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1、惠世恩电话：029-82665002，82668784电邮：地址：能源与动力工程学院西安交通大学人们能源的未来：创建低碳经济-转变传统观念，推行低碳经济 7.1 低碳经济的定义：低碳经济的定义：是以低能耗、低污染、低排放为基础的是以低能耗、低污染、低排放为基础的经经济模式济模式，是人类社会继是人类社会继农业农业文明、文明、工业工业文明之后的文明之后的又一次重大进步。又一次重大进步。低碳经济实质是高低碳经济实质是高能源能源利用利用效率效率和清洁和清洁能能源源结构问题，核心是能源技术创新、制度结构问题，核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本性转变。创新和人类生存发展观念的根本性转变。
2、7.2 低碳经济有两个基本点:其一：它是包括生产、交换、分配、消费在内的社会再生产全过程的经济活动低碳化,把二氧化碳(CO2)排放量尽可能减少到最低限度乃至零排放,获得最大的生态经济效益；其二：它是包括生产、交换、分配、消费在内的社会再生产全过程的能源消费生态化,形成低碳能源和无碳能源的国民经济体系,保证生态经济社会有机整体的清洁发展、绿色发展、可持续发展。7.3低碳经济的特征：是以减少温室气体排放为目标,构筑低能耗、低污染为基础的经济发展体系,包括低碳能源系统、低碳技术和低碳产业体系。7.3.1、低碳能源系统：是指通过发展清洁能源,包括风能、太阳能、核能、地热能和生物质能等替代煤、石油等化石
3、能源以减少二氧化碳排放。7.3.2、低碳技术：包括清洁煤技术和二氧化碳捕捉及储存技术（CCS）等等。7.3.3、低碳产业体系：包括火电减排、新能源汽车、节能建筑、工业节能与减排、循环经济、资源回收、环保设备、节能材料等等。7.4、低碳经济对中国的压力与挑战挑战之一：工业化、城市化、现代化加快推进的中国，正处在能源需求快速增长阶段，大规模基础设施建设不可能停止；长期贫穷落后的中国，以全面小康为追求，致力于改善和提高13亿人民的生活水平和生活质量，带来能源消费的持续增长。“高碳”特征突出的“发展排放”，成为中国可持续发展的一大制约挑战之二：“富煤、少气、缺油”的资源条件，决定了中国能源结构以煤为主
4、，低碳能源资源的选择有限。电力中，水电占比只有20%左右，火电占比达77%以上，“高碳”占绝对的统治地位。挑战之三：中国经济的主体是第二产业，这决定了能源消费的主要部门是工业，而工业生产技术水平落后，又加重了中国经济的高碳特征。 挑战之四：作为发展中国家，中国经济由“高碳”向“低碳”转变的最大制约，是整体科技水平落后，技术研发能力有限。尽管联合国气候变化框架公约规定，发达国家有义务向发展中国家提供技术转让，但实际情况与之相去甚远，中国不得不主要依靠商业渠道引进。 7.5低碳经济实现的技术途径一吨碳在氧气中燃烧后能产生大约3.67吨二氧化碳可减碳排放的40%份额二是提高能源效率煤炭、石油和天然气
5、的清洁、高效开发和利用技术一是能源节约三是可再生新能源四是碳捕捉和封存核能生物质能风能水能太阳能燃烧前捕获-煤气化燃烧中捕获-纯氧燃烧燃烧后捕获-烟气中脱碳7.6.1节能减排的政策7.6节能减排1978年中华人民共和国宪法1979年中国首次颁布环境保护法1980年国务院批转国家经委、国家计委关于加强节约能源工作的报告和关于逐步建立综合能耗考核制度的通知1981年国家计委、国家经委、国家能源委员会联合发布对工矿企业和城市节约能源的若干具体要求(试行)(即“58条”)。颁发了超定额耗用燃料加价收费实施办法1982年国务院批转水利电力部关于按省、市、自治区实行计划用电包干的暂行管理办法。同年2月5日
6、，国务院发布征收排污费暂行办法(国发198221号)1983年中华人民共和国环境保护标准管理办法与中华人民共和国防止船舶污染海域管理条例1984年中华人民共和国水污染防治法（试行与节能技术政策大纲1985年工业企业环境保护考核制度实施办法（试行）与国家经委关于开展资源综合利用若干问题的暂行规定1986年节约能源管理暂行条例7.6.1节能减排的政策1987年“关于实施民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）的通知”与企业节能管理升级(定级)暂行规定1988年中华人民共和国水法与污染源治理专项基金有偿使用暂行办法1989年中华人民共和国水污染防治法实施细则1990年中华人民共和国防治陆源污染物污染
7、损害海洋环境管理条例与国务院关于进一步加强环境保护工作的决定1991年中华人民共和国大气污染防治法实施细则1992年关于解决我国城市生活垃圾问题的几点意见1993年国务院关于开展加强环境保护执法检查严厉打击违法活动的通知1994年1994年全国节能宣传周”活动安排意见1995年关于新能源和可再生能源发展报告、19962010年新能源和可再生能源发展纲要与中国电力法7.6.1节能减排的政策1996年国务院关于环境保护若干问题的决定与中华人民共和国环境噪声污染防治法1997年中华人民共和国节约能源法1998年建设项目环境保护管理条例1999年中国节能产品认证管理办法与重点用能单位节能管理办法200
