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我国火电厂能耗现状及节能潜力分析


节能降耗专栏

湖 南 电 力

第 28 卷/ 2008 年第 1 期

我国火电厂能耗现状及节能潜力分析
焦庆丰 , 朱光明 , 李 , 黄丕维 , 段学农 明 ( 湖南省电力公司试验研究院 , 湖南 长沙 410007) 摘 : 火电厂既是一次能源的消费大户 , 又是节能减排的重点生产企

业 , 对实现国家 要 节能减排目标具有举足轻重的作用 .从我国能源供需矛盾 ,火电厂主要能耗指标与世界 先进水平的差距及发电设备设计制造技术水平等方面 , 分析了火电厂节能降耗潜力 , 论 述了火电厂节能降耗对煤炭产业安全生产及环保减排的影响 .对提高节能减排意识 ,开 拓工作思路具有积极的指导作用 . 关键词 : 火电厂 ; 节能减排 ; 煤炭 ; 潜力 中图分类号 : TM621 文献标识码 : B 文章编号 : 100820198 ( 2008) 0120020204
Key words : t hermal power plant ; energy saving & pollution reducing ; coal ; potentialit y

Status quo of energy consumption and analysis of energy saving potentiality in China thermal po wer plants
J IAO Qing2feng , ZHU Guang2ming , L I Ming , HUAN G Pi2wei , DUAN Xue2nong ( Hunan Elect ric Test and Research Instit ute , Changsha 410007 , China)

Abstract : Thermal power plant s are not only t he main consumption depart ment of p rimary energy sources , but al so

flict , t he main energy consumption parameter differences in power plant s bet ween China and advanced develop ment

ing potential was analyzed , t he influence of power plant s energy saving and consumption reducing on safet y p roduction alization of nation' s policy.

1 前 言

节能减排是我国国民经济和社会发展的一项长 远战略方针 , 是贯彻落实科学发展观 ,构建社会主 义和谐社会战略思想的重大举措 .在 2007 年全国 节能减排工作电视电话会议上 , 中共中央政治局常 委 ,国务院总理温家宝强调 , "十一五"规划提出 的 2 个约束性指标是一件十分严肃的事情 , 不能改 变 , 必须坚定不移地去实现 .因此 , 深入开展节能 减排工作 , 实现我国 "十一五"节能减排目标 , 是 当前各级政府和各行各业一项十分重要而又紧迫的 中心任务 .

收稿日期 : 2007212211

of coal mine indust ry and environment protection and exhaust reduction was p resented , p roviding an active guide on re2

tion' s energy saving & pollution reducing target . Fro m t he perspective of energy resources supply and demand con2 count ries , and design and const ruction level of power generation equip ment , t he energy saving and consumption reduc2

t he key producing enterprises for energy saving & pollution reducing. They play an important role on f ulfilling t he na2

煤炭在我国一次能源生产和消费中所占比例一

直是 70 %左右 , 今后 30~ 50 年内 , 在我国一次能 源构成的主导地位不会改变 .2006 年我国能源消 费总量为 24. 6 亿 t 标准煤 , 其中原煤产量 23. 7 亿 t , 列世界第一位 , 发电及热电联产用煤总量约 12 亿 t , 占煤炭生产总量的 50 %以上 , 由此产生的二 氧化硫也超过了全国二氧化硫总排放量的一半 .以 煤炭作为燃料的火电厂既是一次能源资源的消费大 户 , 同时也是节能减排的重点生产企业 , 对实现国 家 "十一五"节能减排目标具有举足轻重的作用 . 但由于火电厂节能减排涉及的点多面广 ,设备及系 统复杂 , 涵盖专业多 , 具体包括煤 ,电 ,水 ,汽 ,

第 28 卷/ 2008 年第 1 期

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节能降耗专栏

油等所有电力生产环节及相关热力设备 .因此 , 火 电厂节能减排任务艰巨 , 技术要求高 , 而在普遍面 临电煤短缺及发电成本不断攀升的形势下 , 开展节 能降耗工作更加具有现实意义 .

