智慧方案發(fā)電領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型新技術(shù)_第1頁
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文檔簡介

發(fā)電領(lǐng)域低碳轉(zhuǎn)型新技術(shù)

世界能源發(fā)展趨勢:化石能源清潔化、清潔能源規(guī)?;?、多種能源綜合化

BP預(yù)測,

2050年占比下降到,非水可再生能源占比上升到,

終端能源消費中占比增至

以上來源:BP《

展望2020》電力在2024年?重返

《巴黎協(xié)定》?花費至少4900億美元促進技術(shù)發(fā)展2030年?確保新銷售的輕型和中型車輛100%達到零排放?為所有新的商業(yè)建筑制定凈零排放標(biāo)準(zhǔn)2035年?使美國電力部門實現(xiàn)碳中和?建筑部門碳足跡減少50%2050年?

確保美國實現(xiàn)100%的清潔能源

,達到凈零排放

2009年美國清潔能源與安全法》:初步確立轉(zhuǎn)型目標(biāo),清潔能源、節(jié)能減排,以

"能源獨立"為前提,推動能源系統(tǒng)清潔化 特朗普“美國優(yōu)先能源計劃”

,退出"巴黎協(xié)定",重振石油、天然氣、煤炭等化石能源行業(yè),但可再生能源實際上未受到特別大的影響

拜登政府,重返《巴黎協(xié)定》

,推進實施

《清潔能源革命和環(huán)境正義計劃》,到2030年將海上風(fēng)

能增加一倍

,

2035年電力部門實現(xiàn)碳中和,2050年之前達到"凈零排放"

能源轉(zhuǎn)型方向:低碳經(jīng)濟,電力行業(yè)碳強度最低地區(qū),

2019年歐盟發(fā)電碳強度為

235gCO2/kWh

《歐洲綠色協(xié)議》:2030年體排放量較1990年減少50%

~

55%,2050年實現(xiàn)碳中和

,2030年或更早關(guān)閉煤電35.4GW,占在運煤電裝機21%

2050年電力脫碳:太陽能發(fā)電及風(fēng)電占2050年歐盟終端能源需求的50%

日本能源資源匱乏

,能源自給率很低

,化石能源對外依存度超過97%

減少火力發(fā)電,加快引進可再生能源,最大限度利用核電,

2050年實現(xiàn)碳中和

2040年海上風(fēng)電年發(fā)電量4500萬kWh;2030年氫能利用300萬噸,2050年提高到2000萬噸;

預(yù)計2050年

來自可再生能源“中國將提高國家自主貢獻力度

,采取更加有力的政策

和措施,二氧化碳排放力爭在2030

峰值年前達到

,努

力爭取

年前實現(xiàn)

“——習(xí)主席在第75屆聯(lián)合國大會講話2020年9月22日“到2030年,中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將

比2005年下降65%以上

,非化石能源占一次能源消費

比重將達到

“——習(xí)主席在氣候雄心峰會講話2020年12月12日?2020年發(fā)電裝機容量,非化石能源發(fā)電裝機容量,

占比43%?

全國發(fā)電量,非化石能源發(fā)電量,占比32%?9.5億干瓦煤電機組實現(xiàn)超低排放

,約占全部煤電機組的88%?

單位火電發(fā)電量碳排放832g/kWh,全國單位發(fā)電量碳排放565g/kWh,2006~2020年電力行業(yè)累計減少碳排放185.3億噸來源:《中國電力

統(tǒng)計年鑒

(

2021)

》容量占比容量占比容量占比容量占比風(fēng)電2.812.7%5.3618.2%821%2229.4%太陽能發(fā)電2.511.3%5.5919%10.2527%34.546.

1%水電3.716.8%4.615.6%5.5414.6%7.49.9%煤電10.849%1137.3%10.527.6%氣電0.984

.

5

%1.525

.

2

%1.854

.

9

%3.34

.

4

%核電0.52.

3%0.722.

5%1.082.8%22.7%生物質(zhì)及其他0.673%0.652.2%0.822.2%1.72.

3%燃?xì)錂C組00%00%00%11.3%合計2229.5非化石能源發(fā)電裝機

占比43%55.3%儲能—

——

—0.4—

—1.3—

—6—

—?、?