8、0年节约用电管理办法、中华人民共和国水污染防治法实施细则、中华人民共和国大气污染防治法、民用建筑节能管理规定2001年关于加强利用废塑料生产汽油、柴油管理有关规定的通知2002年排污费征收使用管理条例随着能源紧张，2002年还出台了电力体制改革方案 2003年关于2003年全国节能宣传周活动安排的通知2005年关于发展节能省电住宅和公共建筑的指导意见7.6.1节能减排的政策 2006年十届全国人大四次会议3月14日上午在人民大会堂批准了国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要。“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20左右、主要污染物排放总量减少10。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会
9、的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。 国务院关于加强节能工作的决定决定指出，能源问题已经成为制约中国经济和社会发展的重要因素，要从战略和全局的高度，充分认识做好能源工作的重要性，高度重视能源安全，实现能源的可持续发展。解决中国能源问题，根本出路是坚持开发与节约并举、节约优先的方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。决定明确，到“十一五”期末，万元国内生产总值（按2005年价格计算）能耗下降到0.98吨标准煤，比“十五”期末降低20左右，平均年节能率为4.4。重点行业主要产品单位能耗总体达到或接近
10、本世纪初国际先进水平。决定强调，要建立节能目标责任制和评价考核体系。决定还规定，建立固定资产投资项目节能评估和审查制度。 2007年“十一五”资源综合利用指导意见指导意见提出：到2010年，我国矿产资源总回收率与共伴生矿产综合利用率在2005年的基础上各提高5个百分点，分别达到35%和40%。工业固体废物综合利用率达到60%，其中粉煤灰综合利用率达到75%，煤矸石达到70%。主要再生资源回收利用量提高到65%，再生铜、铝、铅占产量的比重分别达35%、25%、30%。木材综合利用率由目前60%左右提高到70%左右。能源发展“十一五”规划2007年4月，国家发展改革委发布能源发展“十一五”规划，规
11、划中提出：到2010年，我国一次能源消费总量控制目标为27亿吨标准煤左右，年均增长4%。煤炭、石油、天然气、核电、水电、其他可再生能源分别占一次能源消费总量的66.1%、20.5%、5.3%、0.9%、6.8%和0.4%。与2005年相比，煤炭、石油比重分别下降3.0和0.5个百分点，天然气、核电、水电和其他可再生能源分别增加2.5、0.1、0.6和0.3个百分点。国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知10月28日，全国人大常委会表决通过修改后的中华人民共和国节约能源法十一届全国人大一次会议举行的记者招待会,邀请了国家发展和改革委员会副主任解振华、国家环境保护总局副局长张力军就环境和资源、
12、节能与减排问题回答中外记者提问。提出2008年国家节能与减排的八项主要措施:7.6.2国家节能与减排的八项主要措施:加强节能减排目标考核,实行严格的问责制坚决遏制高耗能、高排放行业过快增长加快淘汰落后生产能力,完善落后产能退出机制突出抓好重点企业、重点工程的节能减排推进循环经济形成较大规模完善有利于节能减排的各项经济政策加大执法检查力度动员全民节能减排年份年份国内生国内生产总值能耗能耗(t/万元万元)国内生国内生产总值电耗耗(kWh/万元万元)实绩下降下降(%)实绩下降下降(%)197815.93-6962-197914.658.0369080.78198013.487.9966054.391
13、98112.457.6463793.42198211.983.7762212.48198311.414.7559893.73198410.2310.34538710.0519858.9912.12475111.8119868.357.1245723.7619877.668.2643395.1019886.6113.70380712.2619896.068.3236015.4119905.587.9234653.7719915.147.8933174.2719924.5311.8731046.4219933.5820.97261315.8219942.6825.14206520.9719952.
