大型能源集团发电 综合能源供应商转型路径分析.pdf
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1、第5期田景奇1,刘珺婉2,劳俊2,姚宣2,赵俊杰3(1.国电电力发展股份有限公司,北京100101;2.国能龙源环保有限公司,北京100036;3.国家能源投资集团有限责任公司,北京100011)摘要:国家能源集团提出以“发电+”模式拓展综合能源业务,通过路径探索、规划指导、示范建设、应用推广等措施,推动发电企业向综合能源供应商转型,形成可进化、可复制、可推广的发展模式,助力城市绿色低碳发展。国家能源集团坚持大胆试点、研发核心技术、应用首台(套)装备等发展理念,取得了发展模式、技术装备等一系列突破性进展。宁海电厂七联供、常州电厂综合能源服务、沧东电厂海水淡化、肇庆电厂火储调频等示范项目的成功建
2、设与运营,已成为发电企业综合能源转型的典型代表。以江苏公司为代表的区域级综合能源示范企业,立足政策和用户导向,发挥区域和自身优势,以协同开发和梯级利用为主要措施,开展多能供应、固弃物精加工、污泥耦合发电等业务,大幅提升了能源综合利用效率以及非电业务利润。发布国内首套大型能源集团级的“发电+”综合能源系列典型技术路线与案例集,为煤电企业向综合能源供应商转型发展提供了强有力指导。关键词:发电+;多联供;多回用;综合能源服务;绿色低碳转型;污泥掺烧中图分类号:TM62文献标识码:A文章编号:2096-7691(2023)05-03-05基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(51806063、517
3、36005和51906124)作者简介:田景奇(1970),男,硕士,高级工程师,现任国电电力发展股份有限公司党委委员、副总经理、董事会秘书,主要从事安全生产管理、科技信息、综合能源、智慧电厂等方面研究。Tel:13801111068,E-mail:引用格式:田景奇,刘珺婉,劳俊,等.大型能源集团发电+综合能源供应商转型路径分析 J.能源科技,2023,21(5):3-7.0引言世界能源发展正处于百年未有的大变革时代,多元化、清洁化、低碳化、数字化转型成为大趋势1-3。随着“双碳”目标的提出,新型能源体系与新型电力系统建设得到快速发展,火电企业面临的能源保供、生存盈利、转型发展等压力日益增大,
4、急需寻找一条兼顾清洁低碳与盈利增收的可持续发展路径2-5。国家能源集团是世界规模最大的火电企业,2022年电力装机2.88 亿kW,其中火电装机1.997 亿kW,占69.3%。为推动发电企业角色转变与高质量发展,集团提出由传统火电企业向绿色智慧企业转型,由单一电热供应站向综合能源服务供应商转型的发展方向3-7。基于可持续发展理念,为用户提供价廉、可靠、清洁的能源服务,建设清洁低碳、安全高效的城市友好型、园区共生型现代化电厂,以综合能源发展引领发电企业绿色低碳转型5-9。基于国家能源集团综合能源转型发展路径,通过探索模式、制定规划、开展试点、研发关键核心技术、鼓励首台(套)应用、编制技术路线及
5、案例集等措施,提升电厂能源发展的综合实力,促进电力产业绿色低碳转型、提质增效、高质量创一流发展。本文的研究成果将为大型能源企业开展综合能源服务提供强有力的理论支撑与转型样板。1问题与目标火电企业绿色低碳转型需立足企业自有资源优势,以企业生存的痛点问题为突破口,坚持问题导向、价值引领。存在的问题包括:煤价持续上涨,发电成本不断提升,发电利用小时逐年下降,纯电收入连年降低;可再生能源冲击,对火电厂调峰调频能力提出了较高的要求;热力需求加剧,电站供热能力不第21卷 第5期Vol.21No.52023年10月Oct.2023大型能源集团发电+综合能源供应商转型路径分析第5期田景奇等:大型能源集团发电+
