一、共同点
绿色煤电计划和美国未来电力项目的核心内涵和总的发展方向是一致的,都是为了提高煤电转化的能效、实现近零排放。
两者都代表了煤电技术的发展方向,涉及的工艺系统和关键技术都是世界能源领域研发的热点和难点。
2005年10月,华能加入未来电力企业联盟,参与美国未来电力的具体实施,这将对绿色煤电技术的研发和实施起到积极的促进作用。
二、区别
(一)出发点不同
首先,美国未来电力项目强调其国内的煤炭资源来确保能源的安全供应,尤其是在近年来油气价格高企的形势下。而煤炭一直是我国的主要能源,绿色煤电计划致力于如何实现煤炭资源的高效、清洁和综合利用。
其次,未来电力显示了美国在二氧化碳减排、应对气候变化上所做的努力,缓解了美国由于未签署《京都议定书》而受到的压力和指责。我国是发展中国家,尚无减排二氧化碳的义务,即使将来捕集二氧化碳,也是以先利用为主(作为产品出售),而不是直接埋存到地下。
再者,未来电力将为美国设想的“氢能经济”提供氢气,同时为将来的二氧化碳埋存作技术储备,以利于其技术输出和技术贸易。而“氢能经济”在我国的发展还在探索之中,绿色煤电的出发点是为我国提供可持续发展的煤电技术,为国家提供安全、可靠、清洁、廉价的电力能源。
(二)技术基础不同
美国未来电力项目是美国至上世纪80年代以来开展的一系列清洁煤技术示范项目中的一环,起着承前启后的作用,如图所示:
美国在5轮CCTDP示范项目中有4个IGCC示范电厂,这4个IGCC电厂的投资占整个CCTDP项目52亿美元总投资的35%;2004年CCPI项目又选定了2个大型的IGCC示范示范电厂,总投资约25亿美元。可以说,从20世纪90年代至今,美国已经积累了大量的煤气化发电的技术集成、运行和管理经验,而这正是其实施未来电力项目的技术基础。
同时,美国未来电力项目并不是一个孤立的示范项目,美国能源部批准了一系列的相关技术改进和研发项目,以支持未来电力项目的顺利实施,如能源部和企业界在PSDF试验电厂合作的一系列技术集成示范项目(这些项目已累计投资2.77亿美元),能源部2005年9月刚批准的一批先进燃气轮机研发项目(总投资1.3亿美元),以及二氧化碳埋存研发计划等等,将来可能还会有其他的技术支撑项目。
同美国相比,我国目前的技术水平还有一定的差距,主要包括关键技术和系统集成两个方面,具体分析如表所示:
技术方面 |
主要差距 |
关键技术设备 |
- 水煤浆气化炉:规模约1000吨/级,比国外的容量小,05年刚开始工业应用,尚需长时间的运行检验
- 干煤粉气化炉:已完成中试规模的试验
- 大型燃气轮机:天然气联合循环电厂打捆招标后,可与国外大公司合作生产,但没有设计能力,不掌握大型燃机燃用煤气和富氢气体等关键技术
- 燃料电池:实验室研发阶段,差距较大——美国在IGCC电厂已集成2 MW的MCFC,以煤气为燃料;而我国目前只有kW级,以天然气为燃料,没有中试级试验电站
- 煤气净化、空气分离、制氢、余热锅炉和汽轮机等环节具有一定规模的设计、生产和制造能力,已经国产化
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系统集成 |
- 没有上述关键技术的集成示范,即没有IGCC示范电厂,缺乏相应的运行和管理经验。
- 没有燃料电池发电技术的中试级试验电站;
- 没有二氧化碳埋存的集成经验:美国从煤气化厂中回收CO2用于强化石油开采已有20多年的商业运行经验,我国中石油等公司刚开始提倡这一技术;
- 不过国内化工行业(合成氨和甲醇)已通过技术引进,建成了相当规模的基于煤气化的煤化工厂,具有一定的经验,可以借鉴
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发展绿色煤电的主要技术差距
(三)侧重点不同
由于绿色煤电和美国未来电力出发点不同,技术基础也存在一定的差距,因此两者的侧重点也就有所不同。
美国未来电力主要侧重于进行IGCC发电技术和二氧化碳捕集和埋存技术的商业化集成示范;联产的氢气作为“氢能经济”的交通燃料。
而绿色煤电的侧重点是:分步实施,在研发过程先形成一批IGCC关键技术,最终开发成功绿色煤电示范机组及二氧化碳处理技术。
干煤粉气化技术的国产化:依托西安热工院的技术实力,研制具有自主知识产权的大容量干煤粉气化炉,形成完备的设计、制造和优化能力。
关键技术合作研发,促进国内技术进步,推动国产化进程:由于华能绿色煤电是企业主导的研发项目,本着“有所为有所不为”和实事求是的原则,因此应和国内外的企业和科研机构展开广泛的合作或进行联合研发、示范,并争取国家资助或组织力量进行科研攻关,这样才有助于绿色煤电计划的顺利实施。这些技术包括膜分离制氧、煤气净化、膜分离制氢、氢气燃机、燃料电池发电、二氧化碳利用及埋存技术等商业化集成示范:由于我国目前没有IGCC示范电厂,而IGCC是发展绿色煤电的基础和前提,因此应首先进行一定规模的IGCC商业化示范引进和自主开发相结合,以获取相应的经验,促进煤气化等关键技术的研发;在此基础上,进行电力、氢气联产或二氧化碳回收利用的集成示范;随后集成一定规模的高温燃料电池发电模块,进一步提高发电效率。
(四)组织形式不同
美国未来电力项目是美国能源部主导的示范项目,主要的煤炭、发电公司组成未来电力企业联盟,负责具体的实施工作;GE/Siemens、康菲石油公司COP、Air Product等大型企业和科研院所做技术后盾。项目投资采用政府/企业分摊的型式,政府投资占大头,属于非盈利性质。
绿色煤电计划是中国多家能源、投资企业共同倡导并积极推动的煤电技术升级计划,将借鉴美国未来电力项目的经验,联合科研院所等机构,在政府的支持下,共同为我国电力工业的技术进步做出贡献。绿色煤电计划以企业投资为主,争取国家经费,相关基础研发争取国家科技项目的支持。
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