中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放相互影响建模分析

煤电在中国电力供应结构中占据主导地位,其环境影响是研究热点之一。建立中国煤电生命周期二氧化碳和大气污染物排放分析模型,基于文献调研构建参数数据库,测算中国煤电的单位发电量排放。结果表明,近年来中国煤电生命周期单位发电量的CO₂、SO₂、NO_x和PM_2.5排放分别为838.6 g/（kW·h）、0.34 g/（kW·h）、0.32 g/（kW·h）和0.08 g/（kW·h）。其中煤电单位发电量大气污染物排放,比实施超低排放改造前,下降幅度超过90%。研究发现,增大单机机组规模和进行超低排放改造能够有效降低煤电发电过程的大气污染物排放,采用煤电燃烧后碳捕集和存储(carbon capture and storage, CCS)处理技术能够使煤电CO₂排放下降到144 g/（kW·h）,助力碳中和目标实现。如果不采用更加严格的大气污染物排放标准和处理方式,CCS技术可能会使煤电大气污染物排放强度上升30%~40%,这与碳捕集过程使用的技术有关。     

中国新能源行业分析与展望

引言 根据《可再生能源中长期发展规划》,到2010年和2020年,可再生能源在能源消费中的比重分别达到10％和15％,大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例达到1％和3％以上。权益发电装机总容量超过500万千瓦的投资者,所拥有的非水电可再生能源发电权益装机总容量应达到其权益装机容量的3％以上。     

碳中和目标下储能发展前景综述

<正>先进储能技术已经成为可再生能源发电并网的重要支撑,随着碳中和目标的明确,可再生能源发电装机规模将进一步提升,而储能技术作为连接电力系统与新能源发电的重要媒介,将有望迎来更为广阔的发展空间。碳达峰目标是指我国承诺在2030年前CO₂排放量不再增长,并且达到峰值后逐年降低;碳中和是指在2060年前CO₂整体排放量与吸收量相互抵消,实现CO₂"零排放"。     

我国可再生能源各项指标创历史新高

正国家能源局副局长刘宝华2月28日表示,截至2017年末,我国可再生能源装机达6.5亿千瓦,占全部发电装机比重达36.6%;发电量1.7万亿千瓦时,占比26.4%;各项指标均创历史新高。我国把发展清洁能源作为实施能源供给侧结构性改革的主攻方向,确定了2020年、2030年非化石能源占一次能源消费比重达到15%、20%的目标。据刘宝华介绍,2017年,我国水能利用率达到96%左右;风电、光伏发电在装机总量和发电量大幅提升的同时,均实现弃电量和弃电率"双降",弃风率、弃光率分别下降5.2和4.3个百分点;     

中国燃煤高效清洁发电技术现状与展望

为应对气候变化的挑战,保障中国能源安全,亟需构建新型电力系统,而煤炭也逐渐从主体能源向基础能源和调峰能源转变。本文阐述了中国燃煤发电技术现状,梳理了洁净煤发电技术中超超临界发电、循环流化床燃烧、碳汇及碳捕集、利用与封存(CCUS)的技术优势;分析了适应"双碳"目标的燃煤电厂灵活性技术和基于煤电机组的多种生物质燃料掺烧技术;探讨了基于煤电机组的耦合超临界CO₂布雷顿循环或太阳能热发电技术的可行性;展望了燃煤高效清洁发电的3个发展阶段。分析表明:燃煤发电灵活性调峰改造和CO₂处理技术是未来清洁低碳燃煤发电的重要发展方向,燃煤机组与新能源耦合发电系统可同时实现能源梯级利用、降低发电煤耗和CO₂排放,促进新能源消纳,助力燃煤发电产业升级。     