单位废 水排 放量 0. 99 kg/ kWh , 比 2000 年 减 少
28. 3 % ; 粉煤灰综合利用率超过 60 % . 2. 3 "十一五" 期间电力节能减排任务更加艰巨

2 电力工业基本情况概述
2. 1 电力工业保持快速平稳发展 2006 年我国电力建设继续高速发展 , 新增电

我国 "国民经济和社会发展第十一个五年规划 纲要"提出 , "十一五"期间单位 GD P 能耗降低 20 %左右 ,主要污染物排放总量减少 10 %的约束 性指标 .2007 年 6 月国务院印发的《节能减排综 合性工作方案》 进一步明确了 2010 年我国实现节 , 能减排的目标任务和总体要求 .到 2010 年 , 万元 国内生产总值能耗将由 2005 年的 1. 22 t 标准煤下 降到 1t 标准煤以下 , 降低 20 %左右 ; 单位工业增 加值用水量降低 30 % ; 二氧化硫排放量由 2005 年 的 2 549 万 t 减 少 到 2 295 万 t ; 化 学 需 氧 量 ( COD) 由 1 414 万 t 减少到 1 273 万 t ; 全国城市 污水处理率不低于 70 % , 工业固体废物综合利用 率达到 60 %以上 .由此可见 , 火电企业节能减排 工作任重道远 .

源机组容量创历史最高水平 .继 2005 年全国电力 装机突破 5 亿 kW 后 , 全国电力装机再上新台阶 , 达到 6. 22 亿 kW , 同比增长 20. 31 % .同时随着首 批国产超超临界百万千瓦机组相继投运 , 标志着我 国电力工业技术装备水平和制造能力进入新的发展 阶段 . 从电力生产情况看 , 2006 年全国发电量达到 28 344 亿 kWh , 同比增长 14. 54 % .其中 , 水电发 电量 4167 亿 kWh , 约占全部发电量 14. 70 % , 同 比增长 5. 1 % ; 火电发电量 23 573 亿 kWh , 约占 全部发电量 83. 17 % , 同比增长 15. 3 % ; 核电发电 量 543 亿 kWh , 约占全部发电量 1. 92 % , 同比增 长 2. 4 % .
2006 年国家加快电源结构调整 , 优化节能环

3 我国能源资源现状及火电厂节能潜

力分析
3. 1 我国能源资源短缺 ,供需矛盾十分突出

保经济调度 , 陆续关停凝汽式燃煤小机组和老小燃 油机组 , 加大科学管理和技术改造力度 , 电力行业 节能降耗取得持续进展 .2006 年全国供电煤耗为 366 g/ kWh , 比 2005 年降低 4 g/ kWh .全国电力 工业保持快速平稳发展 , 为实现国民经济又好又快 发展提供了坚实的基础 . 2. 2 "十五" 期间电力节能减排见成绩 首先 , 全国供电煤耗由 392 g/ kWh 下降到 370 g/ kWh , 节约标准煤 3 500 万 t 以上 .其次 , 发电 技术取得重大突破 , 2006 年华能玉环电厂 ,华电 国际邹县电厂 2 台百万千瓦超超临界机组投产运 行 .第三 , 污染物排放得到初步控制 , 二氧化硫排 放量增长势头得到有效遏制 , "十五"期间二氧化 硫减排 243 万 t .截至 2006 年底 , 火电厂烟气脱硫 机组投运容量超过 1. 5 亿 kW ; 烟尘控制水平逐年 提高 , 由 1980 年的 16. 5 g/ kWh 下降到 2006 年的 1. 6 g/ kWh ; 氮氧化物控制取得进展 , 近年来新建 机组和一部分老机组采取了低氮氧化物燃烧技术 , 截至 2006 年底已投运脱硝机组容量约为 660 万
kW ; 单位发电量的废水排放量逐年下降 , 2005 年

