深圳火电行业碳排放现状、减排成本与配额分配等相关分析研究报告

2014-11-16 21:54 来源: tanpaifang.com

减排量计算


    (三)减排量计算

    通过上述计算方法可计算出火电行业各项减排技术的减排量及减排成本。其中超临界、超超临界机组和IGCC技术的年减排量计算比较复杂,具体计算过程如下:
    超临界和超超临界发电、IGCC技术,通过提高煤转化效率,减少单位发电量的耗煤量,从而减少单位发电量的温室气体强度。假定其他条件不变,可认为采用这些技术时发电效率提高的百分比等于温室气体强度降低的百分比。也即采用这些技术时的单位发电量的减排量,等于采用传统技术单位发电量的温室气体排放量乘以效率提高的百分比。具体推导过程如下:

    假设燃烧1吨煤,排放温室气体为x吨CO2e,采用传统技术可生产P度电;若改用先进技术(超临界、超超临界或IGCC),可使发电效率提高a%,即能生产P*(1+a%)度电。那么,每生产一度电,采用传统技术的温室气体排放量为吨CO2e/kWh,采用先进技术的温室气体排放量为吨CO2e/kwh,先进技术相对于传统技术的温室气体排放系数减少量为:

    也即单位发电量的温室气体排放减少量,等于采用传统技术的温室气体排放系数乘以采用先进技术时发电效率的提高量。

    因此,总的减排量等于采用先进技术生产的电量、采用传统技术的温室气体排放系数与发电效率的提高量三者的乘积。

    减排情景中已经设定了超临界和超超临界机组、IGCC机组的新增装机容量,要计算生产的电量,还需要年运行时间数据,可根据现有火电机组设备年利用小时数进行估计。近年来火电发电设备利用小时数波动较大且并无明显的上升或下降趋势,平均为5267h,取该值作为本文中发电机组年运行时间。

    超临界和超超临界机组相对于传统亚临界机组只是锅炉蒸汽的温度、压力等状况不同,对年运行时间并无太大影响。而IGCC与之不同,其运行过程要求各种设备和系统合理配置、密切配合,以提高整体循环效率,这样虽提高了能量利用效率,但也使系统复杂性增加,运行过程中各设备互相牵制,影响了IGCC机组的运行时间,使得IGC相对于常规的燃煤发电系统在可靠性方面有相当大的差距。按照美国能源部(DOE)、美国电力研究院(EPRI)等机构专家的预测,商业化的IGCC电站性能将在未来不断改善,到2010年可用率达到85%以上,2015年将超过90%。考虑到中国与美国在技术方面尚存在一定差距,预计中国2015年IGCC电站可用率达到85%。

    结合以上分析,本文取超临界和超超临界机组年运行时间为5300小时,IGCC机组运行时间为其85%,即4505小时。根据研究,深圳煤电温室气体生命周期排放系数约为1000克COe/kWh,以此作为采用传统技术的温室气体排放系数。

    现在传统的亚临界燃煤技术热效率大概在38%左右,该技术已很成熟,进一步发展的潜力很有限。综合考虑超临界和超超临界技术、IGCC技术的发展现状及相关学者的研究,本文初步预测到2015年,超临界和超超临界技术的平均发电效率达到45%,IGCC技术的发电效率达到48%,那么,相对于传统燃煤技术,超临界和超超临界技术、IGCC技术发电效率分别提高7%、10%。

    综合以上分析,2015年,采用超临界和超超临界技术替代传统燃煤发电技术单台机组产生的CO2减排量为11.1万吨,采用IGCC技术替代传统燃煤发电技术单台机组产生的CO2减排量为13.5万吨。

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