14、3313.06169717.8219962.0611.5915598.1319971.936.3114765.3219981.7111.4014263.3919991.4912.914743.3620001.4310.0615062.17中中国国历历年年万万元元国国内内生生产产总总值值能能耗耗和和电电耗耗统统计计 ( (1 19 97 78 8- - -2 20 00 00 0) ) 我国历年我国历年GDP总额与增长率总额与增长率地地区区 单位单位GDPGDP能耗能耗 （吨标准煤（吨标准煤/ /万元）万元） 单位单位GDPGDP电耗电耗 （千瓦时（千瓦时/ /万元）万元） 单位工业增加值能耗单
15、位工业增加值能耗 （吨标准煤（吨标准煤/ /万元）万元）全国全国 1.221.22 1358.51358.5 2.592.59北京北京 0.800.80 828.5828.5 1.501.50天津天津 1.111.11 1040.81040.8 1.451.45河北河北 1.961.96 1487.61487.6 4.414.41山西山西 2.952.95 2264.22264.2 6.576.57内蒙古内蒙古 2.482.48 1714.11714.1 5.675.67辽宁辽宁 1.831.83 1386.61386.6 3.113.11吉林吉林 1.651.65 1044.71044.7
16、3.253.25黑龙江黑龙江 1.461.46 1008.51008.5 2.342.34上海上海 0.880.88 1007.21007.2 1.181.18江苏江苏 0.920.92 1198.21198.2 1.671.67浙江浙江 0.900.90 1222.21222.2 1.491.49安徽安徽 1.211.21 1082.91082.9 3.133.13福建福建 0.940.94 1151.81151.8 1.451.45江西江西 1.061.06 966.3966.3 3.113.11地地区区 单位单位GDPGDP能耗能耗 （吨标准煤（吨标准煤/ /万元）万元） 单位单位GDP
17、GDP电耗电耗 （千瓦时（千瓦时/ /万元）万元） 单位工业增加值能耗单位工业增加值能耗 （吨标准煤（吨标准煤/ /万元）万元）全国全国 1.221.22 1358.51358.5 2.592.59山东山东 1.281.28 1032.41032.4 2.152.15河南河南 1.381.38 1277.71277.7 4.024.02湖北湖北 1.511.51 1210.01210.0 3.503.50湖南湖南 1.401.40 1035.81035.8 2.882.88广东广东 0.790.79 1195.31195.3 1.081.08广西广西 1.221.22 1251.71251.7
18、 3.193.19海南海南 0.920.92 912.3912.3 3.653.65重庆重庆 1.421.42 1132.31132.3 2.752.75四川四川 1.531.53 1276.31276.3 3.523.52贵州贵州 3.253.25 2460.62460.6 5.385.38云南云南 1.731.73 1604.61604.6 3.553.55西藏西藏 陕西陕西 1.481.48 1405.01405.0 2.622.62甘肃甘肃 2.262.26 2531.02531.0 4.994.99青海青海 3.073.07 3801.83801.8 3.443.44宁夏宁夏 4.1
19、44.14 4997.74997.7 9.039.03新疆新疆 2.112.11 1190.91190.9 3.003.007.6.3 7.6.3 中国节能现状与展望中国节能现状与展望 (2)节能管理体节能管理体制有待理顺制有待理顺(3)节能理念需要更新节能理念需要更新7.6.3.1中国节能现状中国节能现状(1)提出了明确的战略目提出了明确的战略目标标,缺少有效的战略规划缺少有效的战略规划(4)节能配套法律法规不完善节能配套法律法规不完善,没有形成全社会的节能推动没有形成全社会的节能推动(5)高耗能工业节能效果高耗能工业节能效果领先于低耗能工业领先于低耗能工业,但但效果不佳效果不佳(6)依靠技