我国地大物博 , 能源资源丰富 , 从能源资源绝 对量来看 , 位居世界第 3 位 , 仅次于俄罗斯和美 国 , 但我国有 13 亿多人口 , 人均能源资源仅居世 界第 88 位 .煤炭和水力资源人均拥有量相当于世 界平均水平的 50 % , 石油 ,天然气人均资源量仅 为世界平均水平的 1/ 15 左右 .我国煤炭资源较为 丰富 , 但 具 有 经 济 性 可 开 采 的 储 量 不 足 , 预 计 2010 年原煤供需缺口约 5 亿 t , 2020 年供需缺口 13 亿 t ; 我国石油产能增长有限 , 预计 2010 年供 需缺口 1. 2~ 1. 7 亿 t , 2020 年供需缺口 2. 5 ~ 3. 3 亿 t ; 预计我国天然气 2010 年供需缺口 300 亿 m3 , 2020 年供需缺口约 700 亿 m3 ; 当前水资源短缺已 经成为制约我国经济和社会发展的一个重要因素 . 我国早已成为世界石油消费大国 , 进口石油数 量逐年增加 , 2005 年我国石油消费达到 3. 18 亿 t , 对外依存度 42. 9 % ; 2006 年我国石油消费 3. 4 亿 t , 而到 2020 年我国成品油需求量将达到 5 亿 t . 2004 年我国进口石油花掉 430 多亿美元 , 2005 年 花掉 500 多亿美元 .目前 , 能源供需矛盾相当突 出 , 一是发电标煤单价已超过 600 元/ 吨 , 且还呈 上涨趋势 ; 93 号汽油已在 5 元/ L 以上 , 直逼老百 · 12 ·

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第 28 卷/ 2008 年第 1 期

姓食用油水平 ; 二是 2001 年以来的厦门 ,长沙以 及秦皇岛煤炭定货会上 , 供需双方围绕电煤涨价的 争论非常激烈 , 每次都是不欢而散 .因此 , 坚持资 源节约型的电力工业可持续发展战略是必然选择 . 3. 2 主要能耗指标与世界先进水平差距较大 目前 , 我国火电厂平均供电煤耗 ,输电线损 率 ,火电厂平均装机耗水率比世界先进水平分别高 出 30 ~ 40 g/ kWh , 2. 0 % ~ 2. 5 % , 30 % ~ 40 % , 为此全国一年发电要多消耗标准煤约 1. 2 亿 t ,电 量 350 亿 kWh ,水 15 亿 m3 , 相当于每年损失 1 个 中等规模省份的用电量和 1 座巨型水库 .可见我国 火电厂主要能耗指标差距较大 , 能源浪费严重 , 经 济损失惊人 . 另外 , 火电机组结构不合理 , 中低压参数机组 比例大 , 发 电 设 备 技 术 相 对 落 后 .2002 年 全 国 6M W 及以上的火电机组 4670 台 , 总容量为 2. 567 亿 kW , 平均单机组容量仅为 55M W , 300MW 及 以上机组占总容量的 41. 7 % .高效率的超临界机 组只有 12 台 608 万 kW , 只占火电总装机容量的 2. 4 % , 而美国 ,日本 ,俄罗斯已占 50 %以上 .到 2006 年底 , 也仅有 47 台 2768 万 kW 超 ( 超 ) 临 界发电机组投入运行 . 在我国同期同等级容量的国产机组供电煤耗与 进口机组也有不同程度的差别 , 国产 300M W 等级 机组比进口亚临界机组高 4 ~ 12 g/ kWh , 比进口 超临界机组高 15 ~ 20 g/ kWh ; 国产 600M W 等级 机组比进口亚临界机组高 20 ~ 23 g/ kWh , 比进口 超临界机组高 28 ~ 39 g/ kWh .由此可见 , 在生产 管理机制与运行水平等相同的条件下 , 所产生的供 电煤耗差值主要是由于我国发电设备设计制造技术 相对落后或不完善造成的 , 因此 , 不断提高国产大 型发电设备整套设计制造技术水平 , 是实现发电企 业节能目标的重要基础 . 3. 3 湖南省火电厂主要能耗指标有待提高 2006 年 湖 南 省 各 火 电 厂 累 计 完 成 发 电 量 376. 31亿 kWh , 较 2005 年多发 50. 64 亿 kWh , 全 年平均供电煤耗为 358. 85 g/ kWh , 较 2005 年同比 降低 8. 14 g/ kWh .以 300M W 机组为例 , 湖南某 发电公司共计 8 台 300M W 机组 , 2006 年各机组 平均供电煤耗 347. 26 g/ kWh , 均未达到设计供电 煤耗水平 , 平均高出 8 %左右 . 该公司 2 台国产 600M W 超临界机组 , 2007 · 22 ·

