2-10-08清华讲稿-电力发展与节能减排.ppt

1、我国电力发展与节能减排,江哲生 全国电力技术市场协会 2010.08.05.,序言1-我国电力工业的诞生,1882年在上海南京路创办发电厂，容量仅有 12千瓦，只比世界第一座火电厂晚建年； 1917年，上海华生电器厂研制成中国第一台直流发电机，比世界上第一台实用直流发电机晚了82年； 1926年，上海华生电器厂又研制成功中国第一台150千瓦交流同步三相发电机，也比世界上第一台同类产品晚了40年 。,序言2-新中国成立时的电力状况,1949年全国总装机容量为184.86万千瓦,其中火电容量168.6万千瓦，水电容量为16.26万千瓦。从解放初的只有35千伏及以上送电线路（含20千伏）6475千米

2、，发展到2009年底的122.9万千米，我国电网规模超过美国 。 1948年6月统计，全国共有电机制造企业335家，职工19775人。1938年到1948年的十年间，累计生产发电机6.9万千伏安、电动机12.66万千瓦、变压器30.4万千伏安。,一、我国电力工业的 现状,2009年我国电力状况,装机容量GW 增长 发电量万亿kWh 增长 全国 874.07 10.23% 3.6812 6.67% 水电 196.79 14.01% 0.5747 1.60% 火电 652.05 8.16% 2.9922 6.70% （74.6%） （81.7%） 核电 9.08 0% 0.0700 1.13% 风

3、电 16.13 92.26% 0.0269 105.86%,2001-2009电力发展状况,装机容量 火电利用 供电 厂用电率 关停 脱硫 小时 煤耗 /火电 小火电 容量 GM h g/kWh % GW GW 2001 338.49 385 6.24 2002 365.57 383 6.15 2003 391.41 5767 380 6.07 2004 442.39 5988 376 5.95 2005 517.19 5878 370 5.87/6.80 8.30 2006 623.70 5612 367 5.93/6.77 3.14 150 2007 718.21 5316 356 5.8

4、3/6.62 23.36 266 2008 792.53 4911 345 5.90/6.79 16.68 363 2009 874. 07 4839 342 5.76/6.62 26.17 470,世界主要国家电力情况,2002年世界主要国家发电量构成%,美国电源结构优化,美国从2002到2011年的10年间,计划新建机组2.135亿千瓦，其中燃气机组占69.3%，燃油及油气机组分别占0.4%和7.5%，燃煤及核电机组分别占4%和0.1%，这样,燃气机组的比重将超过70%，用燃气机组替代了一部分燃煤机组。 2007年的电源构成：燃煤机组占30.89%，燃气41.31%,燃油5.74%，核电9

5、.72%，水电7.14%。,每年新建机组容量及电源结构（万千瓦）,2009年新建机组情况,全年新增火电机组单机容量超过60万千瓦的合计容量占全部新增火电容量的58.68%； 在新增设备容量中，水电占22.17%，风电占10.00%，全年新投产秸秆发电22.6万千瓦，垃圾发电12.5万千瓦，可再生能源比重加大； 全年关停小火电机组容量2617万千瓦，达到顶峰。“十一五”前四年总共关停小火电 6935万千瓦； 风电总容量已超过2000万千瓦，明年将可能超过德国、美国，居世界首位。,近四年我国电力发展的特点,1、近四年是我国电力工业发展最快的时期，4年装机容量增加386GW，平均每年新增96.6GW

6、； 2、超临界机组大量采用、老机组改造和小火电机组加快淘汰, 年内使全国平均供电煤耗从370g/kWh降到342g/kWh,降低28g/kWh; 3、风电快速发展，近几年都是翻番增长； 4、火电厂污染物排放大大降低，2007年脱硫机组达到266GW,2008年达363GW。,中国与发达国家的差距,中国GDP的增长速度很高（近5年平均为10.1%），但经济总体实力不强。2008年人均GDP为3300美元，约世界平均水平的50%； 中国人均能源消费还处于较低的水平，近2tce/a，接近世界平均值,美国为11.7 tce/a，OECD国家为6.8tce/a； 中国人均用电量为2585kWh/a,是美

7、国的1/5。 由此可见，中国仍然是一个发展中国家，要达到相当于中等发达国家水平，即人均GDP达到30,000美元、人均能源消费量4tce/a以上。因此，在今后的20-30年内，中国电力还处于一个快速发展时期。,2010年电力工作的重点,1、确保“十一五”单位GDP能耗要比2005年降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%目标的完成。到2008年底能耗下降了10.01%，二氧化硫的排放总量下降了8.95%。 2、2010年要继续推进“上大压小”，全国计划关停小火电机组1000万千瓦。 3、推进核电和可再生能源产业发展，制定专项规划，建立准入标准，实现有序发展。 4、需要对电力新建项目进行清理

