节能减排在越来越重视环境保护的当下已是热点,与社会关注的清洁新能源开发、日常生活节能相比,做好传统能源企业节能这篇文章尤为重要。就浙江而言,每年的用能总量已达2亿吨标煤,其中燃煤发电机组用煤约1亿吨,是名副其实的能耗大户,每下降一个百分点的能耗,就能节煤百万吨。而一个投资上亿元、2万千瓦的大型光伏电站,按浙江的日照条件,年均节煤不过万余吨,从这个角度看,传统能源企业节能大有可为。
传统煤电企业降低能耗的难点。通常来说,传统煤电企业节能降低煤耗主要靠装备的技术改进和更新换代。如2000年以来,大容量、高效率、低煤耗的超临界、超超临界60万千瓦及百万千瓦燃煤火电机组成为发电主力,已经淘汰了12.5万千瓦以下中小燃煤机组。“十二五”期间,浙江省火电机组供电标煤耗累计下降14克/千瓦时,每年节约电煤超200万吨。但传统发电企业节能也面临着新挑战。特别是近十年来,随着环保要求的提高和用电市场的变化,能耗大户燃煤发电企业面临着节能发展的诸多瓶颈。
受煤炭市场的影响,燃煤机组发电成本不断攀升,发电用煤种类多变,对煤种适应性的控制问题严重制约了燃煤机组经济优化运行。2008年后,煤价飙升期,发电企业为节约成本,进行了大量的入炉煤炭的混烧、掺烧,使超临界发电机组更难满足电网负荷调节要求,更难控制在额定、经济的状态,造成了煤耗居高不下。
近十年来,全国特高压电网骨干网架建成,大量省外水电为主的清洁低价电源输入,清洁电能在浙江电量的占比已达四分之一。为保证电网安全稳定供电,处在特高压受电端的浙江省超临界燃煤发电机组还需低负荷运转备用,调频、调峰能力面临严峻挑战,常规控制方法已无法满足电网对于大型发电机组深度调频、调峰的灵活性提升的需求。省内燃煤机组承担了调峰压力,旋转备用容量增大,发电负荷率普遍偏低,经济性和节能效率难以发挥。新能源占比不断增加,风电、太阳能等新能源发电的不稳定供电特性,需要作为发电主力的超临界燃煤发电机组在频繁负荷调节下低负荷运转备用,机组很难达到额定参数的节能运行。同时,燃煤机组增加脱硝、脱硫装置,逐步全面实现超低排放,大幅提升了烟气排放物控制难度,也增加了发电煤耗。
突破传统能源企业节能发展的瓶颈。做好传统能源发电企业节能降耗的出路在于技术创新。如何解决超临界机组的节能、稳定运行和灵活调度这一矛盾体,使发电机组转化为精细化控制方式。国网浙江电科院主持研发的杭州市重大专项基金项目成果《超临界机组深度节能关键技术及应用》对这一难题有了创新突破。国网浙江电科院组织浙江大学和华能玉环、神华宁海等20余家发电集团大型发电厂共同组成产学研用的项目研发团队,首次通过获取煤燃烧的碱金属含量,对入炉煤种进行在线检测和辨识,调整锅炉燃烧,优化燃料分配,提升机组经济运行能力。目前,这项创新技术已在20余台大型超(超)临界机组上广泛应用和推广。机组平均降低煤耗2克/千瓦时以上,产生的经济效益总额超过9.43亿元,社会效益显著,已取得国家专利授权14项、国际专利公开1项,主编并颁布相关行业标准3部。
同时,在省内电源建设上要加快发展抽水蓄能项目。随着省外来电、风光核等新能源发电的增多,发展抽水蓄能调峰机组势在必行。我省抽水蓄能资源十分丰富,装机容量在30万千瓦以上的站址达37处,应充分加以利用。鉴于抽水蓄能电站前期工作慢、建设周期长的特点,应对抽水蓄能项目提前规划、大力推进,确保抽水蓄能调峰机组与电网调峰需求相匹配,避免煤电机组长期低效高能耗调峰。这是破解传统煤电企业降低能耗难点的又一重要路径。
(作者分别为浙江树人大学副教授徐建华、国网浙江电科院高工罗志浩)