年 1 季度平均供电煤耗 319. 93 g/ kWh , 设计供电 煤耗 306. 8 g/ kWh ; 这 2 台 600 M W 机组能耗分 析和诊断 期间 的反 平衡 供 电 煤 耗 分 别 为 325. 75 g/ kWh ,324. 78 g/ kWh . 该公司 2 台国产 600M W 亚临界机组 , 2007 年 1 季度平均供电煤耗 333. 18 g/ kWh , 设计供电 煤耗 316. 8 g/ kWh ; 这 2 台 600M W 机组能耗分析 和诊 断 期 间 的 反 平 衡 供 电 煤 耗 分 别 为 334. 99 g/ kWh ,337. 18 g/ kWh . 3. 4 全国同类型火电机组能耗水平 2006 年全国 300M W 级火电机组平均供电煤 耗为 338. 2 g/ kWh , 其中国产机组 339. 7 g/ kWh , 进口机组 330. 8 g/ kWh ; 全国 600M W 级火电机组 平均供电煤耗为 325. 6 g/ kWh , 其中超临界机组 317. 6 g/ kWh , 亚 临 界 机 组 328. 9 g/ kWh .2006 年全国五大发电集团同类型火电机组供电煤耗 , 华 能 ( 500 ~ 700M W) : 320. 7 g/ kWh ; 中电投 ( 600 ~ 630M W ) : 329. 0 g/ kWh ; 大 唐 ( 500 ~ 600M W) : 337. 8g/ kWh ; 国电 ( 600M W) : 329. 8
g/ kWh ; 华电 ( 600M W) : 328. 2 g/ kWh . 2006 年国内运行水平最好的是上海外高桥第

二发电厂 2 台进口 900M W 超临界燃煤发电机组 , 分别于 2004 年 4 月 20 日和 9 月 22 日投入商业运 行 .2005 年和 2006 年发电量分别为 110 和 107 亿 kWh , 占到当年上海全年发电总量的 20 % , 2006 年度平均供电煤耗为 306. 9 g/ kWh , 达到同期全 国最低水平 .2007 年华能玉环电厂国产 1 000 M W 超超临界燃煤发电机组供电煤耗为 283. 2 g/ kWh .

4 火电厂节能降耗综合效果分析
4. 1 节能预期的总体效益可观

煤炭资源的过度消耗 , 既是浪费国家能源资 源 , 又会造成巨大的经济损失 .与世界先进水平相 比 , 目前我国 1 年发电及热电联产多耗标准煤约 1. 2 亿 t , 如按市价每吨标煤 600 元计算 , 直接经 济损失就是 720 亿元人民币 , 经济损失数额之巨让 人触目惊心 .即使减少 20 %的能源浪费 , 全国每 年就可避免经济损失 140 多亿元 , 相当于 3 座装机 容量为 2 × 660 M W 超超临界机组的现代化大型火 电厂的投资总额 . 湖南某发电公司 2007 年 1 ~ 11 月份累计发电 量 233. 2 亿 kWh , 供电煤耗为 350. 14 g/ kWh , 与

2008No . 1

HUNAN EL EC TRIC POW ER

Vol . 28

去年同比下降了 11. 66 g/ kWh , 共节约标煤 27. 2 万 t , 按标煤单价 600 元/ t 核算 , 则节约发电成本 1. 63 亿元人民币 .由此可见 , 火电行业节能降耗 的经济效益十分可观 . 4. 2 节能对减排促进作用明显 火电行业是二氧化硫排放的主要来源 , 《现有 燃煤电厂二氧化硫治理 "十一五"规划》规定 , 到 2010 年现有燃煤电厂二氧化硫排放总量将由 2005 年的 1300 万 t 下降到 502 万 t , 下降 61. 4 % . 目前火电厂脱硫设备效率一般为 95 % 左右 . 湖南某发电公司的 2 台国产 300 M W 亚临界机组 ,
2007 年 1 ~ 11 月 燃 煤 低 位 发 热 量 平 均 18 300 kJ / kg ,含硫量平均为 1. 42 % , 燃煤最高含硫量为 3. 0 % . 在这种燃煤条件下 , 按该公司节约 27. 2 万 t

甚至是矿工的鲜血和生命 , 如果每年发电多消耗的 煤炭节约下来 , 就可以避免或减少几十起煤矿事 故 , 可挽救或少牺牲几百名矿工兄弟的生命 .