20、术节能潜力巨依靠技术节能潜力巨大，实施艰难大，实施艰难7.6.3.2 7.6.3.2 中国节能发展战略中国节能发展战略单位单位GDP能耗下降能耗下降20 年平均的目标是下降年平均的目标是下降4.4左右。左右。(1)重视能源定价在节能降耗中作用重视能源定价在节能降耗中作用(4)向社会公平和可持续方向引导社会能源需求向社会公平和可持续方向引导社会能源需求(3)加快降耗的技术进步和耗能设备改造加快降耗的技术进步和耗能设备改造(2)向低能耗方向有效调整产业结构向低能耗方向有效调整产业结构 提出提出“十一五十一五”节节能战略目标能战略目标确定重点节确定重点节能的战略规能的战略规划方案划方案(5)建立市场
21、经济条件下对节能和提高能效的激励机制建立市场经济条件下对节能和提高能效的激励机制(6)建立和完善有效的全社会能源高效合理利用管理体系建立和完善有效的全社会能源高效合理利用管理体系发改委确定节能十大重点工程节能2.4亿吨标准煤对单位GDP能耗降低目标的贡献率近401)燃煤工业锅炉(窑炉)改造工程；2)区域热电联产工程； 3)余热余压利用工程4)节约和替代石油工程；5)电机系统节能工程；6)能量系统优化工程7)建筑节能工程；8)绿色照明工程9)政府机构节能工程；10)节能监测和技术服务体系建设工程 7.6.4中国节能潜力分析7.6.4.1节能的途径 123(1)结构节能，主要从宏观角度通过经济结构
22、的调整，限制发展高耗能产业，向节能型工业体系发展。工业锅炉效率:=6570%l年耗煤量4亿tce，如效率平均提高20%-25%，年节煤率达1.3亿t，折合9000万tce，占一次能源消费总量3%以上发电效率提高1%，可以实现CO2减排2%-3%。(%)亚临界3537超临界42超超临界4445天然气联合循环58(%)柴油机2025(Tank-to-Wheel)混合动力3035(TTW)电动85发动机发电(2)管理节能，主要是加强计量检测，优化能源分配，强化管理维护，实现节能目标调度、控制、管理网络化能源系统面临的新挑战灵活性、可控性、可靠性、在线静态和动态的优化快速发展的信息技术可用于促进新的可
23、持续能源系统的建立如数据搜集、网络传感、在线监测、数据分析、数据挖掘、数据预测（特别是可再生能源）建立起覆盖面广的能源信息平台和多层次优化的网络小、中、大、地区、省进行多层次协调优化，达到动态总量控制的目标在全国、各省市、各地区全面搜集、整合、细分各种需求和供给信息通过调度、控制和管理的网络化的节能潜力至少有50%以上 (3)技术节能，是通过新技术、新工艺、新材料、新设备、新器件的开发应用来取得节能效益。技术节能(如终端利用节能)目前我国的单位产品能耗较高，高出世界平均水平20%-30%，通过技术进步降低能耗仍有一定的空间。节能最有效的措施是从需求侧减少对钢铁、有色、建材、石油加工、化工和电力
24、等高耗能产品的需求。任何可用能都是从能源开采、运输、转化、输配至终端用户。终端设备节能具有倍数很大的“放大”效应。除了提高整个产业链各环节的效率外，更应把终端节能放在首位。提高1%的相对效率就相当于能源源头提高4%-5%的相对效率汽车能效从石油开采到车轮的推进力只剩下小于1/5的能量，再考虑推动有效载荷（乘客），只有近1/50的能量可资利用。对车辆来说，减少各种摩擦、阻力、车身自重（采用超轻材料），提高有效载荷比例是节能的关键，其“放大”效应是几倍到几十倍。建筑能耗全生命周期分析运行过程中的照明、采暖、空调建房的耗能设计规范化、产品质量提高和房屋使用寿命延长，可以大大减少全生命周期的能耗。建筑
