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节能降耗 专栏 湖南电力 第 2 8 卷／ 2 0 0 8 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，李明 ，黄丕维 ，段学农 湖南省 电力公 司试验研究院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 摘要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 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TM6 2 1 文献标识码 B 文章编号 1 O 0 8 0 1 9 8 2 O 0 8 0 1 一 O 0 2 0 0 4 St a t u s qu o o f e n e r g y c o n s u mpt i o n a nd an a l y s i s o f e n e r g y s a v i n g p o t e nt i a l i t y i n Ch i n a t he r ma l p o we r pl a nt s J L A O Qi n g - f e n g ，Z HU Gu a n g - mi n g，LI Mi n g ，HUANG P i - we i ，DUAN Xu e - n o n g Hu n a r l E1 e c t r i c Te s t a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ，Ch i n a Ab s t Th e r ma l p o we r p l a nt s a r e n o t o n l y t h e ma i n c o ns u mp t ion d e p a r t me n t o f p r i ma r y e n e r gy s o u r c e s ，bu t a l s o t h e k e y p r o d u c i n g e n t e r p r i s e s f o r e n e r g y s a v i n g＆ po l l u t i o n r e d u c i n g ．Th e y p l a y a n i mpo rt a n t r o l e o n f u l f i l l i n g t h e r la t i o n’S e n e r g y sav i n g pol l u t i o n r e d u c i ng t a r g e t ．Fr o m t h e p e r s p e c t i v e o f e n e r g y r e s o u r c e s s u p p l y an d d e ma n d c o n - fil e t ，t h e ma i n e n e r g y con s u mp t i o n par a me t e r d i f f e r e n c e s i n p o we r p l a n t s b e t we e n Ch i n a a nd a d v a n c e d d e v e l o p me n t cou n t rie s，a n d de s i gn a n d con s t r u c t i o n l e v e l o f p o we r g e n e r a t i o n e q u i p me n t ，t h e e n e rgy s a v i ng a n d c o n s u mp t i o n r edu c - i ng po t e n t ia l wa s a n a l y z e d，t h e i n flu e n c e o f po we r p l a n t s e n e r g y s a v i n g a n d con s u mp t i o n r e d u c i ng o n s a f e t y pr o d uc t i o n o f c o a l mi n e i n d u s t r y an d e n vir o n me n t p r o t e c t i o n a n d e x h a u s t r e d u c t i o n wa s pres e n t e d，pr o vid i n g a n a c t i v e gu i d e o n re a l i z a t i on o f n a t ion ’ S po l i c y ． Ke y w o r d s t h e r ma l po w e r p l a n t ；e n e r g y s a ving ＆ po l l u t i o n r e d u c ing ； c o a l ； po t e n t i a l i t y l 刖 昌 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 2 0 0 7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，深人开展节能 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 ；2 0 0 7 1 2 1 1 煤炭在我国一次能源生产和消费中所 占比例一 直是 7 0 左右 ，今后 3 0 5 0年 内，在我国一次能 源构成 的主导地位不 会改变 。