5 结束语
随着我国节能法律法规体系和市场经济体制的 不断完善 , 发电企业依靠结构调整 , 是节能减排的 根本途径 ; 依靠科技进步 , 是节能减排的关键所 在 ; 依靠加强管理 , 是节能减排的重要措施 ; 依靠 强化法制 , 是节能减排的重要保障 ; 依靠深化改 革 , 是节能减排的内在动力 ; 依靠全员参与 , 是节 能减排的社会基础 . 节能技术监督是火电厂节能降耗的重要基础 , 要坚持 "以质量为中心 ,以标准为依据 ,以计量为 手段"的原则 , 建立健全质量 ,标准 ,计量三位一 体的技术监督体系 , 对影响发电设备安全经济运行 的重要参数 ,指标进行监督评价 ; 研究探索科学的 能耗测试分析和节能管理方法 , 从管理 ,设备 ,技 术等多方面开展节能降耗工作 , 加强电力生产全过 程能耗分析及节能措施研究 , 逐步使电 ,煤 ,油 , 汽 ,水的消耗率达到最佳水平 , 不断提高发电设备 效率 , 降低机组能源消耗水平 , 实现企业节能减排 目标 , 促进企业与社会同步和谐发展 . 参 考 文 献

标煤计算 , 脱硫设备运行时 , 可减少二氧化硫排放 量 565 t , 在未上脱硫设备的情况下 , 则可减少二 氧化硫排放量多达 1. 13 万 t .可见火电厂节能对减 排的促进作用 . 4. 3 节能对煤炭行业安全生产有促进作用 实际上 , 从煤炭生产到电力生产再到电力销 售 , 是一条能源转换链 , 煤炭的产量和质量对电力 生产有着最直接 ,最重要的影响 , 电力生产对煤炭 的过量需求 , 还隐含着上游产业 — 煤炭行业的安全 问题 . 2004 年我国煤炭产量约 16 亿 t , 居世界首位 , 同时我国煤矿事故死亡人数 , 远远超过世界其他产 煤国家煤矿事故死亡总数 , 安全生产形势相当严 峻 , 2004 年全国煤炭系统死亡人数为 6 270 人 , 平 均每百万吨煤死亡人数是 3. 9 人 .2002 年至 2005 年煤矿事故死亡人数平均每年 6 282 人 , 平均每年 一次死亡人数 10 人以上特大事故有 50 起 , 平均每 年一 次 死 亡 人 数 30 人 以 上 特 重 大 事 故 有 8 起 , 2005 年 2 月 14 日 , 辽宁孙家湾煤矿的一次矿难就 死亡 214 人 .有关安全专家明确地指出 , 我国煤炭 系统矿难频发的祸首为严重超产 , 其中 1/ 3 产量无 安全保障 .相当一段时间以来是小矿出小事 , 大矿 出大事 .在我国煤炭不但饱含着煤矿工人的汗水 ,

〔 〕中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要 1
( 十届全国人大第四次会议批准 , 2006 年 3 月 14 日) .

〔 〕湖南省电力公司试验研究院 1 大唐湖南公司 2007 年 - 2010 年 2 火电厂节能减排规划及措施研究 〔 〕1 2007 , 12. R 〔 〕中国的能源状况与政策 . 2007 , 12. 3 〔 〕黄其励1 我国清洁高效燃煤发电技术 〔 〕 清洁高效燃煤发电 4 A . 技术协作网 2007 年会论文集 〔 〕1 2007 , 11. C

作者简介 :

) 焦庆丰 (1959 - , 男 , 教授级高工 , 湖南省电力公司试验研究

院院长助理兼副总工程师 , 主要从事火电厂节能降耗 ,大 型火电机组安全经济运行 ,劣质煤优化燃烧 ,锅炉受热面 防爆防漏及锅炉安全性能检验等技术工作 .

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