电力科技信息

德国可再生能源发电比重显著增加德国联邦统计局公布的最新数字显示,可再生能源发电量在德国发电总量中所占的比重已由1991年的3.2%上升到去年的10.2%。据统计,2005年德国风力发电量占总发电量的4.3%(1991年仅为0.02%),水力发电量占3.4%。此外,德国还利用生物能、地热能及太阳能等可再生能源发电。除可再生能源外,2005年德国核能发电量占总发电量的26.3%,褐煤发电量占25%,无烟煤发电量占21.7%。德国政府希望,到2020年,可再生能源发电量能占到总发电量的20%。·电力科技信息·我国首台超超临界百万千瓦机组并网发电2006年10月13日8时41分,我…     

基于CO2减排效益的风力发电经济性评价

环境的恶化迫使政策制定者们寻求可再生能源发电替代传统能源发电的新途径,但是高额的发电成本限制了可再生能源发电行业的发展。在考虑CO₂减排效益的情况下,利用2012年中国部分火力发电厂和风力发电场发电情况的有关数据,基于全生命周期法和年限平均法计算了火力发电和风力发电的综合成本。计算结果表明,在考虑CO₂减排效益的情况下,2012年风力发电的综合成本只比火力发电的综合成本高出0.027元/（kW·h）。当风力发电年度利用小时数达到并维持在2 200 h及以上时,风力发电的综合成本将低于火力发电的综合成本。     

可再生能源规模化发展需铲除理念危机

正截止2013年年底,我国煤电装机容量占总装机容量的比例已经下降到70%以下,水电、风电、核电、太阳能发电、燃气发电等清洁能源发电装机是4.61亿千瓦,比重达到37%,发电量1.4万亿千瓦时,占比为26%,煤电装机比重将保持持续下降的态势,电力结构绿色化转型的步伐在加快,中国也将成为一个不断增长的可再生能源市场。     

优化能源结构助力15%

到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%,天然气比重达到10%以上,煤炭消费比重控制在62%以内。作为非化石能源的潜力股,核电、水电、风电、光伏在优化能源结构的过程中发挥着巨大的作用。2014年清洁发电受到了国家政策的鼎力支持,实现2020年的目标为期不远。     

高占比可再生能源发电专题系列文章

正当前,各国能源发展战略涌现出许多新思路,例如(坚强)智能电网、主动配电网、(全球+)能源互联网等,提出这些愿景的一个很重要的目标就是提高非水可再生能源发电量在终端能源电力消费中的占比。以欧盟为例,此占比要求在2020年达到20%,2040年达到50%;截至2015年,德国、意大利等国的终端能源用电量中非水可再生能源用电量占比分别达到29%和22.3%,已超欧盟2020年20%的目标值。     

特高压配套外送电源碳排放水平研究

随着国家清洁低碳、安全高效的现代电力工业体系的构建,远距离、大容量配套新能源电力外送已成为转变能源资源配置的一项重要途径.如何评估此类项目CO2排放水平及节能减排效益,已受到各界关注.以陕北某特高压直流输电工程为例,对其配套外送电源的CO2排放水平进行研究.结果表明:该工程实施火电与新能源打捆外送,不仅扩大送端省份的新...     

中国能源碳排放因素分解与情景预测

我国能源活动碳排放占总碳排放85%以上,研究能源活动碳排放的变化规律对于实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。首先,采用对数平均迪氏分解法(logarithmic mean Divisia index,LMDI)对1995—2017年我国能源消费碳排放变化的影响因素进行分解,从经济规模、产业结构、能源强度、能源结构、能源价格、人均可支配收入、人口规模这7个方面,模型给出了相关因素对一、二、三产业和居民部门碳排放变化的贡献。结果表明,对于3个产业部门,经济增长是碳排放增长的首要驱动力,而技术进步带来的能源强度下降、产业结构优化和能源消费结构改善呈现负效应,且产业结构优化和能源结构清洁化的作用越来越显著。对于居民部门,人均可支配收入是居民部门碳排放增长的推动力,而能源价格呈现明显的负效应。其次,设计了3种情景,运用可拓展的随机性的环境影响评估模型(stochastic impacts by regression population,affluence and technology,STIRPAT)对2030年我国能源碳排放进行预测,在以实现碳达峰为目标的低碳情景中,我国能源碳排放有望于2025—2029年实现达峰,峰值水平为101亿~110亿t。最后,为实现碳达峰碳中和目标,建议以构建中国能源互联网为基础平台,实施“清洁替代”和“电能替代”,推进能源转型。     

