旧能源新方法IGCC规模化发展尚待时日

世界舆论均认同,中美两国的能源合作被看作是应对气候变化的重要之举。业内专家表示,从两国能源资源禀赋和能源消费结构看,清洁煤利用技术可能是双方合作的首选。

在石油趋于匮乏的“能源峡谷”时期,全球都在支持开发清洁、高效和综合利用煤炭的“清洁煤”(Clean Coal)计划,借以落实高效、清洁的大规模电力和热力供应。而其中位居要津的无疑是IGCC(整体煤气化联合循环发电技术)。

IGCC作为“旧能源、新方法”, 是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统,即整体煤气化联合循环发电系统。世界上很多专家认为,这种发电系统很有可能逐步取代现有常规蒸汽电站,成为燃煤发电技术的一个主要发展方向,七十年代中后期,美国有关科技、企业界纷起响应,一时有全面开花之势。直到2004年,IGCC正式来到中国,得到实质性的发展。

2005年,中国华能集团公司(以下简称“华能集团”)联合8家大型发电、煤炭和投资企业共同组建绿色煤电有限公司,旨在推广IGCC发电技术。

2007年,天津市政府和华能集团签署建设2台40万千瓦IGCC机组的合作协议,预计2009年投入运行。

2008年5月底,鄂尔多斯市与中国神华能源股份有限公司(以下简称“神华集团”)签署合作协议,决定开发建设大规模IGCC项目工程。

IGCC的优势——零排放、利用高

同样都属于煤基发电,为什么很多专家却多次提出要重点发展以煤气化为龙头的多联产系统? 对于这个问题,中国电器工业协会常务副会长邢玉久的回答简单而肯定:“因为IGCC发电系统接近零排放(二氧化碳的近零排放),对煤基的利用率能达到95%。”

毋庸置疑,IGCC是一种商业应用前景非常广泛的洁净煤发电方式,也是 “绿色煤电”的核心技术之一。邢玉久补充道:“与其他的清洁煤发电方式,如超超临界、CFB锅炉等相比较,IGCC最显著的特点就是在煤气化的基础上,更易实现二氧化碳的分离和处理。”因此发电效率更高,污染物排放量更小,耗水量更低,建设周期也更短,比较容易实现商业化、大型化运行。

目前,我国仍以直接烧煤发电为主,排放出大量的二氧化碳,而且还存在热效率较低的现象。自《京都协议》施行后,作为二氧化碳排放大国,中国减排压力很大。业内专家也已经意识到,直接烧煤发电的路线会越走越窄。而IGCC发电系统可以在合成气体后,未燃烧之前提纯二氧化碳,排除二氧化硫和氮气,比直接燃烧煤要干净很多。而提取的二氧化碳还可以得到有效利用,比如用于强化石油开采,可以提高石油采收率一两个百分点;也可用于煤层气的开采等。

事实上,IGCC系统可使电厂营运商利用诸如煤炭的低成本燃料获得接近于天然气的环境表现。据了解,世界近期正在进行和计划的近零排放电站项目包括美国的未来电力、中国的绿色煤电、日本的鹰项目、澳大利亚的零排放发电等等,在治理二氧化碳排放方面都选择了IGCC作为基础。

IGCC在国外——重视高、资助大

据华能集团提供的资料显示,自1972年德国的斯蒂克电厂生产出世界第一台IGCC以来,特别是1984年后世界上真正试运成功的第一座IGCC电站美国Cool Water IGCC,以及1987年美国投运至今的LGTI工程的成功示范,使得全世界对于IGCC将成为21世纪洁净、高效的新一代燃煤发电技术充满信心。

美国一直十分重视清洁煤发电技术的研究开发,在超超临界发电技术和IGCC发电技术之间选择了后者。从1985年到2000年期间,先后建成了5座IGCC示范电站。美国能源部对IGCC示范电站的资助比例均在50%以上,甚至有的高达80%。所有美国的IGCC示范项目均采用美国本土的技术,通过政府的支持和示范项目的带动实现技术的发展。

在欧盟,1994年和1997年分别建成荷兰Buggenum(253MW)和西班牙Puertollano(300MW)两座IGCC电站并投入运行。其IGCC电站所采用的技术也全部来自欧盟国家。从技术的角度看,欧洲的IGCC示范电站技术更先进,政府对其支持力度大,这些都是欧洲煤气化技术和燃气轮机技术发展的坚实保障。