8、，制订“十二五”电力发展规划。,2010年新增装机预测,全国全年基建新增装机9000万千瓦，其中，水电新增超过1500万千瓦，火电新增5500万千瓦，核电新增108万千瓦，风电新增1300万千瓦,太阳能光伏新增20万千瓦。 关停小火电机组1000万千瓦。 全国发电装机容量在9.5亿千瓦左右，其中，水电2.1亿千瓦，火电7亿千瓦，核电1016万千瓦，并网风电3000万千瓦。,我国电力工业总体水平,1、总装机容量已达9亿千瓦，接近美国，居第二位； 2、全国电网输电线路总长度2009年达123万km，超过美国，居世界第一位； 3、晋东南-荆门1000千伏特高压交流、800千伏云南-广东特高压直流和向

9、家坝-上海特高压直流示范工程已投入运行； 4、全国已投运百万千瓦超超临界机组21台，是世界上拥有百万千瓦超超临界机组最多的国家； 5、火电机组平均单机容量已经从2000年的5.40万千瓦提高到2009年的10.31万千瓦；,我国电力工业总体水平,6、全国水电装机容量1.96亿千瓦，成为世界上水电装机规模最大的国家； 7、全国核电装机容量908万千瓦，位列世界第九位，在建施工规模2192万千瓦，居世界首位； 8、 2009年并网风电、太阳能发电装机分别达到1758万千瓦和23万千瓦，并具有世界最快的发展速度； 9、 2009年全国火电平均供电标准煤耗342克/千瓦时，四年累计下降28克/千瓦时，

10、已居世界先进水平 ；,我国电力工业总体水平,10、我国火电厂采用静电除尘器的锅炉容量占95%以上，全国火电厂烟尘平均排放绩效值1.0克/千瓦时， 11、 2009年底，全国燃煤电厂烟气脱硫机组容量4.7亿千瓦，烟气脱硫机组容量占煤电机组的比例约为78%，火电二氧化硫排放绩效值3.2克/千瓦时，比上年减少0.6克/千瓦时 ； 12、全国已投运烟气脱硝机组容量接近5000万千瓦；,当前电力工业存在的问题1、近五年电力工业进入超常规发展,2005至2009共新增装机4.68亿千瓦； 火电机组利用小时由2004年5988h降到2009年4839h； 东部与西部用电量的差距进一步拉大，增大了远距离输电的

11、压力； 国家还给予高耗能企业优惠电价。,当前电力工业存在的问题2、煤电矛盾愈演愈烈,20032009年，电煤价格已经上涨了1倍以上，而销售电价涨幅仅为32%，造成电力企业大幅度亏损； 国家对煤与电采取了不同的政策； 煤炭的发展跟不上电力发展的需求，电煤供应紧张,当前电力工业存在的问题3、电源结构不尽合理,长期以来，火电（主要是燃煤）发电量保持80%左右，2006、2007年创40年来新高，达83.3%； 燃气发电受到我国天然气资源的制约而没有发展起来，2008年一次能源消费中，世界平均为23.4%，而我国为3%； 核电发展前期受到体制的影响而发展缓慢； 新能源发电起步很早，但前期投入和政策支持

12、力度不够，真正并网的容量很低； 西电东送和跨区电网负载较重。,当前电力工业存在的问题4、新能源发展难题多,政策配套和落实不力，风电和光伏发电的输出存在不少问题； 新能源的开发利用缺乏国产技术支撑，一些核心和关键技术还需要从国外引进； 新能源领域整体上缺乏系统的技术规范，影响新能源产业的健康发展。,当前电力工业存在的问题5、节能减排难度加大,“十一五”电力行业在节能方面已经取得了巨大进步，节能减排大幅下降的空间已经很小，电力行业节能减排难度越来越大。 目前电煤约占煤炭消费量的一半，今后电煤的比例将会进一步加大，电力行业减排责任重大。包括NOx排放控制更加严格；污染物控制的种类不断增加；CO2排放

13、将会成为国家控制的重点行业。,二、 “十二五”计划 预测,十二五电力消费需求的预测,2010 2015 发电量年增长率 % 9.0 6.5 发电量 亿kWh 40000 54800 装机年增长率% 8.7 6.0 装机容量 亿kW 9.5 12.7 年均净增容量万kW 7500 6400 关停小火电 万kW 1000 年均800 年均新建容量万kW 9000 7200,十二五期间电力发展的重点,应对气候变化，国家将控制温室气体排放的行动目标作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划 ，2020年我国碳排放强度下降40%-45%、到2020年我国非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右，