Back where it belongs

Capturing the harmful carbon that is produced during generation of electricity and burying it underground is not a new idea but, since its appearance in the UK Energy Review, it has again come into the spotlight. Carbon capture and storage (CCS) offers technological solutions to the production of harmful emissions from power generation. The review accepts as inevitable a long-term future for coal, and, according to the government, this new technology could cut carbon emissions form fossil fuels by between 80-90%, leading to the saving of several million tonnes of carbon by 2020. Basically CCS involves capturing the carbon dioxide (CO₂) released by burning fossil fuels and injecting it underground     

广东省发电的碳排放及其SWOT分析

低碳发展已成为全球发展的共识,电力行业在支持经济发展的同时,也面临碳减排的考验.预计到2015年,广东省发电侧的技术进步和电源结构调整将节约标准煤28.501×106t,减少CO2排放71.253×106t,对广东省节能量的贡献度分别为12.7％和22.9％,对碳减排的贡献度分别为17.4％和31.3％.在SWOT分析...     

碳循环利用的垃圾焚烧电厂-烟气处理-P2G协调优化运行

垃圾焚烧电厂中垃圾热值普遍偏低,常需天然气作为辅助燃料,由此产生了大量的碳排放。为解决此环保难题,本文构建了基于碳循环利用的垃圾焚烧电厂-烟气处理-P2G协调优化运行模型,在焚烧电厂烟气处理后加装CO₂收集装置,结合P2G技术将回收的CO₂合成CH₄,实现碳循环和再利用。模型以售电收益、碳排放成本、辅助燃料购买成本、烟气处理及P2G功率运行成本等组成的综合净收益最大为目标,以焚烧发电、烟气处理、烟气收集、烟气存储、和P2G合成等运行参数为约束条件。仿真结果表明,利用峰谷分时电价,可优化不同时段的烟气存储装置、发电、烟气处理及P2G的运行状态,有效减少辅助燃料购买及碳排放成本,增加售电收益。采用含碳收集、P2G和辅助燃料补充协调优化运行的垃圾焚烧电厂,可充分实现碳循环利用,极大限度地减少碳排放,具有显著的经济及社会效益。     

Potential impacts of emission concerned policies on power system operation with renewable energy sources

Electricity sector is considered as major source of green house gas emission. A huge opportunity exists within this sector to cut down the emission and contribute significantly to mitigate the climate change. The Emission Trading Schemes (ETSs) and inception of renewable energy sources (RESs) into the generation mix contribute to the reduction of emission and impact electricity market operation. This paper investigates the impact of emission concerned policies, such as: (a) fixed emission quota; (b) cap and trade; and (c) bilateral contract commitments; on the operation of power system. The renewable support mechanisms, such as renewable purchase obligation (RPO) and feed-in-tariff are incorporated so as to account the relative costs of cleaner and renewable generation technologies. Each generator is allocated certain amount of emission allowances, which they can use to cover emission during energy generation. The electricity and emission prices are obtained from the interaction of carbon and energy market. It is observed that, the renewable support mechanisms affect the generating and emission trading schedule of independent power producers (IPPs). They help them meet their emission targets and increase overall welfare. A balance between the emission regulation and renewable support mechanisms is essential, otherwise they make each others effect redundant. The performance of the proposed model is demonstrated by its implementation on a five generators system.     

