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一、電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
（一）電力行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型步伐明顯加快
截至2022年底，全國(guó)全口徑發(fā)電裝機(jī)容量256733萬(wàn)千瓦，其中非化石能源發(fā)電裝機(jī)容量127548萬(wàn)千瓦，比上年增長(zhǎng)14.0%，非化石能源發(fā)電占發(fā)電總裝機(jī)容量比重49.7%，比上年提高2.6個(gè)百分點(diǎn)。2022年，全國(guó)非化石能源發(fā)電量31443億千瓦時(shí)，比上年增長(zhǎng)8.6%，占總發(fā)電量比重36.2%，比上年提高1.7個(gè)百分點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2030年，非化石能源發(fā)電裝機(jī)占比將達(dá)到60%左右，非化石能源發(fā)電量占比接近50%，非化石發(fā)電量增量占全社會(huì)用電量增量比重達(dá)到90%左右。
（二）煤電發(fā)揮了電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)和負(fù)荷保障作用
2022年全國(guó)全口徑發(fā)電量86939億千瓦時(shí)，其中煤電50792億千瓦時(shí)，占全口徑發(fā)電量的58.4%。2022年全國(guó)21個(gè)省級(jí)電網(wǎng)用電負(fù)荷創(chuàng)新高，少數(shù)省份在部分用電高峰時(shí)段電力供需平衡偏緊，電力保供形勢(shì)嚴(yán)峻。國(guó)家高度重視并出臺(tái)一系列能源電力保供措施，有效緩解迎峰度夏和迎峰度冬期間部分地區(qū)供電緊張局面，守牢民生用電安全底線，煤電發(fā)揮了電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)和基礎(chǔ)保障作用。
（三）煤電節(jié)能減排成效顯著
截至2022年底，全國(guó)達(dá)到超低、超超低排放的煤電機(jī)組約10.5億千瓦，占煤電總裝機(jī)容量比重的94%。2022年，全國(guó)6000千瓦及以上火電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗300.7克/千瓦時(shí)，比上年降低1.0克/千瓦時(shí)；全國(guó)單位火電發(fā)電量二氧化碳排放約824克/千瓦時(shí)，比2005年降低21.4%；全國(guó)單位發(fā)電量二氧化碳排放約541克/千瓦時(shí)，比2005年降低36.9%。
截至2022年底，全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)（發(fā)電行業(yè)）碳排放配額（CEA）累計(jì)成交量2.30億噸，累計(jì)成交額超過(guò)104.75億元，其中，2022年合計(jì)成交量0.51億噸，合計(jì)成交額超過(guò)28.1億元，綜合成交均價(jià)55.30元/噸。電力碳減排取得顯著成效，全國(guó)碳市場(chǎng)建設(shè)扎實(shí)推進(jìn)。
（四）電力市場(chǎng)和新型電力系統(tǒng)建設(shè)積極推進(jìn)
2022年，全國(guó)各電力交易中心累計(jì)組織完成市場(chǎng)交易電量52543億千瓦時(shí)，比上年增長(zhǎng)39.0%，占全社會(huì)用電量的60.8%，比上年提高15.4個(gè)百分點(diǎn)，市場(chǎng)化程度進(jìn)一步提高，全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系建設(shè)取得重要進(jìn)展。隨著新能源占比逐漸提高，煤電逐步向基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)型，電源多元化發(fā)展成為電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的可靠保障。未來(lái)電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)多種新型技術(shù)形態(tài)并存的格局，大電網(wǎng)將長(zhǎng)期作為我國(guó)電網(wǎng)的基本形態(tài)，分布式微網(wǎng)將成為有效補(bǔ)充。
二、牢牢把握“雙碳”目標(biāo)重大任務(wù)，大力推動(dòng)煤電清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展
（一）完整、準(zhǔn)確、全面貫徹新發(fā)展理念