14、这两项关键性指标将被写入“十二五”发展规划纲要，而电力又是重点行业。 新上工业项目国家要进行能耗审核，高效低污染的燃煤项目将处于优先发展的地位。 国家支持企业节能减排的技术改造，同时将会继续关停一批小火电机组。 大力发展可再生能源和核电，努力提高非化石能源占一次能源消费比重。,十二五期间新增电源结构分析,五年新增装机大约3.2亿千瓦左右，平均每年新增容量6400万千瓦，如果每年关停小火电机组800万千瓦，每年新建机组7200万千瓦左右。 五年新增煤电1.5亿千瓦，考虑关停小火电的因素，每年新建煤电机组在4000万千瓦左右。 五年核电投产2000万千瓦，平均每年400万千瓦. 五年风电投产600

15、0万千瓦，太阳能投产2000万千瓦。 按新增容量统计，非化石能源机组容量已占50%.,三、我国电力中长期 发展的预测,2020-2050年电力发展预测,2020年我国能源需求,2020年全国全面实现小康水平，我国人均能源消费将由2000年的约1.0tce/a，预计增加到2.0tce/a左右。而现在，到2010年人均就超过2.0tce/a，2020年将要达到3.0tce/a，人均电量4500kWh/a； 2020年全国装机容量预计达到16.4亿千瓦,大力发展水电、核电、风电和太阳能发电，非化石能源装机容量的比重将达到1/3； 进一步发展高效环保燃煤发电技术，在超超临界、IGCC、CO2捕集技术等

16、方面有新的突破。,2050年我国能源需求,2050年我国为实现达到目前中等发达国家水平的目标，人均GDP将达到3万美元，人均能源消费量将达4.0tce/a以上，人均电量8000 kWh/a； 预计装机容量为28亿千瓦，尽可能将煤电降低到50%以下，但水电和常规核电的可开发容量是有限度的，替代煤电的希望要寄托于风电、太阳能等新能源；,四、我国一次能源结构特点和面临的挑战,我国一次能源(生产）结构,2008年主要国家一次能源消费,我国一次能源结构分析,我国煤炭的消耗量长期占常规能源总量的75%以上，这与燃煤发电所占比例相当； 我国煤炭1985年产量为8.5亿t，开始超过美国,居世界第一，占世界总产

17、量的19.7%。2008年产量为27.93亿t,占世界的42.5%，现在中国对煤炭的需求已很难用国际市场来调节； 煤炭价格走高是全球的行为，以美国和日本为例, 2007年进口到岸价分别为51.12、88.24美元/t，2008年分别猛增到116.14、179.03美元/t。因此, 我国电煤价格上涨也就不奇怪了。,总能源需求与发电用煤预测,我国常规一次能源资源（2009.PB资料）,我国能源发展面临的挑战,一是能源供需矛盾突出的挑战； 二是能源结构的挑战； 三是环境与生态约束的挑战 ； 四是能源科技创新能力与自主化的挑战； 五是能源市场化和国际化的挑战。,五、应对气候变化 中国在行动,应对气候变

18、化，我国政府采取的措施,中国在1990年就参加了框架公约的谈判，并且是第一批签署框架公约的国家，也是最早批准议定书的国家之一。 在2003年召开的党的十六届三中全会上，科学发展观的提出将生态环境问题融入到了我国的总体发展理念之中。 2006年3月，我国的“十一五”规划纲要提出了两个主要约束性指标，即：到2010年单位GDP能耗比2005年降低20%、主要污染物排放总量减少10%。 在2007年召开的党的十七大会议上，提出要“建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”，进一步将生态环境问题提升为全党、全国的重要战略目标。 。,应对气候变化，我国政府采取的措施

19、,2007年公布了中国应对气候变化国家方案。 2008年10月，我国发表了中国应对气候变化的政策与行动白皮书。 2009年5月，中国政府公布了“落实巴厘路线图”的文件。 2009年9月,胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上，提出了中国今后应对气候变化的四项措施：一是争取到2020年单位GDP的CO2排放比2005年有显著的下降；二是争取2020年非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右；三是大力增加森林碳汇，；四是大力发展绿色经济，积极发展低碳经济和循环经济。 2009年11月26日，中国外交部宣布：到 2020 年，我国单位GDP的CO2排放比2005年下降40%45%。,中国应对气候变化的