2030年、

2050年我國電源裝機、,其中

,非化石能源發(fā)電裝機24.87億、65.9

億千瓦,

占比分別為

、單位:

億千瓦清潔能源規(guī)?;喾N能源綜合化u煤炭清潔高效發(fā)電u可再生能源發(fā)電

u核能u先進儲能u氫能uCCUS發(fā)展煤炭清潔高效發(fā)電技術(shù)發(fā)展可再生能源和先

進核能技術(shù),

大幅提

高非化石能源占比新能源技術(shù)創(chuàng)新

能力不足煤炭仍占主

導(dǎo)地位二氧化碳排放強度高突破儲能、氫能以及綜

合能源技術(shù)用能效率比較低方向3:新型高效燃煤發(fā)電系統(tǒng)方向4:

碳捕集利用和封存

(CCUS)方向1:靈活智能燃煤發(fā)電國內(nèi)基本完成了燃煤電廠的自動化與信息化

但智能發(fā)電尚

處于起步階段開發(fā)具備自診斷、自感知、自決策

、

自執(zhí)行特征顯著的智能

發(fā)電技術(shù)及控制系統(tǒng)

,

實現(xiàn)燃

煤電廠的無人值守與非煤燃料耦合發(fā)電:開發(fā)大比例摻燒技術(shù)及設(shè)備

,推動大規(guī)模應(yīng)用煤與太陽能耦合發(fā)電:

開發(fā)系統(tǒng)耦合方式、運行控制軟件和策略、耦合評價方法等

,推動技術(shù)工程示范開發(fā)鍋爐與汽輪機快速響應(yīng)

、鍋爐承壓部件壽命監(jiān)測

、

鍋爐

輔助設(shè)備靈活性改造等技術(shù),

實現(xiàn)變負(fù)荷速率達到5%/min

,

負(fù)荷變化范圍20%

-

100%與非煤燃料耦合發(fā)電:煤電與生物質(zhì)、

氫、氨等非煤燃料耦合發(fā)電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)

規(guī)模與國外先進水平差距大煤與太陽能耦合發(fā)電:

處于中試驗證階

段,國外已實現(xiàn)工程示范國內(nèi)大部分煤電機組按照基本負(fù)荷設(shè)計

,

調(diào)峰最小出力和調(diào)

峰速率尚不能滿足靈活性要求n持續(xù)加大高的產(chǎn)業(yè)化和工程化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)n建設(shè)具有自主的650

-

700℃等級超

超臨界燃煤發(fā)電機組的工程示范,

實現(xiàn)機組凈效率不低于50%

我國在高參數(shù)、大容量高效清潔燃煤發(fā)電技術(shù)

方面整體達到了世界先進水平

,

部分領(lǐng)域處于

世界領(lǐng)先水平

650℃

-700℃機組高研制和部件制造技

術(shù)與歐、

美、日基本處于

“并跑”階段

2

研究與美國基本同步,部分成果達到國際領(lǐng)先水平

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC):工程示范階段,

電站

規(guī)模與運行可靠性基本與世界同步

整體煤氣化燃料電池發(fā)電

(

IGFC):

處于基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵

技術(shù)研發(fā)階段

,與國外仍有較大差距n

2

實現(xiàn)負(fù)荷變化速率6%/min以上

,

負(fù)荷變化范圍0%

-

100%;利用超臨界CO2發(fā)電小尺寸、靈活性優(yōu)勢

,發(fā)展多種形式應(yīng)用n

IGCC和IGFC發(fā)電:提升效率、

降低煤耗

,推進IGCC和IGFC新型燃煤發(fā)電系統(tǒng)研究

,實現(xiàn)凈效率不低于50%研發(fā)CO2化工利用、礦化利用、生物利用等途徑拓展CO2消納途徑

,實現(xiàn)CO2作為資

源的循環(huán)利用

,提高CCUS經(jīng)濟效益做好CO2

驅(qū)油、

封存、監(jiān)測技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用形成與CO2驅(qū)油協(xié)同的封存、監(jiān)測及運輸?shù)认盗邪踩煽颗涮准夹g(shù)

,

掌握陸上/海上咸水層、

枯竭油氣

田封存CO2

關(guān)鍵技術(shù)重點研發(fā)燃煤電廠燃燒后CO2

低成本捕集關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)碳排放強度≤450

g/kWh

,

生熱耗≤2

.2

GJ/tCO2

(較當(dāng)前工藝

降低20%)

吸收劑消

耗由

1kg/tCO2

降至0

.

