发电领域低碳转型新技术-40页_3mb

发电领域低碳转型新技术总结

核心内容

发电领域低碳转型是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要路径。当前，全球能源电力发展呈现化石能源清洁化、清洁能源规模化、多种能源综合化趋势。各国纷纷制定相关政策和战略，推动电力系统低碳转型，中国也明确了碳达峰、碳中和目标，并在电力发展与技术转型方面采取了一系列措施。

主要观点

• 全球趋势：到2050年，化石能源消费占比将降至20%，非水可再生能源占比将上升至60%，电力在终端能源消费中的占比将超过50%。
• 各国战略：
  • 美国：通过《清洁能源革命和环境正义计划》，计划在2030年实现零排放车辆，2035年电力部门碳中和，2050年达到净零排放。
  • 欧洲：以低碳经济为目标，2050年太阳能发电及风电将占终端能源需求的50%，并已启动退煤计划。
  • 日本：由于能源资源匮乏，重视可再生能源发展，2050年计划实现50%~60%发电量来自可再生能源。
• 中国战略：明确碳达峰、碳中和目标，推动电力行业低碳转型，加快可再生能源发展，同时推进煤炭清洁高效利用与CCUS技术发展。

关键信息

一、能源电力发展现状及趋势

• 2020年，中国发电装机容量22亿千瓦，非化石能源装机占比43%；发电量7.6万亿千瓦时，非化石能源发电占比32%。
• 2030年，非化石能源发电装机预计达到24.87亿千瓦，占比65.4%；2050年预计达到65.9亿千瓦，占比88.1%。
• 电力行业累计减少碳排放185.3亿吨（2006-2020年）。

二、发电领域低碳转型技术

1. 煤炭清洁高效发电

• 问题挑战：燃煤机组灵活性不足，老机组效率低，进一步提升效率面临技术挑战。
• 发展方向：
  • 灵活智能燃煤发电：提升变负荷速率至5%/min，负荷变化范围20%-100%，开发智能控制系统。
  • 超高参数超超临界燃煤发电：推进650-700℃等级机组，目标净效率不低于50%。
  • 新型高效燃煤发电系统：研究超临界CO₂发电、IGCC和IGFC技术，提升效率、降低煤耗。
  • CCUS技术：重点研发低成本碳捕集技术，目标碳排放强度≤450g/kWh，推广CO₂驱油、封存与监测技术，拓展CO₂化工利用等途径。

2. 可再生能源发电

• 水电：已形成全产业链能力，但需优化布局以减少生态影响。
• 风电：具备大功率机组制造能力，但需提升设计软件、海上漂浮式机组等技术。
• 太阳能发电：光伏产业技术领先，但光热发电仍需提升系统设计和材料制造能力。
• 其他可再生能源：
  • 地热发电：需加强地热开发技术，推动干热岩梯级综合利用。
  • 海洋能发电：技术成熟度低，需加强设备防腐、能量俘获等关键技术研究。

3. 核能

• 现状：第三代压水堆技术领先，部分第四代反应堆研发走在世界前列。
• 发展趋势：推进超高温气冷堆、核能制氢等技术，实现工业示范应用，加强核燃料循环与核安全技术研究。

4. 先进储能

• 现状：2019年全球储能装机184.6GW，中国占17.6%。
• 发展趋势：
  • 物理储能：发展抽水蓄能、压缩空气储能等。
  • 电化学储能：锂离子电池主导，推动多种技术路线并行发展。

5. 氢能

• 现状：我国制氢规模居世界首位，但以“灰氢”为主，制约可持续发展。
• 发展趋势：
  • 发展绿氢，推动电解水制氢、煤制氢+CCS、工业副产氢等技术。
  • 储运路径包括高压气态、液态、管道、有机液体等。
  • 加注模式包括合建站、在站制氢、一体站等，推动氢能基础设施多元化发展。

国家能源集团低碳转型实践

1. 国家能源集团概况

• 成立于2017年11月，拥有煤炭、火电、新能源等八大业务板块，资产规模达1.8万亿元，位列2021年世界500强第101位。
• 在煤炭、火电、风电、煤制油化工等领域处于世界领先地位。

2. 电力低碳转型形势

• 火电占集团碳排放总量的86.5%，煤化工占9.1%。
• 新能源装机占比不足30%，需加快替代化石能源。

3. 电力低碳转型实践

• 高效灵活燃煤发电：
  • 推出泰州电厂、宿迁电厂高效低排放二次再热机组，实现智能控制系统国产化。
  • 获得“中国电力科学技术进步一等奖”。
• 新能源替代化石能源：
  • 加大风电和光伏开发，成立100亿元新能源产业投资基金。
  • 发展风光储综合能源系统，推动海上风电、光伏建筑一体化等技术。
• 聚焦零碳新兴产业技术：
  • 发起中国氢能联盟，打造如皋加氢站，建设风光耦合制-储-输-用氢系统。
• 大力推进CCS/CCUS技术发展：
  • 鄂尔多斯煤制油化工CCS示范项目，年封存CO₂ 10万吨。
  • 锦界电厂15万吨/年燃烧后碳捕集示范，实现CO₂捕集率>90%。
  • 泰州电厂50万吨/年CO₂燃烧后捕集项目，实现CO₂纯度>99%。

总结

国家能源集团在推动电力低碳转型方面，积极布局高效燃煤发电、新能源发展、氢能产业、CCUS技术等关键领域，致力于实现清洁高效、灵活智能、安全可靠的电力系统。通过技术创新与示范应用，集团正在为实现“碳达峰、碳中和”目标做出重要贡献。