清洁煤技术为方向 外三竖起煤电能耗的“中国标杆”
穹顶之下，如何突围?
虽然雾霾的成因尚难有定论，但燃煤无疑成为众矢之的，而目前关闭煤电厂也似是一个重要的解决出路。但现实总是残酷的。中国的能源禀赋和国情决定了未来相当长时期内，煤炭作为我国能源支柱的地位不可撼动，因此倘若不在煤的清洁利用上做文章，雾霾治理只是空谈。
图为上海外高桥第三发电有限责任公司外景图。
在今年的两会上，关于推广清洁能源的议案、建议成为两会代表、委员特别关注的内容。全国人大代表、天津市工业和信息化委员会主任李朝兴建言发改委、环保局制定鼓励煤炭清洁利用的政策，对国内达到燃气排放标准的新建燃煤机组耗煤量不纳入新增煤炭消耗指标;对改造后达到燃气排放标准的燃煤机组和锅炉，其煤炭消费量等同于削减量。
3月6日，工信部与财政部联合编制的《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划》正式发布，实施期为2015~2020年，主要目标为：到2017年，实现节约煤炭消耗8000万吨以上，减少烟尘排放50万吨、二氧化硫排放60万吨、氮氧化物排放40万吨。
事实上，近年来我国大容量火电机组的技术不断提升，燃煤电厂的污染排放和供电煤耗也都在逐渐下降，而在上海，还诞生了世界上最高效和最清洁的燃煤发电厂。可见，我国煤炭的清洁高效利用还有很大的空间。
能源革命不是去煤化
据中电联数据，截至2014年底，我国发电装机容量达到13.6亿千瓦，其中火电装机容量为9.16亿千瓦，占全部装机容量的67.4%;水电装机容量达到3亿千瓦，占发电装机容量的22%，而水电由于枯水期发电量骤减，其全部发电量占19.2%;风电装机容量达到9600万千瓦，占火电装机容量的10%左右，而受风电间歇性和弃风率居高不下等影响，其风电发电量仅为火电总发电量的3%左右;光伏发电量仅占火电总发电量的0.5%。
“核电在建规模很大，但其所占比重还很小。我国天然气开采量虽然逐年增加，但2013年进口量为530亿立方米，对外依存度约占30%，而且其价格相对较高。”中国电工技术学会名誉理事长周鹤良表示，由于资源禀赋的特点和能源成本的制约，在未来相当长的时期内，煤炭作为主体能源的地位不会有大幅改变。
去年6月，习近平总书记曾强调，面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，保障国家能源安全，必须推动能源生产和消费革命。按照习近平对能源革命提出的要求，我们必须立足国内多元供应保安全，大力推进煤炭清洁高效利用，着力发展非煤能源，形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系等。
“所谓能源革命，并不是要革煤炭的命，更不是要去煤化。”清华大学热能工程系教授毛健雄告诉记者说，从全世界来看，煤电仍是主力电源。
当前，我国一次能源消费煤炭占65.8%，煤电在煤炭的消费中占比50%左右，而在美国则达到93%。
事实上，煤炭并不是污染的代名词。通过脱硫脱硝和除尘的环保处理，以及清洁技术改造、电力科技创新等，煤炭的清洁利用还有很大空间。
近几年来，大容量、高参数、高效率、低排放逐渐成为火电设备发展的主流。我国大容量火电机组的供电煤耗正不断下降，而通过技术创新，现有的环保技术也已经可以把煤电做到接近天然气发电的排放标准。2014年底，我国6000千瓦及以上电厂供电标准煤耗为318克/千瓦时。特别是，上海外高桥第三发电有限责任公司(以下简称“外三”)的实践，已经证明了煤电的清洁高效利用可以走出一条节能减排的可行性道路。
外三竖起煤电能耗的“中国标杆”
记者了解到，早在2008年建成投产时，外三的百万千瓦超超临界火电机组，就创造了287克/千瓦时这一全世界最低的时间运行供电煤耗，在全球电力行业树立了中国标杆。
此后，在持续的技术创新推动下，外三不断刷新纪录。目前，其综合排放水平远优于号称史上最严的新版国家标准，甚至优于燃气轮机的排放标准水平。
作为惟一一家“国家煤电节能减排示范基地”，外三——这家近年来频频见诸报端、屡屡被能源局提及、被业内专家推介、还被外媒评为“世界最高效的燃煤发电厂”，究竟掌握着怎样的秘诀?