25、的设计对建筑的全生命周期节能具有非常重要的作用。在意识、技术和管理等多方面采取节能的措施，加强监督和管理。7.6.4.2节能的潜力(1)我国主要产品能耗比发达国家高40,如:火电供电煤耗高28，大中型钢铁企业吨钢综合能耗高25，大型合成氨综合能耗高40。 (2)(2)万元万元GDPGDP的的产值能耗比世界平均水平高3倍多:组 织世界中国美国德国日本俄国印度GDP美元/tce272527258318312922292246674667597459743413419809801亿美元GDP消耗能源（万tce）3.673.6712.0312.033.423.422.142.141.671.6729.
26、3529.3510.2010.201)2006年上半年能耗增加的工业行业2006年上半年全国单位GDP能耗公报说，上半年，全国煤炭行业单位增加值能耗上升5.5，石油石化行业上升87，有色金属行业上升04，电力行业上升08；2)2006年上半年能耗降低的工业行业钢铁行业单位增加值能耗下降12，建材行业下降4.5，化工行业下降50，纺织行业下降55。7.6.5中国节能之路7.6.5.1重点耗能工业节能潜力最大(1)大力调整和优化经济结构，大力发展第三和高技术产业；(2)将严把能耗增长的源头关，从严控制新开工高耗能项目；(3)重点推进钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材等八个重点耗能工业行业
27、的节能。“十一五”时期淘汰落后生产能力一览表7.6.5.2重点耗能行业节能潜力巨大(1)积极推进“十大重点节能工程”(2)强化工业锅炉行业的全面节能,节煤1亿吨标准煤；(3)“十一五”期间建筑节能1亿吨标准煤；新建建筑可实现节能7000万吨标煤的目标；既有建筑节能改造可实现节能3000万吨标煤的目标；太阳能应用面积可达1.6亿m2，浅层地热面积2.4亿m2，可实现替代常规能源960万吨标煤。7.6.5.全民节能意识增强节能潜力巨大(1)必须动员全社会参与节能。上海市算过一笔账，如果夏天把空调温度调高1度，全市480万户家庭每天可减少240MW的用电负荷；如果每天将白天不用的电器插头全部拔掉，全
28、市可再减少75MW左右的用电负荷。(2)每个家庭每天节约1度电，就可以节约大量的能源。在照明方面，钨丝灯只把10%电能转化为光，90%都会变成热能，而节能灯可节省75%电力，并且比普通灯泡耐用。如果把现有白炽灯泡全部更换成节能灯，全国一年可节电600多亿度。(3)电视机开关处于待机状态，全世界每年损失6%的发电量。 全民节能潜力巨大可再生能源可再生能源垃圾分类垃圾分类节能健身节能健身节能取暖和制冷节能取暖和制冷爱惜衣物爱惜衣物家用节能家用节能循环再利用照明用电照明用电低碳烹调法低碳烹调法 节水妙招节水妙招自备购物袋自备购物袋购买本地的产品购买本地的产品经济型汽车经济型汽车每月少开一天车每月少开
29、一天车环保型燃料环保型燃料明智的旅行明智的旅行少用一次性制品积极参加全民植树不要掉进奢侈品的陷阱过度包装节能装修减少粮食浪费饮酒适量减少吸烟现在地球人口约60亿，到21世纪中叶，预计将达到100亿人口。光从人口增长的数字来看，能源消费的增加将是惊人的。另外，目前的能源消费结构上，仍存在着很大的南北差异，即工业发达国家使用量为总能源的3/4，人均消费量美国最高，为世界平均水平的5倍以上。中国的人均消费量还相当低。因此，今后能源不足的情形是可以想象的。地球上的能源终将是有限的，如同只伐树而不植树，森林也会变成荒原一样，如此大量的消费，世界的能源资源也将会枯竭。现在世界能源消费以石油换算约为80亿吨
30、/年，按40亿人计算，平均消费量为2吨/人.年。以这种消费速度，到2040年，首先石油将出现枯竭；到2060年，天然气也将终结。地球的能源已经无法提供近116亿人口的能源需求。而随着世界人口的不断增加，能源紧缺的时期将会提前来。因此，21世纪新能源的开发与利用，已不再是一个将来的话题，而是关系人类子孙后代命运，刻不容缓的一件大事。新能源(可再生能源)的开发和利用既是能源消费的需要,也是保护环境的需要 7.7提高能源利用效率今后世界需要什么样的燃煤发电设备从燃煤发电的角度，今天和今后人类面临的重大挑战之一是如何应对全球气候变化而必须大大减少以致于零排放二氧化碳（CO2)。因 此 ， 今 天 我
