“上大压小”电源建设政策分析

赵 勐，钟史明

(1.东南大学建筑设计研究院热电工程设计研究所，南京 210096;2.东南大学能源与环境学院，南京 210018)

能源、环境与人口是当今世界的三大热点.近半个世纪以来人口迅速增加，社会经济高速发展，能源开发、消费和利用也急剧增加，导致气候变化.煤炭是造成CO2排放最主要的化石燃料.我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是煤电装机容量最大的国家.现在，我国的CO2排放量已是世界第一.节能减排是我国的国策，面对减缓气候变暖降低CO2排放的巨大挑战与压力，作为世界煤电容量最大的国家，火电必需提高节能效益、经济效益和社会效益.中国以煤为主的能源结构在近期(2050年前)不可能改变，为了能转向建立以可再生能源等新能源为主的清洁能源的持久能源体系，国家发改委在2006年提出了火电必须“上大压小”的电源建设政策，大力发展大型高效率、低排放的超临界/超超临界600 MW及以上机组，淘汰一大批容量小于100 MW机组.经过几年的努力，取得了预期的效果.“十一五”期间，全国累计关停小火电机组7 600万kW，单位电量CO2排放比2005年减少50%，节约原煤约3.5 亿 t.

1 优化了我国火电的容量结构

据国家能源局统计，2005年底，全国100 MW以下的小火电机组容量是121 000 MW，占整个火电装机容量的30%.表1为2006年的中国燃煤火电机组的容量结构.

从表1中可以看出，单机容量在300 MW以下的中小型机组的总容量，占当时全国燃煤火电总装机容量的57%，其中，单机容量小于100 MW的机组容量为114 000 MW，占燃煤火电总装机容量的23.6%.由此可见，要大幅度地提高全国火电平均热效率，必需抓两头，即关闭低效率高排放的小机组，代之以高效率低排放的大机组.低效率高排放的小火电机组，平均1 kW·h电的标准煤耗在450 g/kW·h左右，比600 MW的超临界的火电机组超过了150 g/kW·h.121 000 MW的小火电机组，1年将多消耗1亿多t煤，多排放CO22亿多t，坚决关停这些低效高排放的小机组，代之以高效低排放超临界/超超临界机组，对于中国火电的节能减排具有十分重大的意义.因此，国家发改委于2006年出台了火电“上大压小”的政策，即任何电力公司要扩大其火电装机容量时，必须按规定首先关闭相应容量的小机组.

表1 2006年底中国燃煤火电机组的容量结构

国家发展改革委员会于2006年出台的火电“上大压小”的政策，其主要内容为:①所有容量为50 MW和以下的常规小火电;②所有运行超过20年的容量为100 MW的常规火电机组;③所有运行年限超过设计年限的200 MW和以下的常规火电机组;④所有其2005年的标准煤耗超过全省平均煤耗10%，或超过全国平均煤耗15%的燃煤火电机组;⑤所有其排放不能达标的火电机组;⑥所有不符合法律、法规的火电机组.

2 提高了节能、环保和经济效益

为了实现“十一五”2010年节能20%的目标，要关停小火电机组的一半左右，总容量50 000 MW.截止2009年年底，全国累计关停小火是机组55 450 MW，提前一年半实现了“十一五”，关停50 000 MW小机组代之以高效低排放大机组的任务，使全国火电效率大幅度提高，全国火电平均供电标煤耗已下降到340 g/kW·h，比“十一五”初期2005年年底的370 g/kW·h降低了30 g/kW·h.至2011年年底又下降了10 g/kW·h(见表2).每年可节约原煤6 404万t，减少CO2排放1.28亿t，全年火电投资比重大幅缩减到电源投资的42%，比上年下降7个百分点.现役火电机组中容量得到优化，600 MW及以上机组容量占33.4%，300 MW及以上机组占到67.6%，分别比上年提高2.1个百分点和2.4个百分点.这是由于蒸汽参数的提高热效率的提高的缘故.表3是超临界/超超临界机组的供电热效率与供电标煤耗率.

