇平向記者打了個比喻：“煤炭既是‘主力部隊’，又像‘機動部隊’，能以其穩(wěn)定可靠持續(xù)的供電能力，可控可調的屬性，來彌補新能源的不足，更多地接納、利用新能源。沒有可控的傳統(tǒng)化石能源的互補，規(guī)�；�利用間歇性風能太陽能是不現實的。”目前，國家電網公司正在建設的哈鄭特高壓直流工程，探索的就是煤電、風電打捆外送的道路，這一嘗試正是對多能源互補的有力詮釋。