火電公升級困局 深陷容量和環保雙重矛盾

2023-01-07 15:21:04 字數 4509 閱讀 9913

為追求高質量的環保指數,火電廠機組容量不斷擴大,百萬千瓦機組的密集上馬,引發了業界對火電經濟性。

坐落於浙江省平湖市乍浦鎮,緊靠杭州灣乍浦港的嘉興電廠,最近因其8號機組而名聲大震。因為這台百萬千瓦的機組,在安裝了號稱「我國首套煙氣超低排放裝置」後,達到了煙氣的超低排放。

但令其沒有想到的是,這一「超低排放」的事件,會激起業界對火電節能減排的再次大討論,以至於引發了一場關於「火電超低排放」的大範圍爭議。

2023年7月1日,我國對2023年之前建成的火電廠開始執行被稱為「史上最嚴」的新版大氣汙染物排放標準。然而,就在6月12日,環保部針對火電企業在減排方面存在的種種問題,開出了有史以來最大的4億元罰單。

火電的排放問題,成為一直套牢在電廠頭上的緊箍咒。也正是受制於此壓力,國家部門出台多項措施,其中之一便是「上大壓小」政策。在這一目前仍在執行的政策影響下,我國火電機組開始向大功率、大容量邁進。

一時間,被寄希望於更高效率、更低排放的超超臨界百萬千瓦火電機組在我國拔地而起。百萬千瓦火電機組總體能效水平優於小機組,但由於較短時間內上馬了眾多機組,目前,已經開始暴露出多種弊端。

在熬過了「煤價高企」的時期後,火電廠結束了之前的虧損局面,進入盈利期,但電廠的經營之路並不平坦。

機組裝置利用小時數低,發電負荷上不去,裝置與技術的難題短時間內難以解決,但迫於更嚴格的排放限值,在原先脫硫脫硝的改造基礎上,仍需投入不菲資金來進行技術公升級。

機組規模擴容後帶來的後遺症,以及環保標準的不斷公升級,讓電廠陷入一場為應對容量和環保雙重公升級的困局之中。

追捧百萬機組

我國對百萬千瓦超超臨界火電機組的研究始於2023年。當年,國家「十五」863計畫專門成立了有關「超超臨界燃煤發電技術」課題的技術攻關,研究國產首颱百萬千瓦超超臨界燃煤機組建設的可行性。

資料顯示,就全球而言,當時只有美國、日本等少數發達國家的十幾台超超臨界燃煤機組投入商業執行,單台百萬千瓦機組更是寥寥無幾。

位於浙江省的華能玉環電廠,成為我國第乙個開始建設並投產國產百萬千瓦超超臨界燃煤機組專案的電廠,其規劃了裝機4臺國產百萬千瓦超超臨界機組,一期工程2臺百萬千瓦超超臨界機組於2023年6月開工建設,並於2023年12月建成投產。二期工程連續建設2臺百萬千瓦超超臨界機組,於2023年11月全部建成投產。

2023年12月4日,華電國際鄒縣發電廠7號機組順利完成168小時滿負荷試執行,它是國內首批百萬千瓦超超臨界火電機組引進技術國產化依託工程。

同為國家「863」計畫依託專案和「十一五」重點建設工程,華能玉環電廠和華電國際鄒縣電廠這兩大工程專案的投產,開啟了我國百萬千瓦火電機組的建設序幕。

隨後,也就是在2023年的1月,***下發《關於加快關停小火電機組若干意見的通知》,檔案中明確提出,要鼓勵各地區和企業關停小機組,集中建設大機組,實施「上大壓小」。鼓勵通過兼併、重組或收購小火電機組,並將其關停後實施「上大壓小」建設大型電源專案。

這一政策大大激勵了百萬千瓦火電機組的發展,根據2023年時統計的資料,當時在建的百萬千瓦火電機組達到68臺。

根據中國電力企業聯合會對全國火電機組資訊統計的資料,截止至2023年底,全國在運百萬千瓦超超臨界火電機組達到63臺,合計6337萬千瓦,規模居世界第一;已知在建百萬千瓦火電機組是15臺,合計1500萬千瓦。