在日本,IGCC技术的发展始终走的是一条自主研发的道路。从煤气化技术到燃气轮机技术,在政府和企业的共同努力下,取得了较大的进展。目前,日本正在建设一座250MW空气气化的IGCC示范电站,预计2009年投入运行。

世界各国都已经认识到,积极发展IGCC技术,是减排二氧化碳,建设资源节约型、环境友好型社会的迫切需要。据记者获悉,目前世界上已建、在建和拟建的IGCC电站约30座,总容量超过820万千瓦。IGCC已经是世界能源界关注的一个焦点。

IGCC在中国——起步晚、瓶颈多

中国开始认识和研发IGCC,一点也不晚,但是由于某种原因,一直逡巡徘徊,不知所从。

IGCC在国内真正得到发展,应该起源于2004年华能集团率先提出的“绿色煤电”计划。该计划旨在开发大幅提高煤电效率、实现污染物和二氧化碳近零排放的燃煤电站,以应对全球气候变化,实现可持续发展,同时也为形成自主知识产权的IGCC技术并大规模商业化运行起到很大的推动作用。

随着华能集团IGCC示范电站项目的实施,国内几大电力集团也开始独立发展IGCC项目。2006年8月30号,大唐国际发电股份有限公司与沈阳市签订合作协议,准备在沈阳化学工业园区投资建设整体煤气化联合循环发电项目;中国华电集团公司也已经开始了IGCC发电项目的建设,目前正在建设的是杭州半山20万kWIGCC电站项目;神化集团有限责任公司则与浙江省温州市政府签署了开发煤基多联产IGCC项目的“合作框架协议”,计划在洞头建设一个高效、环保、先进的洁净煤发电与化工综合开发项目;中广核集团成员公司中广核能源公司与东菀电化实业股份有限公司在东菀签署IGCC发电项目合作协议,项目计划计划于2008年下半年开工2011年全部建成投产。当前,山西潞安集团、同煤集团等也都在运作煤气化产业。

然而,亚化咨询有统计数据显示,目前,我国的煤化工和石油化工行业已经建成的IGCC多联产项目仅有两个,还有四个项目仍旧处于在建或拟建阶段。

中国推广IGCC技术的力度也很大,可为什么到现在还处于建设试产过程中?神华集团科研部项目主管毛亚林告诉记者:“因受技术成熟性的制约,加上有些设备受制于国外,IGCC项目工程的造价都在上百亿元的水平,走向规模化利用还需要一段路程。”

设备造价过高以及部分关键技术国产化问题一直是阻碍IGCC的发展瓶颈,由于上述原因,同时也造成上网电价偏高、机组运行的可靠性偏低等问题。可想而知,“投资和运行服务成本居高不下也是必然。”毛亚林分析说。

有数据显示,IGCC电厂的成本电价远远高于火电厂,仅电厂建设成本就高出很多。2006年时,火电厂的建设成本是4000元/千瓦,而IGCC电站的建设成本就达到了1000美元/千瓦,是火电厂的2倍多。而从2007年开始,由于原材料涨价引起发电设备价格的大幅上涨,燃气轮机等设备价格甚至翻番,IGCC电站建设成本又有了大幅上升。

在发展IGCC技术过程中,与国外相比,中国在政策与资金的资助问题上还远远不够。曾有一位业内专家在提到中国能源战略时告诉记者:“中国的能源领域始终说不上什么战略部署,短期政策也少有章法。”对于IGCC,亦是如此,缺乏一个详细具体的发展战略和资助政策。

尽管我国已将IGCC发电与多联产技术研发项目列入了国家中长期科技发展规划,并在“十一五”期间作为国家863计划的重大项目立项;“十一五”发展规划纲要也明确提出“启动IGCC电站工程”。但据记者了解,到目前为止,国内所有的IGCC项目中通过国家发展与改革委员会审批的为数极少。业内人士分析,审批迟缓的原因,或与造价昂贵、运行可靠性等有关。

也有业内专家指出,IGCC不存在障碍性的技术难题,开发高能效、低成本的关键技术,打破技术垄断即加快自主技术的工程化是降低IGCC造价的有效手段。只有国内真正实现主要设备的国产化和批量化,打破国际上对核心技术的垄断,才能真正降低IGCC的造价。

对于IGCC的发展速度,邢玉久并不是很看好,他认为,IGCC虽是火电领域未来的一个发展方向,但在我国的发展不会很快,其替代汽轮机电站,形成规模化发展,还需要一定时日。

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