2 0 0 6年我 国能源消 费总量为 2 4 ． 6 亿 t 标准煤 ，其 中原煤产量 2 3 ． 7 亿 t ，列世界第一位 ，发 电及 热电联产用煤总量约 1 2 亿 t ，占煤炭生产总量的 5 0 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、 维普资讯 第 2 8卷／ 2 0 0 8年第 1期 湖南电力 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。 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 2 0 0 6年我国电力建设继续高速发展 ，新增 电 源机组容量创历史最高水平 。继 2 0 0 5年全 国电力 装机突破 5 亿 k w 后 ，全国电力装机再上新 台阶， 达到 6 ． 2 2 亿 k W，同比增长 2 O ． 3 1 。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 和制造能力进人新 的发展 阶段 。 从 电力生产情况看 ，2 0 0 6年全 国发 电量达到 2 8 3 4 4亿 k Wh ，同比增长 1 4 ． 5 4 。其 中，水 电发 电量 4 1 6 7亿 k Wh ，约 占全部发 电量 1 4 ． 7 O ，同 比增长 5 ． 1 ；火 电发 电量 2 3 5 7 3亿 k Wh ，约 占 全部发电量 8 3 ． 1 7 ，同比增长 1 5 ． 3 ；核电发电 量 5 4 3亿 k Wh ，约 占全部发 电量 1 ． 9 2 ，同比增 长 2 ． 4 。 ． 2 0 0 6 年国家加快电源结构调整，优化节能环 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。2 0 0 6年全国供电煤耗为 3 6 6 g ／ k Wh ，比2 0 0 5 年降低 4 g ／ k Wh 。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3 9 2 g ／ k Wh 下降到3 7 0 k Wh ，节约标准煤 3 5 0 0万 t以上 。其次，发 电 技术取得重 大突破 ，2 0 0 6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 2 4 3万 t 。截至 2 0 0 6 年底 ，火电厂烟气脱硫 机组投运容量超过 1 ． 5 亿 k w；烟尘控制水平逐年 提高，由 1 9 8 0 年的 1 6 ． 5 g ／ k Wh下降到 2 0 0 6 年的 1 ． 6 g ／ k Wh ；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 2 0 0 6年底已投运脱硝机组容量约为 6 6 0万 k W；单位发电量的废水排放量逐年下降，2 0 0 5年 单位 废水 排放 量 0 ． 9 9 k g ／ k Wh ，比 2 0 0 0年 减 少 2 8 ． 3 ；粉煤灰综合利用率超过 6 O 。 2 ． 3 “ 十一五” 期间电力节能减排任务更加艰 巨 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 G D P能耗降低 2 O 左右、主要污染物排放总量减少 1 O 的约束 性指标。2 0 0 7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 2 0 1 0年我国实现节 能减排的目标任务和总体要求。到 2 0 1 0 年，万元 国内生产总值能耗将由2 0 0 5 年的 1 ． 2 2 t 标准煤下 降到 1 t 标准煤以下，降低 2 O 左右；单位工业增 加值用水量降低 3 O ；二氧化硫排放量由 2 0 0 5 年 的 2 5 4 9万 t减 少 到 2 2 9 5万 t ；化 学 需 氧 量 C O D由 1 4 1 4万 t 减少到 1 2 7 3万 t ；全 国城市 污水处理率不低于 7 O ，工业固体废物综合利用 率达到 6 O 以上。由此可见，火电企业节能减排 工作任重道远。 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 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 1 3亿多人 口，人 均能源资源仅居世 界第 8 8 位。