31、们 讨 论 和 进 一 步 开 发 洁 净 煤 技 术 （ Clean CoalTechnology-CCT),实际上是CO2减排或零排放的燃煤发电技术。当前最现实的降低排放的技术就是尽可能提高发电效率。高效率意味着发出相同的电力可少烧煤，从而可少排放CO2。因此，超临界和超超临界煤粉炉火电厂成为当前中国和世界新建火电厂的主要方向。超临界和超超临界煤粉炉火电厂配以烟气脱硫(FGD)和烟气催化脱销(SCR)是当前能够达到最高发电效率、最低的排放和最高可用率的燃煤发电技术。尽可能高效的发电技术是今后火电厂捕获和储存二氧化碳达到接近零排放的基础。超临界技术和发电效率的关系中国火电机组的煤耗和效率单机
32、容量（MWe）蒸汽参数供电煤耗与效率压力(MPa)温度(oC)供电煤耗(gce/kw-h)平均煤耗(gce/kw-h)供电效率(%)煤耗降低(%)62.84435600-80070017.5510012253.43435500-51050524.3372.14501003.43535391-42940930.458.4312512.75550/550382-38638431.9954.8620012.75535/535376-38838232.1654.5730016.2550/550376-38237932.4254.14600（亚临界）1617535/53733133137.1247.29
33、600（超临界）25540/56030030040.9642.86600（超超临界）国际研发目标35700/720/76021453不同超临界/超超临界机组的热效率机组类型蒸汽参数再热次数给水温度机组效率超临界25MPa/560oC/560oC1275oC45%超超临界30MPa/600oC/600oC1275oC47.5%超超临界35MPa/700oC/700oC1275oC48.5%超超临界30MPa/600oC/600oC/600oC2310oC51%超超临界35MPa/700oC/720oC/720oC2330oC52.5%超超临界35MPa/700oC/720oC/760oC2335
34、oC53%Source:Gasteiger,StuttgarterEnergieforum2004火电厂热效率发展的趋势天然气联合循环电厂燃煤火电厂时间时间提高主蒸汽和再热蒸汽温度对提高电厂净效率的影响在冷却水温为25oC时：从亚临界单再热，到超临界单再热，电厂净效率可提高3从超临界单再热，到超超临界双再热600oC电厂净效率可再提高4从超临界，双再热566oC到720oC电厂从净效率可再提高5超临界与亚临界比较，由于效率提高可节省燃料203040506070809050060070080090010001100120013001400蒸汽温度蒸汽温度C净效率净效率(%)卡洛循环效率 AD70
35、0IGCC2006GTCC2006通过改进高温材料来提高效率 通过改进热力学设计来提高效率 PPNJV1998UltimatesteelbasedPPPPESV1992提高火电效率的途径 IEA Clean Coal Centrewww.iea-coal.org.uk中国燃煤火电容量的增长中国燃煤火电容量的增长国际能源署洁净煤中心（国际能源署洁净煤中心（IEA-CCC）对中国超临界机组发展的预测）对中国超临界机组发展的预测发电效率和二氧化碳减排的关系火电厂污染物排放控制技术的发展1950s1950s1980s1980sSO2排放排放控制控制1970s1970s1990s1990s火电厂终端产品
36、火电厂终端产品的回收和利用的回收和利用烟气脱烟气脱NONOX XSOSO2 2排放标准的日益严格和要求更多的污染物排放控制设备将继续影响火电厂的净效率2010-20202010-2020火电厂终端产品的火电厂终端产品的回收利用和回收利用和COCO2 2 脱除脱除SOSO2 2, SO, SO3 3, PM, PM2.52.5汞汞NOxNOxCOCO2 2脱除脱除COCO2 2粉尘排放粉尘排放控制控制高效率和CO2低排放的关系发展超临界和超超临界机组还和控制污染物的排放，尤其是控制CO2的排放密切相关。现在减少温室气体尤其是CO2的排放，已经是关系到防止全球变暖的重大问题。而控制CO2的排放，无