2020年9月22日，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)講話中提出“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)在2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”因此，立足以煤為主的基本國(guó)情，大力推動(dòng)煤炭清潔高效利用，積極推動(dòng)煤電節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動(dòng)”，發(fā)揮煤電對(duì)新能源發(fā)展的支撐調(diào)節(jié)和兜底保障作用；加快推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電，積極穩(wěn)妥發(fā)展水電、核電、生物質(zhì)發(fā)電等清潔能源，積極構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)綠色低碳高質(zhì)量發(fā)展。
為了鼓勵(lì)和促進(jìn)煤電行業(yè)健康發(fā)展，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策措施，如《國(guó)家發(fā)展改革委 國(guó)家能源局關(guān)于開(kāi)展全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)的通知》（發(fā)改運(yùn)行〔2021〕1519號(hào)）、《國(guó)家發(fā)展改革委 國(guó)家能源局關(guān)于建立煤電容量電價(jià)機(jī)制的通知》（發(fā)改價(jià)格〔2023〕1501號(hào)）兩個(gè)重要文件，為煤電行業(yè)的發(fā)展指明了方向。
（二）實(shí)事求是，因地因時(shí)升級(jí)改造和建設(shè)煤電機(jī)組
1.關(guān)于存量煤電機(jī)組
我國(guó)電力體制改革前及改革后初期建成投產(chǎn)的60萬(wàn)千瓦及以下煤電機(jī)組，除熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組外，其供電煤耗基本上高于310克/千瓦時(shí)，使用壽命已經(jīng)20~35年不等。對(duì)于這些老、舊、小機(jī)組，通過(guò)全壽命周期的安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等綜合評(píng)估，采取升級(jí)改造、關(guān)停和容量替代新建三種方式妥善解決。
（1）對(duì)于具備條件的煤電機(jī)組，進(jìn)行升級(jí)改造。通過(guò)節(jié)能提效、靈活性和供熱“三改聯(lián)動(dòng)”，使機(jī)組供電煤耗低于300克/千瓦、調(diào)峰能力達(dá)到30%額定功率或更低的，可以因地制宜、因廠施策進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造。
節(jié)能提效改造的主要途徑是汽輪機(jī)通流改造、鍋爐煙氣余熱深度利用和汽輪機(jī)冷端優(yōu)化改造、能量梯級(jí)利用改造，探索高溫亞臨界綜合升級(jí)改造等。供熱改造的原則是積極推動(dòng)區(qū)域長(zhǎng)距離供熱或者是替代能耗高、污染重的燃煤小熱電供熱機(jī)組。
（2）對(duì)于無(wú)法改造的機(jī)組，實(shí)施逐步淘汰關(guān)停，或通過(guò)容量替代新建清潔高效煤電機(jī)組。根據(jù)國(guó)家政策，符合能效、環(huán)保、安全等相關(guān)要求的機(jī)組，在無(wú)需原址重建、“退城進(jìn)郊”異地建設(shè)等情況下，可作為應(yīng)急備用電源發(fā)揮作用。
2.關(guān)于新建煤電機(jī)組
對(duì)于新建煤電機(jī)組，國(guó)家明確要求“除特定需求外，原則上采用供電煤耗低于270克/千瓦時(shí)的超超臨界機(jī)組”“不允許新建設(shè)計(jì)供電煤耗高于285克/千瓦時(shí)的濕冷機(jī)組、高于300克/千瓦時(shí)的空冷機(jī)組”。因此，在規(guī)劃和建設(shè)煤電項(xiàng)目時(shí)，盡可能做到：一是在機(jī)組選型時(shí)，宜采用60萬(wàn)千瓦超超臨界二次再熱機(jī)組或100萬(wàn)千瓦超超臨界機(jī)組或100萬(wàn)千瓦超超臨界機(jī)組二次再熱機(jī)組，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和科技創(chuàng)新，使機(jī)組在純凝工況下的設(shè)計(jì)供電煤耗達(dá)到260~265克/千瓦時(shí)，甚至更低；二是廠址宜選在沿海、沿江、沿鐵路運(yùn)輸線或具有熱用戶的經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，或者是煤電一體化、新能源基地配套項(xiàng)目；三是調(diào)峰能力至少達(dá)到30%額定功率，甚至更低；四是機(jī)組必須滿足全負(fù)荷脫硝和超低排放；五是鼓勵(lì)智能發(fā)電和智慧電廠建設(shè)；六是鼓勵(lì)預(yù)留CCUS場(chǎng)地或同步建設(shè)一定容量的CCUS。