5

kg/tCO2我國雖然已具備一定的研發(fā)基礎(chǔ)

,但是各環(huán)節(jié)技術(shù)發(fā)展不平衡

基本掌握了化學(xué)吸收法碳捕集技術(shù)

,但成本仍較高

二氧化碳的利用與封存還處于探索階段

整個CCUS技術(shù)距離規(guī)?;?、全流程、商業(yè)化應(yīng)用仍存在較大差距

水電設(shè)備產(chǎn)業(yè)形成了設(shè)計、

制造、

安裝、

運行維護等全產(chǎn)業(yè)鏈整合能力

在水輪機、水輪發(fā)電機設(shè)計和制造方面整體達到國際先進水平,部分機型達到國際領(lǐng)先水平

水電開發(fā)仍有潛力,

但面臨社會及生態(tài)環(huán)境挑戰(zhàn),

需優(yōu)化布局,降低生態(tài)環(huán)境影響n常規(guī)水電技術(shù):加大在高水頭大容量沖擊式機組和超低水頭水力發(fā)電技術(shù)的攻關(guān)n水電站安全運行技術(shù):大巨型機組剛強度及穩(wěn)定性研究,壓力脈沖危害機理及傳播規(guī)律研究等n智能水電技術(shù):開發(fā)智能水電站信息共享技術(shù)、設(shè)備數(shù)字化技術(shù)、智能一體化平臺、數(shù)據(jù)應(yīng)用智能化技術(shù)等n推廣風(fēng)電大規(guī)模高比例先進并網(wǎng)技術(shù)

,研究風(fēng)電場與儲能協(xié)同運行技術(shù)n推動基于柔性直流輸電技術(shù)、漂浮式技術(shù)的海上風(fēng)電示范建設(shè),為開發(fā)

遠(yuǎn)海風(fēng)電提供技術(shù)儲備n推動人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)用于風(fēng)機智能制造、

風(fēng)電場設(shè)計和運維、風(fēng)電場間的協(xié)同控制n提高主軸承、齒輪箱軸承、

IGBT開關(guān)器件等部件國產(chǎn)化率,開發(fā)擁有自主的風(fēng)電核心設(shè)計軟件

我國建立了大功率機組及部件全產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計制造技術(shù)體系,在低風(fēng)速及復(fù)雜地形下風(fēng)電機組開發(fā)方面優(yōu)于國外水平

在基礎(chǔ)和共性關(guān)鍵技術(shù)方面與國外存在差距,如風(fēng)電設(shè)計軟件、6MW以上風(fēng)電機組、海上漂浮式風(fēng)電機組、公共試驗系統(tǒng)、新型風(fēng)電技術(shù)等在電站系統(tǒng)設(shè)計、集成運行等方面與國外差距明顯,所用材料的制備和生產(chǎn)仍有差距.開發(fā)大容量、高參數(shù)、低成本、

長時間儲熱的光

熱發(fā)電技術(shù).開展太陽能超臨界CO2發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)攻關(guān)和示范

應(yīng)用

,研發(fā)與超臨界CO2發(fā)電系統(tǒng)匹配的吸熱器、換熱器、儲熱系統(tǒng)及系統(tǒng)集成技術(shù).開發(fā)高效低成本光伏發(fā)電技術(shù).推廣先進的大規(guī)模高比例光伏并網(wǎng)技術(shù),研究光伏電站與儲能協(xié)同運行技術(shù).探索和示范光伏與其他領(lǐng)域的多元化協(xié)同應(yīng)用產(chǎn)業(yè)規(guī)模和制造能力處于世界先進水平;

光伏電池及組件

、逆變器等產(chǎn)品技術(shù)水平與世界同步;前沿技術(shù)開發(fā)與國外存在差距地?zé)豳Y源儲量豐富,在地?zé)衢_發(fā)方式、利用效率、核心理論技術(shù)及相關(guān)設(shè)備制