37、论是燃烧前控制还是燃烧后控制，均需付出高能耗的代价。必须要求电厂要有最高的发电效率进行補赏。 IEA Clean Coal Centrewww.iea-coal.org.ukCO2减排减排时间时间增加发电效率达到接近零排放目标近期近期中期中期长期长期CO2接近零排放技术要求最高发电效率的电厂为支撑关键是CO2减排量CO2减排/接近零排放的技术路线20%90%超临界/超超临界煤粉炉电厂的效率和排放q今天成熟的超临界技术245bar,3x565oC;=40.9%(HHV)和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的8%q已投入运行的超超临界技术(欧洲和日本）:315bar,3x593oC；=
38、42.3%和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的13%q2015后;(欧盟THERMIE计划):380bar,3x700C；=46.4%和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的19%q2020后;(美国能源部计划和欧盟AD700项目）:385bar,3x760C;=53%和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的28%Ultrasupercritical Carbon Dioxide Emissions vs Net Plant Efficiency0.600.650.700.750.800.850.903738394041424344454647484950Ne
39、t Plant Efficiency, %CO2 Emissions, tonne/MWh .051015202530Percent CO2 ReductionCO2 Emission, tonne/MWhPercent CO2 Reduction from Subcritical PC Plant(Based on firing Pittsburgh #8 Coal)Subcritical PC PlantPC Plant RangeEfficiencyincreasetoUltra-SupercriticalUSCcan,yieldupto25%CO2reductionCO2排放和火电厂净
40、热效率的关系Supercritical PC Plant Range达到超超临界的电厂净效率50时可降低CO2排放28COCO2 2排放，排放，t/MWht/MWh亚临界亚临界电厂电厂超临界煤粉炉电厂超临界煤粉炉电厂超超临界煤粉炉电厂超超临界煤粉炉电厂火电厂净效率，火电厂净效率，亚临界煤粉炉电厂亚临界煤粉炉电厂COCO2 2降低的百分数降低的百分数燃煤火电厂降低CO2排放的方案淘汰效率的的老电厂(使效率:45%50%)降低发电过程内部损失采用先进的蒸汽循环（超临界/超超临界）采用IGCC采用混合发电系统脱除CO2(其代价是使投资增加，发电效率降低)燃烧后从烟气中脱除(对常规燃煤电厂)燃烧前脱除
41、(IGCC电厂)采用氧燃料(Oxyfuel)系统化学循环系统脱除降低燃煤火电厂的燃烧和气化装置的CO2排放当前:采用高效率的超临界、超超临界煤粉炉，CFB锅炉和IGCC电厂;在2020年左右：当CO2捕获和储存系统“CO2Capture&Storage（CCS）”能够商业化时：q带有CCS的IGCCq超超临界煤粉炉/CFB锅炉加上CCSCCS是高耗能系统，因此实现CO2零排放永远要求电厂必须具有高的发电效率以进行補赏2009年在美国匹兹堡举行的20G峰会上，国家主席胡锦涛作出承诺，到2020年中国一次能源中15%由非化石能源提供 7.8新能源与可再生能源(能源方式的转变）7.8.1核能7.8.