三、國(guó)家“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”專項(xiàng)重大研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的實(shí)踐和效果
（一）項(xiàng)目的基本情況
科技部2017年度指南“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)中把“高效靈活二次再熱發(fā)電機(jī)組研制及工程示范”列入了國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃。
國(guó)家能源集團(tuán)委托江蘇公司牽頭，依托宿遷公司2臺(tái)66萬(wàn)千瓦超超臨界二次再熱機(jī)組項(xiàng)目，聯(lián)合上海電氣集團(tuán)、華東電力設(shè)計(jì)院、華北電力大學(xué)、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)等14家產(chǎn)學(xué)研用單位組織項(xiàng)目申報(bào)。經(jīng)過(guò)10個(gè)月的精心準(zhǔn)備和答辯評(píng)審，于2017年8月24日，獲科技部立項(xiàng)批復(fù)(國(guó)科高發(fā)計(jì)字〔2017〕39號(hào))。
（二）項(xiàng)目的主要目標(biāo)和任務(wù)
解決二次再熱機(jī)組全工況過(guò)程耦合匹配機(jī)理、汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)、通流及控制整體優(yōu)化設(shè)計(jì)以及二次再熱機(jī)組高效靈活測(cè)控理論和方法等關(guān)鍵問(wèn)題；突破高效靈活的二次再熱汽輪機(jī)及鍋爐設(shè)計(jì)等共性關(guān)鍵技術(shù)；建成66萬(wàn)千瓦二次再熱超超臨界機(jī)組，機(jī)組發(fā)電效率≥48%；推動(dòng)我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超超臨界二次再熱機(jī)組裝備制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)水平，為燃煤發(fā)電技術(shù)進(jìn)一步提升提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。
（三）項(xiàng)目實(shí)施情況和效果
經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組5個(gè)子課題14家研制單位和全體工程技術(shù)人員歷時(shí)5年的共同努力，攻克了一系列高效靈活二次再熱發(fā)電機(jī)組共性關(guān)鍵技術(shù)，核心設(shè)備和控制系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)自主可控，成功建成宿遷2臺(tái)66萬(wàn)千瓦高效靈活二次再熱發(fā)電機(jī)組示范工程，其能耗和發(fā)電效率創(chuàng)造了60萬(wàn)千瓦等級(jí)機(jī)組一系列世界之最：
額定工況下機(jī)組發(fā)電煤耗255.31克/千瓦時(shí)，發(fā)電效率48.11%。截止2023年10月，累計(jì)完成發(fā)電量315.08億千瓦時(shí)，供電煤耗266.62克/千瓦時(shí)，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)盈利能力，與全國(guó)60萬(wàn)千瓦等級(jí)機(jī)組完成值相比，減少二氧化碳排放量283.74萬(wàn)噸，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
該項(xiàng)目獲優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)、電力工程科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)電力優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)、中國(guó)安裝協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)等殊榮。入選國(guó)家“十三五”科技創(chuàng)新成就展。大大提升了我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超超臨界二次再熱機(jī)組理論研究和裝備制造技術(shù)水平，標(biāo)志著我國(guó)高效靈活二次再熱技術(shù)已領(lǐng)跑世界，對(duì)加快能源行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí),“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義，其社會(huì)效益十分顯著。