「百萬千瓦火電機組,具有大容量、高引數、高效率等優勢,單位造價優於小機組。在節能減排等問題上,大機組更是具有自身的優勢,環保投入可以相對集中,單位環保成本也會低。」中電聯秘書長王志軒肯定了百萬千瓦火電機組的優勢。

隨著我國對火電環保的要求日趨嚴格,火電專案的審批遭受前所未有的難度。根據「等量替換」原則,淘汰小機組,再申請百萬千瓦火電機組,成為電廠其中擴容方式之一。2023年上半年,就有多台百萬千瓦火電機組獲得「路條」。

2023年6月19日,國家發展和改革委員會印發了《關於湖北國電漢川三期第2臺機組擴建工程專案核准的批覆》,同意國電漢川電廠建設第2臺100萬千瓦機組。

2023年8月12日,國電寧夏公司收到《關於加快方家莊電廠專案前期工作的通知》,同意將國電寧夏方家莊電廠2×1000mw等6個**機規模928萬千瓦煤電專案作為寧東至浙江±800kv特高壓直流輸電工程配套電源,分別由各專案單位開展前期工作。這標誌著國電方家莊電廠專案也正式得到了「路條」。

對於電廠而言,申請大容量機組的動力在於,除了單位建設成本低等原因外,發電量的分配是其考慮的重要因素。根據我國節能發電排程的原則,百萬千瓦火電機組獲得的電量要高於普通機組。

「百萬千瓦的火電機組的上網電量指標會略高於普通機組。這就直接關係著電廠效益。」浙江北崙電廠一工作人員告訴記者。

根據中電聯的統計資料,2023年全國百萬千瓦火電機組利用小時數為5766小時,高於火電平均利用小時數5021小時,更高於發電裝置累計平均利用小時數4521小時。

在能耗方面,以供電標準煤耗指標進行對比,中電聯對63臺百萬千瓦火電機組的供電標準煤耗情況進行了調查,其供電標準煤耗為291克/千瓦時,較全國火電機組平均供電標準煤耗321克/千瓦時低30克/千瓦時。

但在記者採訪中發現,我國多台百萬千瓦火電機組的能耗以及排放水平並未達到預期。「據我所知,國內最早建設的一批電廠,比如鄒縣電廠和海門電廠,能耗水平並不是很低,供電標準煤耗都在300克/千瓦時以上,與小機組比,體現不出優勢。」一不願透露姓名的業內人士對記者表示。

記者了解到,大唐集團下屬的廣東潮州三百門電廠,作為大唐首颱投產的百萬千瓦火電機組,在一段時間內,因為技術、裝置等原因,能耗和排放上均未達到理想狀態。後在投入了大量人力、物力後才得以解決。

「大容量機組,並不就意味著更低的煤耗、更低的排放。這其中跟執行管理水平、採用的技術和燃料的質量都有關係。」上述不願具名的人士表示。

難題重生

雖然百萬千瓦火電機組的利用小時數高於火電平均利用小時數,但對於建有百萬千瓦火電機組的電廠而言,裝置利用率的狀況並不讓人滿意。

「目前,我們電廠的百萬千瓦火電機組均不能滿負荷執行,嚴重情況下,有的機組負荷率甚至低於50%。」多家電廠工作人員向記者如此表示。

低負荷不僅影響了電廠的利潤率,還造成鍋爐效率下降和煤耗指標的上公升。

相關研究表明,當百萬千瓦等級的超超臨界機組在50%負荷下執行時,供電煤耗比額定負荷時要增加20克/千瓦時;根據機組實際運**況,機組負荷率提高10%,不同等級的機組影響供電煤耗也在5克/千瓦時以上。

