中國大唐集團有限公司江西分公司金安：基于高效燃煤機組多燃料深度耦合實現(xiàn)長時儲能
來源：中國能源新聞網(wǎng) 時間：2024-12-12 16:26
金安
2024年2月29日，中共中央政治局就新能源技術(shù)與我國能源安全進行第十二次集體學(xué)習(xí)，明確提出“長時儲能技術(shù)瓶頸仍是制約新能源發(fā)展的一大‘短板’，未來需發(fā)揮舉國體制優(yōu)勢，產(chǎn)學(xué)研協(xié)作聯(lián)動，加強對長時儲能的技術(shù)攻關(guān)，并探索更新的儲能形式”。采用新能源電能、生物質(zhì)燃料、城市污泥和垃圾等生物質(zhì)能作為燃料，與高效燃煤機組的電力、熱力系統(tǒng)等深度耦合，減少燃煤用量儲存起來，發(fā)揮其靈活調(diào)節(jié)特性，可以實現(xiàn)時間跨度上月度級的長時儲能，對于推動新能電力系統(tǒng)建設(shè)、美麗中國建設(shè)、提高高效燃煤機組整體利用率均具有重要的現(xiàn)實意義。
推動新能源電力與高效燃煤機組深度耦合，符合國家對新能源高質(zhì)量發(fā)展的要求
2022年5月14日，國務(wù)院辦公廳下發(fā)了《關(guān)于促進新時代新能源高質(zhì)量發(fā)展的實施方案》（國辦函〔2022〕39號），在“創(chuàng)新新能源開發(fā)利用模式”中明確“推進多能互補高效利用，開展新能源電力直供電試點”，在“深化新能源領(lǐng)域‘放管服’改革”中明確“以新能源為主體的多能互補、源網(wǎng)荷儲、微電網(wǎng)等綜合能源項目，可作為整體統(tǒng)一辦理核準（備案）手續(xù)”。
2024年3月1日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改能源〔2024〕187號），明確“到2025年，配電網(wǎng)承載力和靈活性顯著提升，具備5億千瓦左右分布式新能源、1200萬臺左右充電樁接入能力；有源配電網(wǎng)與大電網(wǎng)兼容并蓄。”
實現(xiàn)3060雙碳目標，大力推動風(fēng)能光伏能新能源建設(shè)和消納，最終目標是確保能源安全將化石能源消耗量降下來，新能源高比例消納和長時儲能是構(gòu)建新型能源系統(tǒng)的關(guān)鍵。這需要突破原有的新能源只通過大電網(wǎng)傳輸消納的觀念，將新能源作為能源（燃料）而不僅僅是電力產(chǎn)品屬性，大力推動就地就近離網(wǎng)消納、推動電能轉(zhuǎn)換為氫氨甲醇蒸汽等多產(chǎn)品化，大力推進新能源與高效燃煤機組深度耦合，利用燃煤電站已建成的電力傳輸通道通過煤電穩(wěn)定靈活可調(diào)性的突出特點實現(xiàn)新能源高比例轉(zhuǎn)換消納。方案和意見，為新能源電能利用與高效燃煤機組深度耦合提供了政策依據(jù)和支持。
推動新能源電力與高效燃煤機組深度耦合，可以實現(xiàn)新能源的高比例消納和月度級的長時儲能
對于2臺百萬高效燃煤機組，年廠用電量約5億千瓦時，可以消納就近區(qū)域約50萬千瓦光伏或30萬千瓦風(fēng)電的年發(fā)電量，可以節(jié)省約20萬噸原煤，實現(xiàn)了長達20天的長時儲能。以新能源電力加熱電極鍋爐產(chǎn)生1.5MPa、350℃的高溫蒸汽，并入到電站熱力系統(tǒng)，可以進一步減少燃煤消耗；2臺50兆瓦電極鍋爐按照年7000利用小時核算消耗電能7億千瓦時，可以進一步消納40萬千瓦風(fēng)電或70萬千瓦光伏。
按照煤電和新能源1:1配套建設(shè)，2臺百萬高效燃煤機組的廠用電+2臺50兆瓦電極鍋爐一年可以就近消納區(qū)域內(nèi)120萬千瓦光伏或70萬千瓦風(fēng)電，可消納約40%左右的新能源發(fā)電量，大大減輕了電網(wǎng)負擔(dān)，減少節(jié)約的原煤量可以實現(xiàn)長達60天的長時儲能。
只考慮消納新能源減少棄風(fēng)棄光，不考慮電加熱產(chǎn)生蒸汽再發(fā)電的能源利用率的衰減，從能量利用率看，電極鍋爐能源利用效率達到99%，而最高效的燃煤鍋爐效率也只能到95%，采用新能源加熱產(chǎn)生蒸汽的能源利用效率更高。