表2 2005－2011全国火电平均供电煤耗

表3 超临界/超超临界机组的热效率

在关停小火电的同时，每年新增大机组容量平均在70 000 MW左右，新建的火电机组，绝大多数为单机容量为600 MW或更大的超临界和超超临界机组.如果中国在坚持“上大压小”政策的基础上，不断用先进的超临界/超超临界机组替换亚临界及以下的小容量机组，这些先进的高效低排放火电机组将会大幅度地减少中国火电CO2的总排放量.根据估算，到2030年，中国火电的CO2排放量，将会低于2020年时的排放量.届时，估计炭捕获和储存(CCS)技术能够在2020年以后得到商业化应用并逐步推广.相信到2020年时，由于超临界/超超临界机组的大规模应用，必将为那时CCS技术的应用和推广奠定坚实的基础.

3 不宜“一刀切”关停热电联产中小机组

众所周知，热电联产是利用发了部分电能的蒸汽来供热，因而节省了发电固有冷源损失(热力学第二定律).其能源利用率可达80%左右，比大型凝汽式机组(供电热效率不到40%)高得多.另外，热电厂由于锅炉容量大，热效率高、除尘效果好，烟囱高，可实现炉内脱硫脱硝，比供热小锅炉、小火电厂其环境效益和社会效益都显著得多.

改善城市供热结构，发展以热电联产，集中供热为主导的供热供能方式，提高热电联产集中供热在城市供热结构中的比重，不仅符合城市供热规划要求，也符合国家大力发展热电联产的产业政策.在国家发改委、科技部联合发布的《中国节能技术大纲》中明确指出:在热负荷集中的地方(地区)发展热电联产，热、电、冷三联产发电技术;在三北采暖地区大中城市发展集中供热的热电联产，优先建设以热定电的背压供热机组和20万kW以上的抽汽供热机组.与此同时，国家有关部门对热电联产的科学发展也更为关注，正在着手制定热电联产发展规划和热、电、冷分布式能源发展规划，明确热电(冷)项目的核准要求，加大对热电项目的监督检查和在线监测力度，防止借热电联产之名，盲目扩大火电建设规模.在“上大压小”政策贯彻中，某些地方错误把小热电中小型背压供热机组(≤25 MW)关停，盲目揍容量以扩大超临界/超超临界热电机组容量.另外，由于东南沿海地区和经济开发区，由于热电负荷逐年递增，开创期热负荷较小，只能先上以热定电的小型背压机，但是，立项后，作了几次可研，报上核准，经过几年，有的还未获准，为了开展工业热负荷的需求，开发区无奈只好又把供热小锅炉再烧上，这样，不但浪费能源而且污染环境，同时阻碍了社会经济的发展.盲目地“上大压小”造成了不小的损失，建议“上大压小”不宜阻碍热电联产的发展和顾及热电机组容量，随热负荷大小特性而定，不宜“一刀切”.小型背压供热机组，能源利用率可达80%左右，供电标煤耗率在150～200 g/kW·h.应在节能减排中的热电联产火电机组占有一席位置.

4 促进了大中型凝汽发电机组改造成热电机组

我国在2006年燃煤火电单机容量100～300 MW机组容量为130 630 MW占总容量27.8%，≤100 MW机组容量为114 000 MW，占总容量23.6%.这些机组，在“上大压小”政策范围内，单机容量100～200 MW机组运行年限未超过20年和所有其2005年的供电标煤耗超过全省年平均煤耗10%，或超过全国平均煤耗15%的燃煤火电机组，为了要继续发电，延长运行年限，在有热负荷地区或10～15 km半径范围内有较多热负荷城镇，经过改造可行性研究后，有许多可改成发电、供热两用机组.三北地区有采暖生活用热，把200 MW机组，在中压缸至低压缸过缸管上开孔、经蝶阀抽汽供水热网供生活用热，使纯发电机组变成热电两用机组，提高了热能利用率，延长了设备使用年限.在东南沿海经济较发达地区，靠近城镇或经济开发区的100～135 MW纯发电机组，有一定的热负荷，纷纷改造成抽凝供热发电机组，供热改造后，使其供电标煤耗小于2006年国家发改委公布的“上大压小”政策的规定，从而延长了设备使用年限，提高了节能、经济和社会效益.