20、立场,气候变化是在发展中产生的，也必须发展过程中解决，消除贫困和实现发展是发展中国家首要的任务； 要坚持“共同但有区别的责任”； 应对气候变化要坚持减缓和适应并重； 应对气候变化要依靠科技创新和技术转让，发达国家要履行向发展中国家提供资金和转让技术的承 要坚持全民参与和广泛国际合作。,我国CO2排放情况,2007年我国CO2排放总量62亿t, 已超过美国,居世界首位； 2008我国CO2排放总量68.9亿t,占全球排放总量的21%, 人均排放量为4.7t/a,已超过世界平均水平4.1t/a，还远低于OECD国家人均平均水平的11t/a； 从2000-2005年间，世界CO2排放的增长量有近一半

21、来自中国； 从1751-2004年间，我国CO2排放历史累积值约占世界的7-9%，按常规发展到2050年累积排放量就增加到世界的20%。,我国电力CO2排放情况,2000年我国火电机组的CO2排放量为12亿t,占全国排放总量的40%左右，单位发电量CO2排放量为1085g/kWh; 2008年火电机组的CO2排放量为24亿t,单位发电量CO2排放量为863g/kWh,与日、美、德等国家的燃煤机组排放强度值相当； 2008年发电煤耗为322g/kWh，比上年降低10g/kWh,即节约标煤2800万t,减排CO2 6990万t.,2007年主要国家CO2排放,2050年我国低碳发展的三种情景,20

22、50年传统发展模式的能耗,2008年我国人均GDP为3300美元，约世界平均水平的50%，而人均能源消费已达到2.0 tce/a,能源消费总量为26亿tce。如果2050年人均GDP达到3万美元，与此相同的能源消费方式，则能源消费总量将达到78亿tce。,2050年我国低碳发展的情景分析,在节能情景下，中国碳排放总量于2040年达到峰值；在强化低碳情景下，有望于2030年达到峰值； 中国想走低碳发展道路仍有许多不确定因素，最有可能达到的情景是介于节能情景和低碳情景之间； 如果按低碳情景测算,2050年能源总需求为55亿tce，煤炭消费量38亿t中有30亿t用于发电,发电排出的CO2将达36亿t

23、。,七、我国今后十年电力技术的发展动向,我国电力行业节能减排的技术发展途径,1、提高能源利用率，减低一次能源消耗量； 2、优化发展煤电； 3、优先加快发展低碳能源发电； 4、尽可能增加气体燃料发电； 5、开发CO2捕集和封存技术； 6、发展智能电网。,1、提高能源利用率,提高能源利用率一方面是提高能源的转换效率，另一方面是要大大减低单位GDP的能耗； 我国单位GDP的能耗与发达国家比，存在相当大的差距：以2008年为例 日本 1.05 (t油当量/万美元) 美国 1.60 中国 4.74 是日本的4.5倍，美国的3倍。,2、优化发展煤电,实施国家节能降排、以大代小的政策，实现煤炭的高效清洁利用

24、 ，当前的重点是发展高效环保的超临界机组； 开发大容量、高参数循环流化床锅炉，充分利用我国劣质煤资源； 加快开发与掌握整体煤气化联合循环发电技术IGCC和煤制氢“绿色煤电”技术； 继续发展热电联产，逐步替代低效的工业锅炉和分散的供汽、供暖的小锅炉； 不断实施对老机组的技术升级改造； 继续实施逐步淘汰小火电政策，几年来已关闭小火电机组51.49 GW。,2-1 超临界机组快速发展,国产超临界和超超临界机组自2004和2006年投产以来，截止2009年底的机组订货： 350MW、600MW、660MW超临界机组355台； 600MW 、660MW超临界机组出口32台； 600MW、660MW、10

25、00MW超超临界机组138台。使我国成为拥有超超临界机组最多的国家。 我国拥有世界所有先进的超临界机组的机型和炉型； “十二五”期间将要开发更高参数、更大容量的超临界机组，掌握650/700超超临界机组的关键技术。,2-2 循环流化床锅炉,我国已经装备容量不等的CFB机组约3000台，总投运容量超过7300万千瓦，其中： 5.0、13.5万千瓦锅炉各有330、150台； 30万千瓦锅炉订货已达到100台，投运超过20台，目前大部分30万千瓦锅炉均为自主化设计； 60万千瓦超临界CFB示范锅炉为自主开发，正在制造中； 尽管CFB锅炉对燃料的适应性广，从经济运行的角度，对燃料有一定的适用范围； 大