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世 界平均水平的 5 O ，石油、天然气人均资源量仅 为世界平均水平的 1 ／ 1 5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 2 0 1 0年原煤供 需缺 口约 5亿 t ，2 0 2 0年供需 缺 口 1 3 亿 t ；我国石油产能增长有限，预计 2 0 1 0年供 需缺口1 ． 2 ～1 ． 7 亿 t ，2 0 2 0 年供需缺口2 ． 5 ～3 ． 3 亿 t ；预计我国天然气 2 0 1 0 年供需缺口3 0 0 亿 m 3 ， 2 0 2 0 年供需缺口约 7 0 0 亿 m 3 ；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 ，2 0 0 5年我国石油消费达到 3 ． 1 8亿 t ， 对外依存度 4 2 ． 9 ／ t ；2 0 0 6年我 国石油消费 3 ． 4亿 t ，而到 2 0 2 0年我 国成品油需求 量将达到 5亿 t 。 2 0 0 4年我国进 口石油花掉 4 3 0多亿美元 ，2 0 0 5年 花掉 5 0 0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 6 0 0元／ 吨，且还呈 上涨趋势；9 3 号汽油已在 5 元／ L以上，直逼老百 2] 维普资讯 节能降耗 专栏 湖南电力 第 2 8卷／ 2 0 0 8 年第 1期 姓食用油水平；二是 2 0 0 1 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 3 0 ～4 0 g ／ k Wh ，2 ． O ～2 ． 5 ，3 0 ～4 0 9 ／ 6 ， 为此全国一年发电要多消耗标准煤约 1 ． 2 亿 t 、电 量 3 5 0 亿k Wh 、水 1 5 亿m。 ，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。2 0 0 2年全 国 6 MW 及以上的火 电机组 4 6 7 0台，总容量为 2 ． 5 6 7 亿 k W，平均单机组容量仅为 5 5 MW ，3 0 0 Mw 及 以上机组占总容量的 4 1 ． 7 。高效率的超I 艋界机 组只有 1 2台 6 0 8万 k w，只占火电总装机容量的 2 、 4 ，而美国、日本 、俄罗斯 已占 5 0 ％以上 。到 2 0 0 6年底 ，也仅有 4 7台 2 7 6 8万 k W 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 3 0 0 MW等级 机组比进 口亚临界机组高 4 ～ 1 2 g ／ k Wh ，比进 口 超临界机组高 1 5 --2 0 g ／ k Wh 国产 6 0 0 MW 等级 机组 比进 口亚临界机组高 2 0 --2 3 g ／ k Wh ，比进 口 超I 临界机组高 2 8 - 3 9 g ／ k Wh 。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 2 0 0 6 年湖南 省各 火 电厂 累计 完成发 电量 3 7 6 ． 3 1 亿 k wh ，较 2 0 0 5 年多发 5 0 ． 6 4 亿 k Wh ，全 年平均供电煤耗为 3 5 8 ． 8 5 g ／ k wh ，较 2 0 0 5 年同比 降低 8 ． 1 4 g ／ k Wh 。以 3 0 0 MW 机组为例，湖南某 发电公司共计 8台 3 0 0 MW 机组，2 0 0 6年各机组 平均供电煤耗 3 4 7 ． 2 6 g ／ k Wh ，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 6 0 0 MW 超I 临界机组 ，2 0 0 7 2 2 年 1季度平均供 电煤耗 3 1 9 ． 9 3 g ／ k Wh ，设计供电 煤耗 3 0 6 ． 8 g ／ k Wh 这 2台 6 0 0 MW 机组能耗 分 析和诊断 期 间的反平 衡供 电煤耗 分 别 为 3 2 5 ． 7 5 g ／ k Wh ， 3 2 4 ． 7 8 g ／ k Wh 。 该公 司 2台国产 6 0 0 MW 亚 I 临界机 组 ，2 0 0 7 年 1季度平均供 电煤耗 3 3 3 ． 1 8 g ／ k Wh ，设计供 电 煤耗 3 1 6 ． 8 g ／ k Wh ；这 2台 6 O O MW 机组能耗分析 和诊 断 期 间 的反 平 衡 供 电煤 耗 分 别 为 3 3 4 ．9 9 g ／ k Wh ， 3 3 7 ． 1 8 g ／ k Wh 。 3 ． 4 全国同类型火电机组能耗水平 2 0 0 6 年全 国 3 o o MW 级火 电机组平均供 电煤 耗为 3 3 8 ． 2 g ／ k Wh ，其中国产机组 3 3 9 ． 7 g ／ k Wh ， 进 口机组 3 3 0 ． 8 g ／ k Wh ；全国 6 0 0 MW 级火电机组 平均供 电煤耗为 3 2 5 ． 6 g ／ k Wh ，其 中超 临界机 组 3 1 7 ． 6 g ／ k Wh ，亚 临界 机组 3 2 8 ． 