基于CO2排放达峰目标的中长期能源需求展望

随着中国经济社会的发展,能源消费与CO₂排放规模持续增加,温室气体排放对全球气候变暖影响也逐步加剧。分析展望中国中长期能源需求,研究和提出相应的能源可持续发展战略,是当前研究的热点。采用“自上而下”与“自下而上”相结合的思路,综合应用动态物质流分析、计量经济、弹性系数和能源系统优化等模型方法构建了中国中长期能源需求展望模型。以2030年碳排放达峰为目标,以碳税为减排驱动因素,设计了3个减排情景,对减排情景下的能源需求和碳排放进行了预测。结果显示：中国一次能源需求量将在2045年前后趋近饱和;一次能源结构将发生根本性转变,由“化石能源为主”向“化石能源为辅、清洁能源为主”转型;电力将取代煤炭成为第一大终端用能,电能替代成为终端能源消费结构转变的主旋律。     

中国燃煤电厂超低排放和节能改造的实践与启示

与推行超低排放前的2013年相比,2019年中国火电装机容量、发电量分别增长36.7%和19.5%,但烟尘、SO₂、NO_x排放量却分别下降87.3%、88.6%、88.8%。同期,全国火力发电行业厂用电率维持在6.01%,供电煤耗从321 g/(kW·h)下降到306.4 g/(kW·h),相当于2019年减排CO₂约27015万t,是国内目前最大的15万t/年碳捕集工程的1 801倍。为总结中国燃煤电厂超低排放和节能改造取得的重大成就,指导其他行业的污染治理及碳达峰与碳中和目标的高效经济的实现,系统研究最严排放标准、企业需求、国家重视、技术创新、经济激励政策等对燃煤电厂超低排放和节能改造成功实践的重要作用。结果表明,燃煤电厂超低排放工程、碳捕集工程等烟气治理工程不仅投资高,而且运行费用可观。烟气治理工程的顶层设计与持续推进是关键,技术突破和规范应用是保障,环保电价与激励政策是重点。就超低排放而言,超低电价等经济激励政策不能因为超低排放全面完成而取消,而应进一步优化,激励超低排放工程的高效运行。其他工业行业在推行超低排放过程中,应借鉴电力行业的成功经验,制定可行技术路线、工程技术规范、运行管理技术规范等国家环保标准,同时出台相关的经济激励政策,以确保超低排放工程建设好、运行好,真正实现减排效果。节能改造工程完成后,其运行不仅具有一定的经济效益,而且减排CO₂的能力较大,在碳达峰与碳中和的约束条件下,燃煤电厂应优先实施节能改造工程。在碳捕集工程能耗、成本、风险不能大幅下降的前提下,碳捕集工程不宜盲目推广。     

满足非水可再生能源发电量占比目标的“源-网-储”协调规划

“源-网-储”协调规划是提高非水可再生能源发电量占比的关键技术之一。计及非水可再生能源和负荷的时序特征,提出了基于时序生产模拟的“源-网-储”协调规划方法。在静态规划的基础上,考虑电源、网架和储能的动态运行特征,将非水可再生能源发电量占比作为约束条件以提高模型的适用性。采用多面体集合刻画非水可再生能源和负荷的不确定性,建立满足非水可再生能源发电量占比目标的两阶段鲁棒优化模型,并引入不确定性调节参数以降低决策方案的保守性。通过强对偶理论和大M法将难以直接求解的min-max-min问题转化为双层规划问题,并采用列和约束生成算法求解得到非水可再生能源和储能的多点布局方案以及线路扩展方案。以IEEE 118节点系统为算例,分析了非水可再生能源消纳目标及不确定性对规划方案的影响,结果验证了所提方法的有效性。     

中国中长期能源和电力需求及碳排放情景分析

综合考虑未来经济发展和主要行业产品产量,对比国内外分行业能源强度和电力强度的变化,采用“自下而上”的方法构建了中国中长期能源、电力需求及碳排放情景分析模型。分3种情景对2015、2020、2030年的全国能源、电力需求与结构以及碳排放进行了分析,测算了非化石能源消费比例和碳排放强度。结果表明,2020年我国一次能源需求50亿t标准煤左右,全社会用电量7.7×10¹² kW·h左右;3种经济发展情景下,均能实现2020年碳排放量比2005年下降40%~45%的目标;在非化石能源开发达到规划上限的条件下,能够实现非化石能源消费占一次能源消费比重15%的目标。