26、型CFB锅炉还属于技术发展中的设备。,2-3 IGCC,IGCC具有高效、高环保性能，但因投资高，提供运用还需十年左右的时间； 华能绿色煤电天津250兆瓦级IGCC示范电站工程已开工建设，预计2011年投产，将成为中国最环保的燃煤电厂； 绿色煤电的第二步是增大IGCC的单机容量和捕集CO2的研究； 绿色煤电的第三步是煤制气再制氢，采用燃料电池与IGCC联合运行，其供电效率接近60%，有望超过760的超超临界机组才具有竞争力。,3、优先加快发展低碳能源发电,在保护环境和生态的前提下，继续大力发展水电； 核电是实现可持续发展的桥梁，减排温室气体的主力，并成为近期的主要替代能源 ； 规模化开发风力发

27、电 ； 有效地利用生物质能资源发电； 尽早突破太阳能高效转化技术 ，逐步成为远期替代能源。 除水电外，可再生能源发电的比重，2020年争取达到8%以上，2050年争取达到25%以上。,3-1 加快水电发展的步伐,我国经济可开发水能的资源量居世界第一位，技术可开发装机5.74亿千瓦，我国能源探明总储量中水能占11.9% ； 按照水电的规划，2010 年常规水电装机容量2.1亿kW ，2015年2.71亿kW，2020年3.28亿kW，目前基本上按规划达到预定的目标； 全国抽水蓄能电站规划发展目标，2010年、2015年和2020年分别达到1800、3400和5000 万kW； 由于生态和移民的原

28、因，水电项目核准明显变缓，有可能影响后十年水电的发展，同时需求加强对小水电的管理。,3-2 核电,我国目前已建立浙江秦山、广东大亚湾、江苏田湾三个核电基地，已建成运行11个反应堆，总装机容量908万千瓦 ； 核准在建核电机组24台，总装机容量2540万千瓦，是目前世界上核电在建规模最大的国家； 我国引进的第三代1000核电技术，已在广东三门和山东海阳开工建设。,3-3-1 风力发电,2009年我国风电装机容量2200 万千瓦，仅次于美国、德国，居第三位。2010年装机容量有望达到3000万千瓦； 规划要求，到2010年，全国风电总装机容量达到500万千，2020年，全国风电总装机容量达到300

29、0万千瓦； 我国重点建设甘肃酒泉（1271 万千瓦 ）、苏北沿海（1000 万千瓦）和内蒙古3个千万千瓦级的大风场。规划建设的还有哈密（2000万千瓦）、河北北部（1203万千瓦)等风电场。大部分风电需要长距离输送到负荷中心。,3-3-2 风电技术的发展趋势,从早期的失速调节向变速变桨恒频发展； 变速变桨恒频型风电机组技术分为双馈式和直驱式两大类。双馈式传动系统采用齿轮箱增速和双馈异步发电机并网，而直驱式采用了风轮与发电机直接耦合的传动方式，发电机多采用多极同步电机，通过全功率变频装置并网； 机组的单机容量逐步加大，国外单机容量最大为5MW，我国已开始研制3.5MW风电机组； 我国是世界上风电

30、发展最快的国家，近几年是翻番地增长，2020年装机容量将达1.5亿千瓦。,3-4-1 太阳能发电,2009年我国太阳能发电装机23万千瓦；太阳能热水器集热面积累计达到125亿平方米，占世界太阳能热水器总使用量的60以上，多年居世界第一位。 我国多晶硅材料总产量超过6000吨；光伏电池产量达到200万千瓦，占全球产量15； 2010年全球光伏并网容量可达到1500万千瓦，其中日本、欧洲和美国占了绝大部分。预计到2030年有可能达到10亿千瓦。,3-4-2 太阳能光伏发电,太阳能电池有两种：晶硅电池和薄膜电池； 光伏的关键技术： 逆变器-由DC转变为AC 控制技术； 并网技术； 目前存在的问题：发

31、电成本高；关键设备和技术自主创新能力差；企业一哄而上，产品质量参差不齐；缺乏必要的规程规范和相应的配套政策。,3-5 生物质能发电,全国生物质发电装机容量约为315万千瓦； 规划要求，到2010年生物质发电总装机容量达到550万千瓦，2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦； 生物质发电包括农林生物质发电、垃圾发电和沼气发电,4、尽可能增加气体燃料发电,改变一次能源结构，提高天然气、煤层气等低碳燃料使用比重是控制CO2排放的重要措施； 未来15年，中国天然气需求的年增长率将达到12%，到2020年，中国天然气供应中的49%将要从国外进口，中国天然气发电能达到多大的份额，在很大程度上取决于进口天然气状况和价格； 中国煤层气储量丰富，居世界第三位,埋深2000米以内的煤层气资源量达31.46万亿立方米。煤层气是非常好的发电燃料，但要达到规模化利