9 g ／ k Wh 。2 0 0 6 年全国五大发电集 团同类型火电机组供电煤耗 ，华 能 5 0 0 --7 0 0 MW 3 2 0 ． 7 g ／ k Wh ；中电投 6 0 0 ～ 6 3 0 MW 3 2 9 ． 0 g ／ k Wh ； 大 唐5 0 0 ～ 6 0 0 MW 3 3 7 ． 8 g ／ k Wh ；国电 6 0 0 MW 3 2 9 ． 8 g ／ k Wh ；华电 6 0 0 MW 3 2 8 ． 2 g ／ k Wh 。 2 0 0 6 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 9 0 0 MW 超 I 临界燃煤发 电机组 ， 分别于 2 0 0 4年 4月 2 0日和 9 月 2 2日投入商业运 行。2 0 0 5 年和 2 0 0 6 年发电量分别为 1 1 0和 1 0 7 亿 k Wh ，占到 当年上海全年发电总量的 2 0 ％，2 0 0 6 年度平均供 电煤耗为 3 0 6 ． 9 g ／ k Wh ，达到 同期全 国最低水平 。2 0 0 7年华能玉环电厂国产 1 0 0 0 MW 超超临界燃煤发电机组供电煤耗为 2 8 3 ． 2 g ／ k Wh 。 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 l _ 2 亿 t ，如按市价每吨标煤 6 0 0元计算 ，直接经 济损失就是 7 2 0 亿元人民币，经济损失数额之巨让 人触 目惊心。即使减少 2 O 的能源浪费，全国每 年就可避免经济损失 1 4 0 多亿元，相当于 3 座装机 容量为 2 6 6 0 Mw 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 2 0 0 7 年 1 ～1 1 月份累计发电 量 2 3 3 ． 2 亿 k wh ，供电煤耗为 3 5 0 ． 1 4 g ／ k Wh ，与 维普资讯 2 0 0 8 No ． 1 HUNAN ELE CTRI C POWER Vo 1 ． 2 8 去年同比下降了 1 1 ． 6 6 g ／ k Wh ，共节约标煤 2 7 ． 2 万 t ，按标煤单价 6 0 0元／ t 核算 ，则节约发电成本 1 ． 6 3 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 2 0 1 0年现有燃煤电厂二氧化硫排放 总量将 由 2 0 0 5 年的 1 3 0 0 万 t 下降到 5 0 2 万 t ，下降 6 1 ． 4 9／ 6 。 目 前火电厂脱硫设备效率一般为 9 5 左右。 湖南某发 电公 司的 2台国产 3 0 0 MW 亚临界机组 ， 2 0 0 7年 1～ 1 1月 燃 煤 低 位 发 热 量 平 均 1 8 3 0 0 k J ／ k g ， 含硫量平均为 1 ． 4 2 ，燃煤最高含硫量 为 3 ． O 。 在这种燃煤条件下 ，按该公司节约 2 7 ． 2万 t 标煤计算，脱硫设备运行时，可减少二氧化硫排放 量 5 6 5 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 ． 1 3万 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 ，还隐含着上游产业一煤炭行业 的安全 问题。 ‘ 2 0 0 4年我 国煤炭产量约 1 6亿 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，2 0 0 4 年全国煤炭系统死亡人数为 6 2 7 0 人， 平 均每百万吨煤死亡人数是 3 ． 9人 。2 0 0 2年至 2 0 0 5 年煤矿事故死亡人数平均每年 6 2 8 2 人，平均每年 一 次死亡人数 1 O 人以上特大事故有 5 O 起，平均每 年一次死亡人数 3 O人以上特重大事故有 8起 ， 2 0 0 5年 2月 1 4日，辽宁孙家湾煤矿 的一次矿难就 死亡 2 1 4 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 ， 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 1 ]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 十届全 国人大第 四次会议批准 ，2 0 0 6年 3 月 1 4日 ． 2 3湖南省电力公司试验研究院 ． 大唐湖南公司 2 0 0 7 年--2 0 1 0 年 火电厂节能减排规划及措施研究 R]． 2 0 0 7 ，1 2 ． 3 ] 中国的能源状况与政策．2 0 0 7 ，1 2 ． 4 3黄其励 ．我 国清洁高效燃煤发电技术 [ A] ．清洁高效燃煤发电 技术协作网 2 0 0 7 年会论文集 c]． 2 0 0 7 ，1 1 ． 作者简介 焦庆丰 1 9 5 9 一 ，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 。 2 3 维普资讯