6、综合能源供应商转型路径分析足;国家和各级地方政府的污染物排放、碳减排政策要求日益严格,增大火电企业运营成本;电厂固废附加值低,销售收入普遍不高。发电企业作为区域重要的能源节点,其转型发展必须融入城市绿色发展中,实现发电企业高质量转型与区域绿色低碳发展的双赢。国家能源集团在保证区域能源安全稳定供给的前提下,提出发电企业转型目标是:持续推动煤电技术革新,提升煤炭清洁利用效率;与发电企业上下游产业融合延伸、跨产业垂直整合,充分利用能源和资源,为发电企业周边城镇及工业用户提供绿色综合能源、环境协同治理、新兴产业培育以及未来社会所需其他增值服务的新型能源系统。在“十四五”期间,打造一批综合能源建设示范引
7、领工程及“发电+”综合能源供应示范基地;到 2025 年,有条件的发电企业全面实现综合能源服务。2实施路径2.1路径探索立足综合智慧能源基本理念与集团公司火电为主的产业特点,提出“发电+”的综合能源服务发展路径与模式,项目分类包括火电+、水电+、新能源+、智慧城市综合体、集团内部用能优化、增量配网、综合能源增值服务等7 类。传统火电企业通过开展供热(民用/工业供热)、固废销售(灰/渣/石膏等)、多联供(压缩空气/氮气/氢气/热水/除盐水/原水等)、多回用(污泥/生物质等固废掺烧,电石渣/白泥/贝壳粉利用,矿井水处置,海水淡化等)、综合能源增值服务(碳交易/碳配额处置/绿证交易/电力市场辅助服务
8、/电力销售服务/电力运维、建设及监理等服务/培训服务/租赁服务/充换电/码头过驳/煤炭转运)等综合能源服务,实现向新一代生态共享型燃煤电站方向转型发展。水电、新能源企业探索开展余电制氢、清洁能源供暖、海水淡化、绿电与碳资产交易等综合能源服务。2.2规划指导2021年国家能源集团印发 关于支持综合能源产业发展的指导意见,总结了“双碳”目标下火电企业的主要发展方向与实施路径。明确要求火电企业深挖可利用资源,充实产品体系,鼓励能源企业实现多联供,重点建设智慧城市能源服务综合体,积极探索源网荷储、多能互补一体化项目,创建“网为纽带、智慧灵活”的供应品牌。2022年印发 关于规范电力产业综合能源项目管理
9、的通知,规范综合能源项目管理,加强项目计划、立项、建设、运营各阶段的质量管控,引导和规范综合能源产业高质量发展。同时明确要求各发电企业完善周边用能客户台账,建立对标管理模式,健全指标评价体系。2023年印发了 2023年电力产业综合能源发展工作要点,提出了“五提升、三降低、三打造”的工作导向,即提升综合能源服务的场景种类、电厂覆盖率、供应规模、业务收入、项目投资回报率,降低社会全口径的能耗、污染物排放、碳排放,打造示范子分公司、示范电厂、示范项目的知名品牌。2.3示范建设2021年集团电力部组织实施了宁海“七联供”等15个综合能源重点项目。2022年选取了涵盖多联供、废弃物处置、增量配网、综合
10、能源增值服务等类型的38个综合能源重点项目,投产了甘泉堡增量配网、南宁电厂污泥掺烧、大同电厂CCUS、山西负荷聚合商、布连电厂固废充填置换煤柱等项目。2023年接续计划了36 个重点示范项目,包括津滨热电增量供热、泰州电厂CCUS、汉川电厂压缩空气供应、沧东电厂绿电制绿水等。结合各重点省域“十四五”规划及集团资源分布及供给能力,重点推进京津冀、山东、江苏、浙江、湖北、广东、安徽、福建、陕西、宁夏等10 个“以电为中心、辐射周边”的“发电+”区域综合能源供应体。2.4应用推广2021年组织相关试点单位,总结综合能源转型的成功经验与实践成果,同时发布了国内首套大型能源集团级“发电+”综合能源系列典