日前,中国节能旗下兰冶院设计的甘肃金徽矿业郭家沟铅锌矿继入选工业和信息化部全国首批203家国家级绿色工厂名单后,又升级为国家4A级旅游景区,成为新形势下融绿色生态、旅游环保、数字化为一体的绿色旅游矿山。相对于传统矿山开采方式,绿色矿山是一种综合考虑资源开发利用和环境影响的现代矿山建设模式。绿色环保理念贯穿矿产资源的设计、建设、生产、服务期满(闭坑)整个生命周期。在矿产资源开发全过程,既要严格实施科学有序的开采,又要对矿区及周边环境的扰动控制在可控范围内。对于必须破坏扰动的部分,通过科学设计、先进合理的有效措施,确保矿山的存在、发展直至终结,始终与周边环境相协调,保持矿区环境优美、卫生整洁、规划布局合理,产生的废气、废水、噪声、废石、粉尘等污染物得到有效处置,实现达标排放,新建矿山绿化覆盖率达到可绿化面积的100%。在科学、有序、合理开发利用矿山资源的过程中,对其必然或可能产生的环境污染、矿山地质灾害、生态破坏失衡,最大限度的予以超前预防、恢复治理。金徽矿业郭家沟铅锌矿地处甘肃省陇南市徽县,在项目规划、设计之初,兰冶院就把“安全型、生态型、旅游型、数字化矿山”确定为项目设计的重要目标,并将“国内领先、国际一流”的建矿理念贯穿于整个项目的设计之中。在矿山设计上,兰冶院采矿系统大量使用无人驾驶机械作业,将矿石粗破车间设在井下,避免了对地面的噪音、粉尘污染;采矿、选矿用水、尾矿回水全部封闭式循环使用,实现废水零排放;把尾矿的70%用于充填采空区,提高回采率;设备完善、功能齐全的井下安全“六大系统”,确保安全生产;数字化中央控制室,承担整个矿区的安全监控和生产设备调度任务;建设生产环节全过程数字化控制中心及星级标准的员工公寓等一系列现代化配套设施。团队运用先进的设计手段,通过三维建模、精确计算、优化采矿方案、合理进行厂房布置等,使矿体分布、形态、赋存状况、矿体品位、开拓及采切、提升、通风等各环节直观显示,为整个系统的安全、节能、高效运转提供保障。结合矿山的自然环境和绿色矿山理念,项目建设中还融入了旅游概念,打造旅游型矿山。建成了探矿资料完整、功能设施完善的岩芯库(被甘肃省国土资源厅命名为实物地质资料岩芯馆)和融矿业文化、科普宣传为一体的科技馆,被甘肃省科技厅命名为省级科普教育基地。目前,中国节能绿色旅游矿山的设计理念已在业内获得充分肯定,国内多家矿业企业已参照此模式建设矿山和改造已有山。

近期,科技部高新司在北京组织召开了“十二五”国家863计划重大项目“智能电网关键技术研发(一期)”项目验收会。该项目共设21个课题,由中国电力科学院、中国南方电网有限公司、甘肃省电力公司、江苏省电力公司等多家单位共同完成,主要在大规模集中接入间歇式能源并网技术、高密度分布式电源并网技术、支撑电动汽车发展的电网技术、大容量储能系统、智能配电与用电技术、大电网智能调度与智能输变电技术等6个方向进行攻关,取得了系列研究成果。该项目开展了大型风电场、光伏电站集群控制系统和间歇式能源发电调度系统研发,在冀北电力调度中心及河西走廊风电场、光伏电站实现示范应用;在广东南澳风电基地建成±160kV/200MW/100MW/50MW的世界首个三端柔性直流输电示范工程;完成间歇式电源并网规划与随机全过程分析系统开发并在西北电网示范。该项目开展了高渗透率间歇性能源区域电网关键技术研究,在江苏盐城电网进行示范;完成高密度多接入点建筑光伏系统并网等关键技术研发,应用于浙江海宁20MWp的分布式光伏发电项目,建立了MW级分布式光伏/储能发电系统;完成了含分布式电源的微电网技术研发,在浙江温州建成2个系统容量分别为2.94MW和1.86MW的微网示范工程。该项目研发了电动汽车智能充放储一体化电站系统,在嘉定安亭建成了规模为1.25MW/2.25MWh的储能电站;建立了电动汽车有序充电系统,涵盖21个充换电站;依托大连城西充电站进行了电动汽车与电网的互动协调系统示范应用。该项目研究了大容量储能系统设计及监控管理与保护技术,建成2MW/2MWh储能系统示范工程;完成多类型储能系统协调控制技术研发,在张北风光储基地和山东砣矶岛进行示范应用;开发了适用于MW级储能电站的能量管理和控制系统,在卧牛石风电场建成5MW/10MWh的全钒液流储能示范工程。该项目研发了智能配电网自愈控制系统,在广东金融高新技术服务区4个变电站、23条馈线、89个配电房进行示范应用;开展了灵活互动的智能用电关键技术、智能配用电信息及通信技术研究,分别在广西南宁、扬州和无锡建成示范工程;完成智能配用电园区技术集成研发,在天津中新生态城示范应用,用户数总计20216户,可再生能源发电量年平均渗透率20.74%。该项目开展了大电网运行状态感知、风险评估、故障诊断与调度一体化,提升电网安全稳定和运行效率的柔性控制,高压开关设备智能化,基于物联网的输变电设备智能监测与全寿命周期管理等技术研发,并在华中电网、云南电网等进行示范应用。作为我国在智能电网领域的一个重要布局,该项目突破了一系列关键技术,形成了相关标准体系,在全国范围内建设了多个示范工程,实施推广应用,并培养了大批人才,对我国积极应对气候变化、确保经济社会持续快速发展、促进能源结构优化和高效利用、保障电力供应安全、培育战略性新兴产业、带动产业发展具有重要意义。专家组一致认为,该项目完成了立项通知规定的研究内容及主要考核指标,同意该项目通过验收。

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