減排量計(jì)算
通過上述計(jì)算方法可計(jì)算出火電行業(yè)各項(xiàng)減排技術(shù)的減排量及減排成本。其中超臨界、超超臨界機(jī)組和IGCC技術(shù)的年減排量計(jì)算比較復(fù)雜,具體計(jì)算過程如下:
超臨界和超超臨界發(fā)電、IGCC技術(shù),通過提高煤轉(zhuǎn)化效率,減少單位發(fā)電量的耗煤量,從而減少單位發(fā)電量的溫室氣體強(qiáng)度。假定其他條件不變,可認(rèn)為采用這些技術(shù)時(shí)發(fā)電效率提高的百分比等于溫室氣體強(qiáng)度降低的百分比。也即采用這些技術(shù)時(shí)的單位發(fā)電量的減排量,等于采用傳統(tǒng)技術(shù)單位發(fā)電量的溫室氣體排放量乘以效率提高的百分比。具體推導(dǎo)過程如下:
假設(shè)燃燒1噸煤,排放溫室氣體為x噸CO2e,采用傳統(tǒng)技術(shù)可生產(chǎn)P度電;若改用先進(jìn)技術(shù)(超臨界、超超臨界或IGCC),可使發(fā)電效率提高a%,即能生產(chǎn)P*(1+a%)度電。那么,每生產(chǎn)一度電,采用傳統(tǒng)技術(shù)的溫室氣體排放量為噸CO2e/kWh,采用先進(jìn)技術(shù)的溫室氣體排放量為噸CO2e/kwh,先進(jìn)技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)的溫室氣體排放系數(shù)減少量為:
也即單位發(fā)電量的溫室氣體排放減少量,等于采用傳統(tǒng)技術(shù)的溫室氣體排放系數(shù)乘以采用先進(jìn)技術(shù)時(shí)發(fā)電效率的提高量。
因此,總的減排量等于采用先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的電量、采用傳統(tǒng)技術(shù)的溫室氣體排放系數(shù)與發(fā)電效率的提高量三者的乘積。
減排情景中已經(jīng)設(shè)定了超臨界和超超臨界機(jī)組、IGCC機(jī)組的新增裝機(jī)容量,要計(jì)算生產(chǎn)的電量,還需要年運(yùn)行時(shí)間數(shù)據(jù),可根據(jù)現(xiàn)有火電機(jī)組設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)進(jìn)行估計(jì)。近年來(lái)火電發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)波動(dòng)較大且并無(wú)明顯的上升或下降趨勢(shì),平均為5267h,取該值作為本文中發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間。
超臨界和超超臨界機(jī)組相對(duì)于傳統(tǒng)亞臨界機(jī)組只是鍋爐蒸汽的溫度、壓力等狀況不同,對(duì)年運(yùn)行時(shí)間并無(wú)太大影響。而IGCC與之不同,其運(yùn)行過程要求各種設(shè)備和系統(tǒng)合理配置、密切配合,以提高整體循環(huán)效率,這樣雖提高了能量利用效率,但也使系統(tǒng)復(fù)雜性增加,運(yùn)行過程中各設(shè)備互相牽制,影響了IGCC機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間,使得IGC相對(duì)于常規(guī)的燃煤發(fā)電系統(tǒng)在可靠性方面有相當(dāng)大的差距。按照美國(guó)能源部(DOE)、美國(guó)
電力研究院(EPRI)等機(jī)構(gòu)專家的預(yù)測(cè),商業(yè)化的IGCC電站性能將在未來(lái)不斷改善,到2010年可用率達(dá)到85%以上,2015年將超過90%。考慮到中國(guó)與美國(guó)在技術(shù)方面尚存在一定差距,預(yù)計(jì)中國(guó)2015年IGCC電站可用率達(dá)到85%。
結(jié)合以上分析,本文取超臨界和超超臨界機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間為5300小時(shí),IGCC機(jī)組運(yùn)行時(shí)間為其85%,即4505小時(shí)。根據(jù)研究,
深圳煤電溫室氣體生命周期排放系數(shù)約為1000克COe/kWh,以此作為采用傳統(tǒng)技術(shù)的溫室氣體排放系數(shù)。
現(xiàn)在傳統(tǒng)的亞臨界燃煤技術(shù)熱效率大概在38%左右,該技術(shù)已很成熟,進(jìn)一步發(fā)展的潛力很有限。綜合考慮超臨界和超超臨界技術(shù)、IGCC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及相關(guān)學(xué)者的研究,本文初步預(yù)測(cè)到2015年,超臨界和超超臨界技術(shù)的平均發(fā)電效率達(dá)到45%,IGCC技術(shù)的發(fā)電效率達(dá)到48%,那么,相對(duì)于傳統(tǒng)燃煤技術(shù),超臨界和超超臨界技術(shù)、IGCC技術(shù)發(fā)電效率分別提高7%、10%。
綜合以上分析,2015年,采用超臨界和超超臨界技術(shù)替代傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)單臺(tái)機(jī)組產(chǎn)生的CO2減排量為11.1萬(wàn)噸,采用IGCC技術(shù)替代傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)單臺(tái)機(jī)組產(chǎn)生的CO2減排量為13.5萬(wàn)噸。