11、型技术路线和案例集,包括 固体废弃物处置、消纳典型案例集 海水淡化典型技术路线和案例集 火电+压缩空气集中供应典型技术路线和案例集 煤电机组配置电化学储能调频典型技术路线和案例集 等,以指导同类型业务的实践、复制与推广。对已经建成投产的综合能源项目的实施效果进行评定,优选具有推广价值的成功案例,将相关案例编入相关优秀案例集,不断塑造行业标杆、项目典范,提升集团公司综合能源品牌知名度。在集团官方网站建立综合能源专栏,搭建线上综合能源发展共享平台。4第5期3效果分析3.1大胆试点国家能源集团所属宁海、常州、沧东、青山、肇庆等多个发电企业开展了综合能源转型试点工作,打造综合能源供应商与服务基地。宁海
12、电厂深挖循环经济产业潜力,打造能源综合供应、梯级利用的示范,形成了粉煤灰水泥、石膏石膏板、粉煤灰新型墙材、蒸汽集中供热用热能企业四条循环经济产业链。开创供电、供蒸汽、供热水、供原水、供压缩空气、供石膏、供灰渣的“七联供”新模式,将围墙内富余资源全部利用起来。2021年宁海电厂综合能源供应利润为1.85 亿元,占公司总利润60%以上。常州电厂突破“电厂围墙”思维,推进燃煤电厂耦合处置城市固体废弃物示范工程,加快构建“电热冷气水”多联供的综合能源供应服务业务。打造区域供能中心,满足周边63 家工商业用户的供热(单机400 t/h、双机800 t/h)和压缩空气(1.1 MPa压缩空气2.7 亿Nm
13、3/a)需求。实施固废处理,将污泥作为可再生能源融入传统火电领域,实现市政污泥年处理规模10 万t、工业固废6 万t的无害化处置,解决了常州市30%的污泥处置需求。压缩空气项目年创效约1 000 万元,污泥掺烧项目年创效约1 500 万元。3.2典型示范国家能源集团通过综合能源发展与重点示范项目建设,产生了一批具有核心知识产权、独具特色的技术、装备及应用。典型示范包括:(1)常州电厂污泥掺烧。采用以热导型卧式圆盘干燥机为关键设备的干燥系统,利用饱和或过热蒸汽对污泥间接加热,使污泥中的水分蒸发,干化后的污泥输送至电厂输煤皮带,经磨制系统后送入锅炉焚烧,干化产生的废气送入锅炉炉膛焚烧。电厂具备年处
14、理16 万t生活、印染污泥的固废处置能力。整个污泥干化过程处于负压状态,有效地控制了污泥干化过程产生的臭气外漏,实现了环境友好。(2)沧东电厂海水淡化。一期海水淡化采用低温多效蒸馏海水淡化技术,如图1所示,海水淡化产能5.75 万t/d。二期采用光伏+海水预处理+反渗透淡化技术+水箱储能的新能源开发与消纳新模式。(3)鸳鸯湖电厂综合能源供应升级。开展 1 号、2 号机组中压蒸汽改造、减温减压装置改造、D区供汽管网建设、“双汽源”管道连通、一期 150 t/h 除盐水 工程、空分岛及综合管廊等建设,提供压缩空气3 000 Nm3/h、氮气1 500 Nm3/h、循环风43 380 Nm3/h、新
15、鲜空气29 100 Nm3/h等综合能源供应。(4)肇庆电厂火储调频。2 台35 万kW煤电机组配建 10 MW/5.6 MWh磷酸铁锂电化学储能系统,提出大规模电池储能系统和火电机组协调响应系统AGC指令的双层控制策略,实现了电池储能系统和火电机组调频责任分配与协调控制。(5)泰州电厂CCUS。采用化学吸收法碳捕集技术路线,以及水洗、吸收、再生、压缩、干燥、液化、球罐储存、罐车运输等工艺流程,原料气为湿式电除尘后的烟气。2023年6月2日,50 万t/a碳捕集及综合利用示范工程正式投产,是亚洲最大煤电碳捕集示范项目。(6)新疆甘泉堡源网荷储一体化项目:新建100 MW风电、1 300 MW
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