「負荷率是影響機組執行煤耗的最大外部因素之一。」王志軒表示道。

但是在目前形勢下,由於我國經濟總體增長緩慢,電源裝機總量的增長率高於全社會用電量的增長率,大容量機組不能滿負荷發電的問題在短期內難以解決。

拿浙江省來說,由於今年實現「川電東送」,溪洛渡—金華±800千伏特高壓工程投運,對浙江省火電機組的影響巨大。

「浙江省內擁有多座百萬千瓦火電機組。在目前情況下,電源結構矛盾就非常突出。」上述電廠人士感概到,「大機組只能低負荷下執行,在很大程度上說是一種資源浪費。」

這一現象在我國其他地方亦十分普遍。且隨著六十萬、百萬千瓦等大容量火電機組的增多,矛盾只會愈演愈烈。

相比於小機組,百萬千瓦火電機組在調峰上具有劣勢。由於容量大,對於地方電網的影響也會更大。對於上馬大型火電專案,理應更為充分的研究和論證。

但我國的實際情況是,在較短的一段時間內,批准了大規模的百萬千瓦火電機組。

「在理想的狀況下,百萬千瓦火電機組應該是帶基本負荷的,不參與或少參於調峰,用容易調峰的中小機組。但是,在實際中考慮到多種因素是難做到的,如我國缺少靈活的燃機調峰機組,而新建大機組的調峰效能優於老舊的中小機組。」王志軒對記者表示。

「要保障電網安全穩定經濟執行,應當根據地區的負荷特性、能源資源的配置情況,合理配置容量大小不同的機組,而不是光有大機組。」

但現實是,我國在運大多數百萬千瓦火電機組都參與調峰,只能低負荷執行,大容量機組並沒有充分發揮其能耗、排放和效率的優勢,這就體現出電源規劃的不合理性。

另一方面,由於當前火電專案審批考慮的最大因素之一是機組的煤耗水平和環保水平。因此,大容量機組似乎更易獲得路條。

但王志軒認為,火電專案的審批,不應該只從節能、環保等角度考慮,而是需要在滿足節能、環保的基本要求下,考慮整體區域電力的平衡和安全性。不能光強調「上大壓小」,而把一些本來適合調峰的中小機組拆除,到最後又用大機組來調峰。中小機組可採取降低執行小時數的方法提高行業的整體節能減排效果。

此外,王志軒提出了另一值得考慮的問題,那就是目前我國火電廠正在形成「鎖定效應」。舉例而言,當美國頁岩氣取得大發展時,天然氣**充足,上馬大量的燃氣電廠剛好可以取代之前執行了幾十年的老火電機組。

但反觀我國,由於實行「上大壓小」政策,在這幾年中,大規模小機組被淘汰,又新建了大批容量頗大的火電機組,目前我國火電機組的平均服役年限只有

六、七年。如果未來我國的頁岩氣、天然氣或者其他新能源等獲得大發展,想要取代一部分火電裝機,會陷入「難以淘汰」的局面。

因為我國火電機組中,新建機組和大容量機組的佔比會越來越高,新的能源技術很難替換它們,一旦被替換,則浪費巨大。「到那種情況,小機組和老機組反而成為一種資源。」王志軒指出。

短時間上馬大規模百萬千瓦火電機組帶來的另乙個後遺症,則是機組出現技術和裝置硬傷難以解決,百萬千瓦火電機組的部分材料和關鍵裝置尚需從國外進口,國內材料研製和裝備製造水平也有待提高。

記者採訪的電廠均表示,目前,百萬千瓦火電機組的效率下降問題非常嚴重,部分原因是因為系統設計及啟動方式的不當,還在於所使用的材料難以承受使用壓力。

百萬千瓦火電機組由於爐膛容積大,爐膛內氣體分布不均,並且在低氧量情況下執行,在爐膛內產生還原性氣體,出現高溫腐蝕現象。且百萬千瓦機組爐內溫度和壓力都較高,爐內的金屬材料容易達到了極限值,極易產生氧化皮。

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