但在中大机组改造供热过程中也出现了一些值得商讨的问题，如在长江、淮河地区、一些热电厂，甚至东南沿海地区，原安装了中间再热135(125)MW、200 MW、300 MW机组，甚至超临界660 MW机组，为了挂上“热电联产”名字，延长机组运行年限，为了满足工业负荷0.8～1.5 MPa蒸汽供热参数，不改变主机、主炉及其结构的情况下，不担任何风险，不惜在中间再热后(一般2.2 ～4.5 MPa，535 ℃ ～550 ℃)开孔改造，经减温减压器调节后向外供热，其结果是增加了节流减温损失，节能量大大减少.所以，认为只能作过渡措施，不宜大力推广，作者认为至少要采用蒸喷压缩热泵方案供应工业热负荷，即用再过热前或后(冷、热)抽汽作引射汽，把中压缸回热抽汽或排汽作抽取汽，经喷射压缩成0.8～1.5 MPa，300 ℃ ～350 ℃的供热蒸汽来进行供热.或采用小型背压机拖动给水泵供热方案，排汽0.8～1.5 MPa，作供热汽，从而挽回节流减温损失.

5 使中小型热电厂淘汰了抽凝机

我国80年代初期由于当时热负荷不大，且开发区建设初期，许多用热企业尚未落户开发区，为了适应热负荷逐年增长需求，开始建了能适应热电负荷调整的抽凝机组1～2台，背压机1台的组合.经过几年的发展，一般中小型热电厂建了2台抽凝机和2台背压机，背压机担任不变热负荷(基荷)，抽凝机承担变动热负荷，一般蒸汽参数较低，多为中压，次高压机组，当“上大压小”政策出台后，这些热电厂都进行技术改造，提高参数甚至超高压抽背机，抽汽供背压机进汽，背压供热，提高了新汽参数，提高了火用 效率，供热发电率和供电供热效率.有的小型村镇热电站，参数低、容量小、锅炉效率低，虽是以热定电背压机，按热量法计，供电标煤耗小于280 g/kW·h;但供热发电率低，所以，在有大型超高参数200、300 MW机组供热覆盖范围内，可以淘汰关停这些热电厂，热负荷划归大型热电厂供应.

6 结束语

1)“上大压小”煤电建设政策，是符合我国国情，淘汰落后低效率，高排放小机组，代之以最先进的高效率，低排放、大机组(超临界、超超临界机组)，尽可能提高供电热效率和降低CO2排放，应积极推进.

2)“上大压小”政策，建议对小火电与小热电应有区别，小热电以热定电的背压机组，虽中小容量但供电标煤耗率在150～250 g/kW·h之间，比超临界机组机组供电标煤耗还低，不宜淘汰，而其中小抽凝机组可视热负荷情况，可改造成抽背或背压机或进行关停.

3)“上大压小”政策促使单机容量在135(125)MW、200 MW、300 MW甚至更大600 MW机组，为了延长运行寿命，使供电标煤耗能达到“上大压小”政策要求，纷纷在其周边有热负荷的电厂，把它改造成供热、发电热电机组.在改造前建议必须做好可行性研究，不宜在再热后抽汽经减压减温器后再供热，浪费能源.改造方案应进行多方案比较，选取最优方案实行改造.

［1］中华人民共和国国家发展和改革委员会.可再生能源发电有关管理规定［Z］.2006-01-05.

［2］中华人民共和国国务院.关于加快关停小火电机组若干意见［Z］.2007-01-20.

［3］中国电力企业联合会.中国电力工业统计数据分析2011［M］.北京:中国电力企业联合会出版社，2011.