外三是上海申能公司旗下的股份制发电企业，装有2台百万千瓦超超临界燃煤发电机组，是中国首批四个国产百万千瓦火力发电工程之一，同步建设脱硫，于2008年3月和6月先后建成投产，两台机组均配置了脱硝装备。
以清洁高效利用煤电资源为理念的外三工程建成后，全年年均供电煤耗仅为我国火电厂平均煤耗的82%，这就相当于该电厂18%的发电量是“零能耗”和“零排放”。
与全国平均水平相比，外三机组投运6年多来，节约标煤300多万吨，意味着节约了2台1000兆瓦级燃煤机组的全年煤炭消耗量，减排万余吨的二氧化硫、氮氧化物等。
日前记者在外三实地采访时，公司大厅实时监测的大屏幕显示8号机组的累计供电煤耗276克/千瓦时，较机组2008年投产时下降了11克/千瓦时——而10克/千瓦时就是煤电行业一代技术的差距。
外三总经理冯伟忠在接受记者采访时笑称，“外三的一些主要指标到了看上去很假的程度，曾经让一些国内外同行百思不得其解，觉得非常离谱”。
但更让人吃惊的是来自国外媒体和同行的高度评价。
《华尔街日报》曾报道说，“世界最高效的燃煤发电厂在上海”。国际能源署清洁煤中心总裁称外三为“世界上最清洁的电厂”;而西门子火电部首席执行官罗兰费舍尔博士甚至表示，外三新研发的“高低位分轴布置的汽轮发电机组技术，是改革高污染发电行业为低排放绿色产业的惟一机遇，是引领世界煤电继续发展的创新技术，如果能实践到工程中，它将使中国成为世界火力发电技术的权威”。
节能就是最大的减排
“节能就是最大的减排。”冯伟忠不断向记者强调这一理念。环保的成本，是不能以牺牲能耗和加大碳排放为代价的。
早在前期工程策划、电厂设计时，外三就未雨绸缪提出了“节能就是环保”的理念，并在投产后持续研发了包括超超临界机组蒸汽氧化及固体颗粒侵蚀综合防治系列技术、大型汽动给水泵组低速启动及全程调速运行技术等12项世界首创的重大节能减排技术，及机组再热系统压降优化、汽轮机凝结水调频技术等6项国内首创技术。
据介绍，在外三，尽管做了大量的技术改造，但其“用于减排技术改造的钱，不但完全可以收回来，而且还跟滚雪球似的越滚越多”，完全打破了传统的越高环保排放标准就意味着越高投资、越高能耗、越高运行成本的环保困局，走出了一条节能型“超低排放”环保之路，也将一座发电厂变成了一个创新型的高科技企业。
初中毕业就进入上海崇明岛的一个小电厂，从学徒开始，搞过设备检修、运行，干过技术和企业管理等，最终走进拥有两台百万千瓦超超临界机组的电厂并实施技术改造，冯伟忠对发电厂的熟悉度，可以说无人能出其右。
他把绝大部分的时间和精力都用在了学习研究创新上，一天到晚都在琢磨如何改进机组提升效率。以超超临界汽轮机管道蒸汽侧氧化和固体颗粒侵蚀问题为例，冯伟忠从上世纪90年代初在石洞口二厂项目建设时就开始予以关注。它牵涉到电厂的各个主要专业及设备形式、系统设计、安装、调试、控制方式，直至机组启动方式和运行模式等诸多环节。在长达15年的研究后，冯伟忠逐步形成了一套完整理论及针对性综合治理思路。
人才不可复制经验可以推广
清华大学倪维斗院士曾说，我们学校培养的都是锅炉、汽轮机、电气等方面的专家，冯伟忠则是全才，冯伟忠不可复制。
那么，外三经验可以复制吗?
