【電纜網訊】近日，國家能源局、科學技術部聯合發布了《“十四五”能源領域科技創新規劃》（以下簡稱《規劃》）。其中，“先進燃煤發電技術”板塊設置了7項重點任務，“行業智能升級技術”板塊設置了1項火電智能化重點任務，提出了煤電科技重點發展方向，高度契合了煤電行業面臨的形勢，具有鮮明時代特色，受到行業內的廣泛關注。
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01繼續發展煤電科技的形勢和需求
截至2021年底，我國煤電裝機規模已達到11.1億千瓦，全國平均供電煤耗降至310克/千瓦時以下，先進超超臨界二次再熱機組的供電煤耗運行值達到270克/千瓦時以下，85%以上的煤電機組達到超低排放水平，我國已建成全球最大的清潔煤電供應體系。
逐漸提高的間歇性新能源比例對電力系統傳統運行模式產生了重大沖擊，煤電需要提供更多的靈活調節功能，調節能力要求將不斷提升。同時，煤電還需要不斷縮減碳排放量，并承擔更多的供熱替代。多重要求下，先進煤電科技的需求愈加迫切，技術創新愈發具有戰略價值。
“十四五”時期是煤電通過科技創新實現高質量轉型發展的關鍵時期，在國家級科技規劃中明確其發展方向非常必要，也非常及時。
02煤電科技的主要發展方向
清潔、高效、靈活、低碳、經濟、智能是煤電技術發展的永恒目標。
針對煤電的能效目標，共設置了3項重點任務，并有其他重點任務兼顧。其中，“先進高參數超超臨界燃煤發電技術”主要針對700攝氏度技術和650攝氏度技術。我國自“十二五”時期啟動700攝氏度技術攻關以來，已開展了高溫材料研發、高溫部件掛爐試驗等工作，取得了一批成果，但也出現了很多困難，目前仍不具備商業化應用條件。650攝氏度技術儲備更加充足，尤其國產化高溫材料已初步具備應用條件，開展示范是可行的。
“超臨界CO2（S—CO2）發電技術”是進一步提升燃煤發電效率的潛在方向之一，且有望提升機組運行靈活性。我國在S—CO2發電領域的研究起步相對較晚，亟須在基礎物性研究、關鍵設備設計制造等方面開展集中攻關。西安熱工院、上海成套院等在關鍵設備研制方面已取得顯著進展，西安熱工院具備了開展10~50兆瓦級S—CO2發電工程示范及驗證的條件。
“整體煤氣化蒸汽燃氣聯合循環發電（IGCC）及燃料電池發電（IGFC）系統集成優化技術”是面向未來的新型煤電技術。其中，IGCC技術便于兼顧碳捕集，IGFC有望達到更高的系統效率，并具備與氫能系統互相連通的技術優勢。國內IGCC技術已具備多年運行經驗，IGFC技術研發勢頭強勁、初步具備小規模設備基礎，能夠支撐示范試驗任務。
在“老舊煤電機組延壽及靈活高效改造技術”和“燃煤電廠節能環保、靈活性提升及耦合生物質發電等改造技術”2項重點任務中，分別提出了煤電機組延壽改造與節能改造相結合、推廣先進成熟的節能提效及綜合利用技術，均具有現實必要性和可行性。
針對煤電的低碳化，設置了1項重點任務，另有2項重點任務涉及低碳化方向，其余大部分重點任務也與低碳化相關。“高效低成本的CO2捕集、利用與封存（CCUS）技術”是煤電低碳發展的關鍵支撐技術之一。近10年，國內已實施多個煤電碳捕集示范項目，二氧化碳捕集規模在500噸/年~12萬噸/年不等，積累了豐富的研發和運行經驗。但捕集效率低、能耗高、經濟性差始終是該技術難以推廣應用的主要障礙，需要針對吸收劑制備、系統集成優化等繼續開展研究攻關。
另外，在“整體煤氣化蒸汽燃氣聯合循環發電（IGCC）及燃料電池發電（IGFC）系統集成優化技術”“燃煤電廠節能環保、靈活性提升及耦合生物質發電等改造技術”2項重點任務中，也分別提到了煤電低碳化發展的技術方向。尤其燃煤耦合農林廢棄物、市政污泥等發電技術已較為成熟，應完善政策機制，推動更大范圍的應用推廣。
針對煤電的經濟性目標，設置了1項重點任務。“老舊煤電機組延壽及靈活高效改造技術”提出了示范試驗任務。“十四五”期間，將有大量煤電機組達到設計壽命，為提高現有煤電資產的經濟效益，對臨壽機組開展評估并安排適宜機組延壽運行是十分必要的。結合國內已有的實踐經驗，“十四五”期間可以建立健全臨壽機組的評估技術體系，形成先進適用的綜合改造技術方案，并開展工程示范。
針對煤電的智能化目標，設置了1項重點任務。“十三五”以來，國內對于智能電廠的需求與熱情高漲，已建或在建的智能電廠項目有數十項之多，其智能化方案主要集中于智能控制、故障診斷等，在硬件、軟件、設備等方面均有探索。“十四五”期間，進一步推動建設具備快速靈活、無人巡檢等特征的智能示范電廠，全面提升火電廠全產業鏈智能化水平。
針對煤電的環保目標，設置了1項重點任務，其他部分重點任務中也有兼顧體現。“高效超低排放循環流化床鍋爐發電技術”提出了示范試驗任務。我國“十三五”末啟動了超超臨界CFB示范機組建設，進一步開展CFB鍋爐爐內污染物控制機理研究，將實現爐膛出口NOx、SO2基本達到超低排放限值要求，大幅降低CFB鍋爐的污染物控制成本。
另外，“燃煤電廠節能環保、靈活性提升及耦合生物質發電等改造技術”提出了推廣先進成熟的超低排放、深度節水、廢水零排放、固廢減量及綜合利用技術，相關技術具備進一步提升煤電環保水平的潛力。
針對煤電的靈活性目標，在其他重點任務中兼顧體現。國家發展改革委、國家能源局已提出共計2.5億千瓦裝機的煤電靈活性提升目標。《規劃》重點任務“老舊煤電機組延壽及靈活高效改造技術”中提到了研究煤電延壽改造與靈活性提升改造等集成的綜合改造技術，并開展工程示范及驗證；“燃煤電廠節能環保、靈活性提升及耦合生物質發電等改造技術”提出要因地制宜推廣低壓缸零出力、加裝蓄熱裝置等火電靈活性提升改造技術。
03推動煤電科技發展的措施和建議
《規劃》提出了健全能源科技創新協同機制等8項保障措施，突出了協同合作的理念，重視創新平臺和人才基礎建設工作，強調企業的主體地位，并明確將加大資金支持力度，相關措施對于煤電行業的技術創新具有重要的引導意義。
值得注意的是，煤電項目多為大型能源工程，投資額高、系統復雜、安全保供影響大。因此，實施煤電科技攻關，尤其是開展示范應用時，建議相關單位務必壓實責任，充分開展技術評估論證，穩妥推進先進技術的示范試驗和推廣應用。