造、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及監(jiān)測體系等方面還

需加強研究近期技術(shù)發(fā)展方向:一是實現(xiàn)地?zé)嵴羝?/p>

發(fā)

5

MW級

關(guān)

設(shè)

備自

主化,

二是推動研發(fā)適用于地?zé)嵴羝?/p>

防垢、

防腐、

高效汽輪機組設(shè)備,

提升

技術(shù)裝備水平工程示范規(guī)模偏小

技術(shù)成熟度不高、創(chuàng)新能力還需加強需攻克設(shè)備水腐蝕

、

能量俘獲和安裝維護等方面的關(guān)

鍵技術(shù)

短期內(nèi)對海洋能開發(fā)

利用技術(shù)的需求仍以科技研究

和工程示范為主地?zé)豳Y源勘察起步晚

,

利用技術(shù)的研發(fā)仍停留在實驗室階段.攻克靶區(qū)定位

、

高及

測井、

應(yīng)力測、

熱儲

設(shè)計優(yōu)化等開發(fā)利用技術(shù).開發(fā)干熱巖地?zé)岣咝菁壘C

合利用技術(shù)n先進核能系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)l突破超高堆技術(shù)以及核能制氫

等技術(shù)

,實現(xiàn)工業(yè)示范應(yīng)用l持續(xù)在可控核聚變方向開展探索研究,

進行長期的科學(xué)和技術(shù)積累n堅持走閉式核燃料循環(huán)技術(shù)路線

,形成與我國核電發(fā)展規(guī)模相配套的先進核燃料循環(huán)體系

,實現(xiàn)核能可持續(xù)發(fā)展n持續(xù)開展核安全基礎(chǔ)科學(xué)研究、工程技術(shù)與經(jīng)驗反饋的再創(chuàng)新研究

,持續(xù)改進核能利用安全性p

第三代壓水堆技術(shù)已居世界第一陣營

,鈉冷快堆、高堆等部分第四代反應(yīng)堆研發(fā)已走在世界前列p

核能基礎(chǔ)技術(shù)、

工藝、

材料、

軟件等卡脖子問題仍然存在,

部分核心技術(shù)受制于人

2019年全球累計裝機規(guī)模184.6GW,中國累計裝機規(guī)模32.4GW,占17.6%

儲能向“規(guī)模化發(fā)展

”邁進

,但我國儲能產(chǎn)業(yè)與整體健康發(fā)展仍有距離

抽水蓄能仍具規(guī)模優(yōu)勢

,但增速趨緩

電化學(xué)儲能技術(shù)占比不斷提高

,鋰離子電池占據(jù)主導(dǎo)市場n以發(fā)展綠氫為方向

,

加強

應(yīng)用場景和高效低成本技

術(shù)融合創(chuàng)新n技術(shù)研發(fā):

電解水制氫

、煤制氫氣+CCS、

化工副產(chǎn)氫關(guān)鍵技術(shù)和裝備

我國制氫規(guī)模位居世界首位,已形成氫能“制-儲-運-加-用”完

整產(chǎn)業(yè)鏈

,但仍以“灰氫

”為主

,制約了產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展

我國氫能技術(shù)與國際先進水平仍有差距,如:大規(guī)??稍偕茉粗茪洌簹鋬?、

運輸、

加注等關(guān)鍵技術(shù)?2017年11月,神華集團和國電集團合并重組,國家能源集團正式成立?擁有煤炭、火電、新能源、水電、運輸、化工、

科技環(huán)保、產(chǎn)業(yè)金融八大業(yè)務(wù)板塊

,

32.6萬

,資產(chǎn)規(guī)模,2021世界500強排名101位?國家能源集團在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上擁有四個世界第一:煤炭、火電、風(fēng)電、煤制油化工煤基產(chǎn)業(yè)碳排放高總量、高強度的特

征明顯

,其中:某著名企業(yè)碳總排放量的86.5%?某著名企業(yè)碳總排放量的9.1%?截至2020年底,國家能源集團新能源

可再生能源發(fā)電裝機為6641.8萬千瓦?