据了解，在申能公司主导下，上海申能能源科技有限公司已宣告成立，并与大唐、神华、华润等签订了全面合作协议，由外三原班人马，为其下属电厂提供菜单式的个性化改造方案。
在降低煤耗、污染排放的同时，提高发电效率、电厂利润——外三的这种节能减排改造服务，正是在市场驱动下我国能源技术的创新，应属于战略性新兴产业，与国家所倡导的能源产业升级不谋而合。
当前，从制造到运行，全国火电行业都在进行节能减排、超低排放及提高效率的改造。如果能够进一步推动“上大压小”，淘汰所有的小机组，新上超超临界百万千瓦机组，再把现有的亚临界机组改造成超临界水平，我国煤电行业就可以大幅降低平均煤耗。
周鹤良认为，煤炭的清洁利用，在国内外都有很大的市场空间，“可以利用外三的一系列创新技术，对传统电厂、老旧机组进行节能减排升级改造，实现火电最高效的利用，从改造里求生存，谋发展。”
原能源部总工程师秦中一向记者介绍说，日本的电厂改造周期很快，一些电厂设备一般7年就直接拆掉了。我们虽不能全盘复制，但也可以借鉴经验，“集中三五年对老旧电厂改造，对设备制造行业来说，是件好事。”他分析说，现在发电设备制造商没有订货，若有相当一部分订货单，他们就会活起来了，铸锻件、配套件、水泥等关联产业都会从中受益，将来我们还可以给国外的火电厂进行节能减排改造。
数据显示，相较燃煤电厂煤改燃的更新设备、大量投资，在役燃煤机组环保提标改造成本仅为煤改燃成本的1/12，新建燃煤机组环保提标改造成本仅为煤改燃成本的1/30，供热燃煤锅炉和工业燃煤锅炉煤炭清洁利用改造成本大致与煤改燃成本持平。
“继高铁之后，我们还可以把火电产业打造成第二个出口产业。”毛健雄表示。我国从2006年就开始采用超超临界技术，到2014年底，已经投入运行的百万千瓦超超临界火电机组超过60台，累计生产量超80台，已成为世界上百万千瓦超超临界机组投运最多的国家。毛教授认为，无论容量、效率、数量、水平，中国采用超超临界的规模都是世界之最，依托最大的市场，最多的实践经验，再加上外三这个样板，我们完全可以推动火电的清洁燃烧技术出口。
铜山电厂勇“吃螃蟹”
目前，外三对发电设备的技术改造已不是个案，它的经验推广已有了“吃螃蟹”的人。
记者日前获悉，华润电力集团下属的铜山电厂，邀请申能能源科技公司外三电厂利用两年的大修时间，对其1号百万千瓦超超临界燃煤发电机组进行了包括防固体颗粒侵蚀、广义回热技术应用等6个系统的节能减排升级改造，现在改造已经完成。据了解，经过正式性能测试，铜山电厂改造以后供电煤耗比改造前下降超过10克标煤，成为外三经验的第一次大规模复制。
铜山电厂此次改造的所有设备、采购、技术、设计、安装、调试等工作，全由外三申能能源科技公司负责，并由于吸收了外三的经验教训，每一个单项的改造效果都超过外三。
“改造共投资2.8亿元，如果按照当前的煤价，大约5年之内就可以收回。”秦中一从铜山电厂回来的第二天就向记者透露，“这充分证明了外三的节能减排经验可以复制，可以在其他电厂推广应用。”
秦中一告诉记者，由于没有先例可循，铜山电厂改造的风险高、投资大，华润电力集团下这个决心很不容易，董事长周俊卿带了管理层及大批专家及董事会成员三次走访外三才得以敲定合作项目。
需由国家牵头确立煤电清洁高效利用路径
在此前的能源工作会议上，能源局也表示，要尽快拟订出台鼓励煤电节能减排的配套政策措施，同时，重点抓好外三等煤电节能减排升级改造示范基地和示范电站创建工作。冯伟忠也向记者表示，对于新建电厂来说，复制外三经验更容易。
但是,行业专家告诉记者，外三经验的推广很难。
那么症结到底在哪里?电力体制，或是知识产权?
“很复杂。”不止一位被访者如此回答。
“必须要有一个很好的商业模式，还需要一个合力协作的团队，因为涉及到知识产权保护等。”秦中一表示，最为重要的是，必须由国家牵头，将之上升为国家意志，在各大电力集团强力推广。
“现在的关键在于能源局，政府要出台相关的政策和指导意见，打破现在的体制束缚，从顶层入手推广外三的创新技术。”周鹤良认为，创新是能源革命的灵魂，我们必须要转变理念，解放思想，更要尊重科学,从机制上创新驱动，既要加大投入改造老电厂的力度，推进国内燃煤电厂向清洁高效水平迈进;又要积极推进，将优势产能技术输出，走出国门，或到国外去投资办厂，资本输出。
在原北京重型电机厂总师高京生看来，外三的节能减排改造归根结底是电厂的系统创新，最终也应落实到负责系统设计的电力设计院，“因此，必须要说服设计院打破常规，最终这些经验才能推广开来。”
对此，全国电力技术市场协会顾问江哲生也强烈呼吁，应跳出电力设计院的条框束缚，由电厂牵头承包项目，统筹考虑机炉电统一的设计及主辅机的配套;同时，发电设备制造商必须要提高技术保证设计效率，达到设计要求。
记者还获悉，华润电力曹妃甸二期项目或将按照外三模式，从机组选型、系统设计、电厂建设等就开始统筹规划，打造又一个崭新的、清洁高效的火电厂。
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