從功能上講，煤電也是一種長時儲能，儲能時長與煤場儲煤量有關(guān)，一般為2周左右；目前抽水蓄能儲能時長一般為6.5小時，電化學(xué)儲能普遍在1到2小時之間，都與煤電相距甚遠。從技術(shù)和經(jīng)濟角度看，新能源與大容量高效燃煤機組深度耦合可極大提高新能源就地消納的能力，從能量平衡角度節(jié)約的燃煤可以實現(xiàn)月度級的長時儲能。
推動生物質(zhì)能與高效燃煤機組深度耦合利用，降碳減污擴綠推進美麗中國建設(shè)
生物質(zhì)能主要包括農(nóng)林廢棄物、生活垃圾、污水污泥等。我國主要生物質(zhì)資源年生產(chǎn)量約34.94億噸，作為能源利用的開發(fā)潛力為4.6億噸標準煤。據(jù)統(tǒng)計，2020年，我國秸稈可收集資源量約6.94億噸，燃燒化利用量8821.5萬噸利用率僅為12.75%；可利用的林業(yè)剩余物總量3.5億噸，能源化利用量為960.4萬噸，利用率僅為2.74%；生活垃圾清運量為3.1億噸，焚燒量為1.43億噸，利用率為46.1%；污水污泥年產(chǎn)量干重1447萬噸，能源化利用量約114.69萬噸，利用率為7.9%。預(yù)計2030年，我國生物質(zhì)總資源量將達到37.95億噸，到2060年將達到53.46億噸。
2022年05月10日，國家發(fā)展改革委印發(fā)《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，是我國首個生物質(zhì)經(jīng)濟規(guī)劃，規(guī)劃提出：積極開發(fā)生物能源，開展新型生物質(zhì)能技術(shù)研發(fā)與培育，建立生物質(zhì)燃燒摻混標準，推動化石能源向綠色低碳可再生能源型。
與常規(guī)生物質(zhì)電站相比，高效燃煤機組優(yōu)勢顯著。一是效率高，相同生物質(zhì)燃料量，百萬超(超)機組發(fā)電量是常規(guī)生物質(zhì)電廠的1.8倍；二是燃料靈活，常規(guī)生物質(zhì)電廠為確保獲得補貼只能燒生物質(zhì)燃料，而燃煤耦合生物質(zhì)機組不受生物質(zhì)燃料短缺影響；三是碳排放交易提供了補償機制，目前國內(nèi)每噸碳交易價格在70元左右，歐洲達到了700元，發(fā)同樣電量摻燒生物質(zhì)減少了煤炭用量，少于政府核定的碳排放量可以到碳交易市場進行交易，以目前的碳價相當(dāng)于每度電補貼5分錢。
2023年12月27日，中共中央、國務(wù)院下發(fā)了《中共中央國務(wù)院關(guān)于全面推進美麗中國建設(shè)的意見》，意見明確要求“加快‘無廢城市’建設(shè)，持續(xù)推進新污染物治理行動，推動實現(xiàn)城鄉(xiāng)‘無廢’、環(huán)境健康”“2027年‘無廢城市’建設(shè)比例達到60%”“加強農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用和廢舊農(nóng)膜分類處置”。
按照年消耗50萬噸生物質(zhì)能，可以節(jié)約10萬噸燃煤。依托百萬級燃煤鍋爐可以實現(xiàn)城市垃圾的高效無害化處理，推進無廢城市建設(shè)；農(nóng)林廢棄物生物質(zhì)燃料的收儲運售全產(chǎn)業(yè)鏈，每噸可以給農(nóng)戶或服務(wù)者帶來300元左右的收入，助推鄉(xiāng)村振興；利用好生物質(zhì)能意義重大，可以極大助推美麗中國建設(shè)。
基于上述分析，建議大型高效燃煤機組在規(guī)劃建設(shè)階段，就新能源開發(fā)和接入電站作為燃料能源就地消納進行系統(tǒng)性研究，就區(qū)域內(nèi)的生物質(zhì)能資源情況進行調(diào)查和鎖定，推進多燃料深度耦合，打造月度級長時儲能示范電站，探索推進新型能源系統(tǒng)建設(shè)新形態(tài)。（作者系中國大唐集團有限公司江西分公司黨委委員、副總經(jīng)理）
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