機占

比不到30%新能源可再生能源發(fā)電裝機占比02

新能源替代化石能源03聚焦零碳新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)04大力推進CCS/CCUS技術(shù)發(fā)展01

高效靈活燃煤發(fā)電?

首次完成了百萬千瓦二次再熱燃

煤發(fā)電機組的系統(tǒng)整體設(shè)計?

首次成功研制了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的百萬千瓦二次再熱超超臨界鍋爐和汽輪機?

首次研制了具有自主的百萬千瓦二次再熱機組自動控制系統(tǒng)?突破了二次再熱機組調(diào)試、運行及污染物處理核心技術(shù)?各項技術(shù)指標(biāo)達到國際領(lǐng)先水平泰州電廠高效低排放二次再熱機組我國首臺高效靈活超超臨界二次再熱機組,集成應(yīng)用了包括"汽電雙驅(qū)"引風(fēng)機高效供熱

、螺旋卸船機國產(chǎn)化、廢水干蒸、無油電廠、智能發(fā)電等新技術(shù)宿遷電廠高效靈活二次再熱機組智能控制系統(tǒng)iDCS?控制系統(tǒng)完全國產(chǎn)化,完全國產(chǎn)化?實現(xiàn)發(fā)電過程的智能控制與運行

,達到的綜合目標(biāo)?已在國家能源集團東勝熱電、布連電廠等成功應(yīng)用,獲"中國電力科學(xué)技術(shù)進步一等獎"全國產(chǎn)智能控制系統(tǒng)

,硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)實現(xiàn)100%國產(chǎn)化,解決了火力發(fā)電領(lǐng)域工業(yè)控制系統(tǒng)的

"卡脖子"問題。東勝智能控制系統(tǒng)投運后取得的一系列成果

,標(biāo)志著國家能源集團探索出

機組智能化轉(zhuǎn)型升級的一條有效途徑。全國產(chǎn)化智能控制系統(tǒng)(iDCS)20194116134202046041692021開工建設(shè)

1500新增投產(chǎn)

1500十四五規(guī)劃新增裝機7000-8000n成立了的新能源產(chǎn)業(yè)投資基金,

助力新能源發(fā)展n發(fā)行了的碳中和債券

加大風(fēng)能和太陽能開發(fā)力度?大型陸上/海上風(fēng)電裝備與風(fēng)電場建設(shè)

運營技術(shù)?漂浮式海上風(fēng)電關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與工程

示范?光伏建筑一體化技術(shù)研發(fā)與示范?風(fēng)光儲綜合能源關(guān)鍵技術(shù)與示范?海上光伏發(fā)電技術(shù)與示范高效、低成本太陽能發(fā)電建筑光伏一體化示范

(惠州潼湖科技小鎮(zhèn))

大型化術(shù)攻關(guān)低成本風(fēng)力發(fā)電技輕量化

?

耦合方式:直接混燃、間接混燃(氣化)?

耦合比例我國耦合比例普遍較低,<5%英國、芬蘭等國家:實現(xiàn)100%?國家能源集團"干熱巖發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與示范

"科技項目已啟動?與中國地質(zhì)大學(xué)等相關(guān)研發(fā)單位簽署了

合作協(xié)議國家能源集團荊門熱電廠(國內(nèi)首臺間接混燃)

10.8MW生物質(zhì)氣化1

.7%耦合燃煤發(fā)電

生物質(zhì)耦合發(fā)電

干熱巖發(fā)電定位:著力打造我國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨部門的協(xié)同創(chuàng)新、

資源整合、

推廣應(yīng)用、交流宣傳高

端合作平臺和國際氫能合作平臺2018年2月,牽頭發(fā)起中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟(簡稱:

)在北京成立

,

國家能源集團作為理事長單位跨學(xué)科跨行業(yè)跨部門

加快氫能產(chǎn)業(yè)培育中國氫能及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟成立大會?成功打造國內(nèi)第一個全天候商業(yè)運營加氫站——如皋加氫站?自主研發(fā)的35MPa/70MPa加氫機國內(nèi)首個通過國際認(rèn)證?

-

-

-占地面積:

2583

平方米加氫

35M

Pa(

1臺)

70MPa(1臺)總儲氫能力:

約600公斤

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