四、幾點(diǎn)思考和建議
在“雙碳”目標(biāo)和激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，煤電行業(yè)的發(fā)展應(yīng)秉持安全、清潔、低碳、高效、靈活、經(jīng)濟(jì)、智慧和全壽命的原則，建設(shè)新型電廠（能源樞紐）。
（一）關(guān)于選址。應(yīng)該綜合考慮燃料運(yùn)輸便捷，環(huán)保容量允許，離電力、熱力負(fù)荷中心近的沿海、沿江、沿鐵路運(yùn)輸線周邊區(qū)域或園區(qū)，或是煤電一體化、新能源基地配套項(xiàng)目。
（二）關(guān)于電廠功能和定位。應(yīng)該以城市或區(qū)域能源樞紐功能（具備綜合能源服務(wù)功能）來(lái)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)和定位，即要實(shí)現(xiàn)1（發(fā)電）+N（供熱、供汽、供氣，摻燒城市污泥、生物質(zhì)等）功能，不能把它規(guī)劃和設(shè)計(jì)成僅僅只有發(fā)電功能的電廠。
（三）關(guān)于機(jī)組高效性。應(yīng)選擇高參數(shù)大容量超超臨界一次或二次再熱機(jī)組，并根據(jù)機(jī)組全工況能耗分布特性和規(guī)律，開(kāi)展機(jī)組、系統(tǒng)、設(shè)備優(yōu)化和系統(tǒng)集成，如機(jī)爐匹配選型、主機(jī)參數(shù)選擇、最佳工況點(diǎn)選擇、輔機(jī)裕量選擇、緊湊型設(shè)計(jì)、煤種及適應(yīng)性研究等等。通過(guò)對(duì)標(biāo)目前同類型最先進(jìn)機(jī)組的煤耗、廠用電率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，依靠技術(shù)進(jìn)步和科技創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)再提升。
（四）關(guān)于機(jī)組靈活性。機(jī)組應(yīng)具備快速增減燃料、快速提升或降低燃燒率和快速補(bǔ)減水的能力。根據(jù)歐洲和國(guó)內(nèi)某些電廠的經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)采用100%容量送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、空預(yù)器、汽動(dòng)給水泵的設(shè)計(jì)和配置；采用大容量磨煤機(jī)側(cè)煤倉(cāng)設(shè)計(jì)和布置；主廠房采用緊湊型設(shè)計(jì)和地下設(shè)備布置；機(jī)組采用綜合一次調(diào)頻技術(shù)；采用先進(jìn)的現(xiàn)代控制理論和控制技術(shù)等，使機(jī)組的爬坡速率達(dá)到4%~5%/min，最低調(diào)峰能力達(dá)到20%~30%額定功率。
（五）關(guān)于清潔低碳環(huán)保。應(yīng)該從煙氣、廢水、無(wú)組織排放和噪聲、有害物治理等方面全方位全天候考慮，提倡去工業(yè)化設(shè)計(jì)，建設(shè)花園式電廠。機(jī)組應(yīng)能滿足全負(fù)荷脫硝、超低或超超低排放要求，廢水能實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放。視情況可以考慮采用CCUS部分脫碳或預(yù)留場(chǎng)地，沿海、沿江、沿河電廠可以考慮采用全封閉的螺旋卸船機(jī)卸煤，以減少對(duì)環(huán)境污染的影響。
（六）關(guān)于智慧電廠建設(shè)。可以采用現(xiàn)代測(cè)控理論和現(xiàn)代信息數(shù)字技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組智能發(fā)電和電廠智慧管理，真正做到減人增效，提高現(xiàn)代化管理水平。
（七）關(guān)于降碳新技術(shù)研究。根據(jù)實(shí)際情況，可以探索燃煤發(fā)電機(jī)組摻氨等燃燒技術(shù)研究和工程示范。
作者：俞基安，教授級(jí)高級(jí)工程師，畢業(yè)于大連理工大學(xué)。歷任國(guó)家能源集團(tuán)布連電廠廠長(zhǎng)、常州電廠黨委書(shū)記、宿遷電廠總經(jīng)理，江蘇公司副總經(jīng)理、一級(jí)業(yè)務(wù)總監(jiān)，上海公司黨委書(shū)記董事長(zhǎng)。負(fù)責(zé)建設(shè)的布連電廠榮獲“國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金質(zhì)獎(jiǎng)”，并被國(guó)家能源局授予“國(guó)家煤電節(jié)能減排示范電站”，宿遷二期項(xiàng)目榮獲“中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)”，并入選國(guó)家“十三五”重大科技成果展。