倪维斗:实施多联产能源战略刻不容缓 
 

来源:科学时报 2010-11-22

  “实施多联产能源战略刻不容缓,延误过渡到以煤气化为核心的多联产技术的时机,将会显著增加将来中国治理空气污染的成本、难以控制未来石油进口,以及大大增加减排温室气体的成本。”中国工程院院士倪维斗11月18日在首届中国工程院/国家能源局能源论坛上作出上述表示。
 
  倪维斗建议,中国二氧化碳减排应该按照自己的国情,从煤化工开始,积累经验,逐步过渡到“IGCC+多联产+CCUS(二氧化碳利用和埋存)”的路线。
 
  煤炭的重任
 
  乐观估计,我国2020年包括水能在内的可再生能源能解决5亿~6亿吨标准煤的能量;石油2020年自产5亿~6亿吨;天然气要大发展,大概到2020年达到3000亿立方米;核能达到7000万千瓦。把这些都考虑进去,并充分考虑节能潜力,据工程院对一次性能源消费的预测,2050年煤炭在一次能源构成中占35%以上,而年煤炭需求量高于20亿吨标煤/年,未来40多年累计消耗的煤炭总量将在900亿吨标煤以上。
 
  倪维斗指出,目前以美国为代表的高耗能国家人均能耗为每年11吨标准煤,以欧洲和日本为代表的中耗能国家在5~6吨。考虑到我国到2050年要达到中等发达国家水平,同时考虑可持续发展,我国2050年的人均能耗应争取控制在4吨左右。按照15亿人口计算,2050年我国一次能源消费总量的“天花板”则应限制在60亿吨标准煤。
 
  “现在中国的人均能耗是2吨多每年,40年以后达到4吨真是不多,相对还要过非常节俭的生活。”倪维斗说。
 
  由此带来的一个敏感问题就是二氧化碳排放。我国目前二氧化碳年排放总量约60亿吨,并且正处于上升期。国际上感兴趣的是:未来中国的二氧化碳排放峰值何时出现?绝对值是多少?80亿吨、90亿吨还是100亿吨?
 
  研究表明,若要将未来全球温度控制在2~3摄氏度,2050年全球二氧化碳排放只能控制在104亿吨,这就是届时全球二氧化碳排放的总空间。“可以看出,世界留给中国的排放空间已经非常小。” 倪维斗说。
 
  倪维斗表示,天然气本身是比较清洁的燃料,石油的排放源分散、难以大规模收集,因此,煤化工和煤发电肯定要承担起减排二氧化碳的重任。
 
  “因此,对我国来说,如何利用好900亿吨煤来促进经济的发展是个大问题,必须要有创新的思路和详细的规划。” 倪维斗强调,对煤炭在电力、化工、冶金、建材等行业的利用都需要精细的分析,各种发电方式如何选择,需要整体的规划和战略布局,寻求最佳的能源利用方案,而“不能脚踩西瓜皮”。
 
  避免脚踩西瓜皮
 
  近年,尤其是欧洲把重点放在发展超超临界蒸汽发电(USC)上,制定AD700计划(700℃、35MPa、η=48%),此工作在欧洲国家已进行了十余年,至今没有商业化。
 
 倪维斗说,就我国来说,600 ℃、28 MPa超超临界参数锅炉所用的进口材料价格昂贵,1000 MW级机组锅炉成本中一半用于材料。若进一步提高温度和压力,材料的标准还要提高。另外,煤直接燃烧,从烟气里收集二氧化碳代价很大。因此,倪维斗指出,虽然将来超超临界肯定要发展,但不一定是煤高效利用的唯一重点方向。
 
  他介绍,燃用天然气的燃气/蒸汽联合循环(NGCC)在技术上有很大进展,燃气初温不断升高,从1100 ℃提高到1430 ℃,并且还在向更高温度前进。NGCC的热效率已从50%提高到了58%~60%。
 
  整体煤气化联合循环(IGCC)也有大量的改进余地,如采用先进的燃气轮机技术,可以进一步提高IGCC的热效率,目前GE公司GE9H燃气轮机所达到的热效率是51%,相当于AD700。
 
  但IGCC最大的优势是在燃烧前,在较高二氧化碳浓度、较高压力条件下捕捉二氧化碳。“显然,IGCC电站和煤粉电站相比,由于二氧化碳的捕捉所引起的基建成本和发电成本的增加要小得多。”倪维斗评价道。
 
  以煤气化为核心的多联产能源系统(煤基多联产)就是以煤、渣油或石油焦为原料,经气化后成为合成气,净化以后可用于实现电力、化工、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的化工产品、城市煤气等。倪维斗认为,随着越来越严格的环保规定, 煤气化多联产在经济上的优势将会越来越显著,是我国高效协同利用煤的重要战略方向。
 
  目前,纯用于发电的IGCC单位投资较高,倪维斗提出,与煤基多联产结合之后,生产电力和化工两种产品,可以带来较好的经济效益。
 
  倪维斗特别强调,目前我国的各种煤化工加起来至少好几千万吨二氧化碳排放,真正减排二氧化碳应该从煤化工做起,如果给煤化工单位优惠的减排政策,比补贴到其他地方效果更好。
 
  近年来,新建的几亿千瓦的火电装机采用的基本上是超临界、超超临界发电机组。倪维斗表示,如不及时发展IGCC+多联产,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。一个能源系统的发展与成熟需要多年时间,现在不推进IGCC 多联产示范就会延误时机,将来再做要付出更大的代价。(陈欢欢)
 

2010年11月22日 08:43:11  清华新闻网

更多 ›图说清华

最新更新