新一代煤电,“新”在哪里?
昔日的高排放、高耗能产业正悄然变身技术驱动的清洁能源先锋。
在各国奔向“双碳”目标的今天,煤电这个传统能源“老将”并未退出历史舞台,而是通过一场深刻的技术革命,正以全新姿态融入现代能源体系。
新一代煤电技术突破了人们对传统燃煤发电的刻板印象,从高效超超临界机组、熔盐储能耦合技术到二氧化碳捕集,一系列创新正让煤电变得更清洁、灵活和高效。
01 技术突破:煤电的“效率革命”
新一代煤电技术正在不断刷新能源转换效率的纪录。近期开工的华能玉环电厂四期项目,标志着燃煤发电进入650℃时代。
作为世界首台650℃高效超超临界燃煤发电机组,其设计主汽压力达到35兆帕,主蒸汽和再热蒸汽温度均达到650℃,是目前世界范围内燃煤机组的最高参数。
这些技术参数提升带来的直接效果是发电效率的大幅提升。与现有煤电机组相比,650℃等级高效超超临界燃煤机组可提升发电效率约4个百分点,度电煤耗可降低约10%。
这意味着每年可减少二氧化碳排放量约45万吨,相当于节约了大量燃煤。
参数提升的背后是材料科学的突破。华能玉环电厂四期项目采用了中国华能研发的具有自主知识产权的高温合金新材料,实现了关键高温材料技术的完全自主可控。
打破了我国在高温合金材料领域长期依赖进口的局面。
02 灵活调峰:破解“以热定电”行业难题
传统煤电机组长期受困于“以热定电”的矛盾——为满足供热需求,在电网低谷时段难以降低发电负荷,无法深度参与电网调峰。
随着新能源占比不断提高,电力系统调峰压力持续加大,解决这一矛盾变得尤为迫切。
熔盐储能技术的应用为这一问题提供了创新解决方案。国家能源集团安徽公司宿州电厂的“煤电+熔盐”储能项目,就像给火电机组安装了巨型“储热宝”。
该项目在系统设计方面创新提出“主蒸汽+热再蒸汽+四抽蒸汽”的三路抽汽方案。通过熔盐在390℃高温熔盐罐与190℃低温熔盐罐间的热量循环,实现1000兆瓦时热能跨时段存储与释放。
“闲时储热、忙时供热”的工作机制,让煤电机组解除了供热束缚。在电网电力富余时机组蓄热储能,在用电高峰期释放热量替代机组供热,从而使机组能够更灵活地参与电网调峰。
宿州电厂熔盐储能项目投运后,机组发电负荷的“顶尖峰、压低谷”能力大幅提升。在保证供热的条件下,深度调峰的最低发电负荷可降至30%;需要顶尖峰时,可实现100%额定发电负荷运行。
03 清洁低碳:排放控制与碳捕集创新
降低碳排放和污染物排放是新一代煤电技术的核心目标。国家电投集团投运的世界首台套660兆瓦超超临界双拱型燃煤机组,通过攻克无烟煤高效清洁燃烧的技术难题,实现了显著减排效果。
该机组采用煤层气启停及助燃,相较于传统燃油点火,在同等耗材情况下二氧化碳排放量减少了53%,氮氧化物、硫氧化物等污染物排放量下降超过90%。
这些成绩得益于独特的双拱结构设计,让煤粉在炉膛内的燃烧更高效、更均匀,也更充分。
除了燃烧过程的优化,碳捕集技术也在新一代煤电中得到应用。大唐抚州电厂扩建项目率先建设20MWth化学链燃烧装置,应用碳捕集标杆技术,年捕集二氧化碳约3.5万吨。
这一技术为煤电行业实现近零排放提供了可行路径。
东台协鑫热电项目则通过采用高温高压循环流化床锅炉,实现稳定的烟气整治,大幅降低区域二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放量。
同时,项目在冷却水循环利用方面利用背压机组,全厂工业用水重复利用率有望达到100%以上。
04 多元融合:煤电与新能源协同发展
新一代煤电不再单打独斗,而是积极与新能源融合发展。在“风光火储一体化”的模式下,煤电成为综合能源基地的重要组成部分。
国家电投集团的异地改建项目,通过深度煤电联营方式,在毕节市织金县打造贵州省第一批集“风光火储一体化”的高效清洁能源项目。
项目同步配套750兆瓦新能源,实现了优势互补。
这种融合模式的好处是显而易见的。宿州电厂熔盐储能项目投运后,每年可提升新能源消纳能力1.28亿度,折算每年减少3.2万吨标煤使用量、减少碳排放约8.5万吨。
大唐抚州电厂项目则通过建设光伏走廊等设施构建多能互补综合能源系统,被列入国家科技重点示范项目,有力推动绿电与煤电深度融合。
05 系统优化:从能源生产到综合服务
新一代煤电正在从单纯的电力供应商向能源综合服务商转变。区域集中供热、工业蒸汽供应等成为煤电厂的新功能。
宿州电厂熔盐储能项目投产后,每年将增加供热能力220万吨,较原有最大供热能力提高73%,可满足当地40多家工商业企业用热需求。
东台协鑫热电项目建设后实现区域集中供热,为园区用热企业提供更加便捷的服务,进一步提高能源利用效率。
此外,虚拟电厂技术也开始应用于煤电领域。科研总院华东院研究的《面向新型电力系统的综合型虚拟电厂架构设计与关键技术》已在专业论坛上交流,预示着煤电将进一步融入智能化、数字化的能源系统。
煤电转型之路已在全球展开。在中国,宿州电厂的熔盐储能项目、华能玉环的650℃超超临界机组、国家电投的双拱型燃煤机组,这些项目共同勾勒出新一代煤电的技术轮廓。
它们不再是传统的燃煤发电,而是融合了储能、新能源、碳捕集等多种技术的综合性能源供应中心。
技术创新没有终点。随着更多示范项目的落地,煤电这座曾经的“污染大户”正悄然变身,成为新型电力系统中不可或缺的灵活电源,在保障能源安全的同时,迎接清洁能源主导的未来。
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