42、1.1核能利用的概述核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量,根据爱因斯坦的质能互换公式:E=mc2E=能量，m=质量，c=光速常量1938年德国科学家奥托哈恩用中子轰击铀原子核，发现了核裂变现象。核裂变过程 中子撞击一个原子核时，铀核吸收一个中子，分裂成两个较轻原子，质量亏损，放出大量能量，并产生2-3个中子。1942年12月2日美国芝加哥大学成功启动了世界上第一座核反应堆。1945年8月6日和9日美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎。1957年苏联建成了世界上第一座核电站-奥布灵斯克核电站核能发电的过程核能水和水蒸气的内能发电机转子的机械能电能火电站与核电站的区别火电站与
43、核电站的区别:原子能锅炉代替燃煤锅炉原子能锅炉代替燃煤锅炉3.1 3.1 核能核能压水堆核电站示意图压水堆核电站示意图反应堆的类型压水堆（约占61%）（水压约为15.5MPa）沸水堆（约占24%）（在沸水堆内产生蒸汽（压力约为7MPa），并直接进入气轮机发电，无需蒸汽发生器）用普通水作慢化剂和冷却剂，热中子吸收截面较大，因此不可能用天然铀作核燃料，必须使用浓缩铀（铀-235的含量为24%）作核燃料。轻水堆重水堆重水即氧化氘（D2O）作为慢化剂的核反应堆被称为重水反应堆，重水堆是用重水作慢化剂和冷却剂，因为其热中子吸收截面远小于普通水的热中子吸收截面，所以可以用天然铀作为重水堆的核燃料。 目前全
44、球运营的核反应堆436个（总装机容量369.7GWe），中国有11个，占全国电力装机容量的比重不到2%，而我国目前在建的核反应堆约21个。目前全世界核电提供的电能占世界电力供应的16%-17%。为此每年可以减少23亿吨CO2的排放量，这意味着如果不使用核电，全世界CO2的排放量将增10%。全世界核能利用现状核电站核裂变的和平利用 基本要求、实现目标、预期蓝图OECD-Organization for Economic Cooperation and Development 经济合作与发展组织经济合作与发展组织核燃料资源：地球核资源：世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍、氘、锂、硼等等，世界
45、上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。核燃料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学能大几百万倍；1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量；一座100万千瓦的大型烧煤电站，每年需原煤300400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于每天8列火车，还要运走4000万吨灰渣。同功率的压水堆核电站，一年仅耗铀含量为3的低浓缩铀燃料28吨；每一磅铀的成本，约为20美元，换算成1千瓦发电经费是0001美元左右。截至2005年，中国的已探明铀储量为7万吨 核燃料成型产品海洋的核资源：铀：据估计，海水中溶解的铀的数量可达45亿吨，相当于陆地
46、总储量的几千倍。1000吨海水只含有3克铀。氘：每升海水中含有0.03克氘。这0.03克氘聚变时释放出采的能量相当于300升汽油燃烧的能量。海水的总体积为137亿立方公里，共含有几亿亿公斤的氘。这些氘的聚变所释放出的能量，足以保证人类上百亿年的能源消耗。锂：海水中锂总储量约为251011吨月球的核资源：氦-3：地球上的氦-3总量仅有10-15吨。美国阿波罗飞船登月时，6次带回368.194千克的月球岩石和尘埃。月球保存着大约5亿吨氦-3，如果供人类作为替代能源使用，足以使用上千年。 （1)中国核电发展战略从80年代的“适当发展核电”，后来调整为“积极发展核电”。“十五”期间改为“积极推进核电建
47、设”“十一五”期间应定位“加速发展核电”（2)中国核电发展战略规划重点建设百万千瓦级核电站，逐步实现先进压水堆核电站设计、制造、建设和运营自主化。加强核燃料资源勘查、开采、加工工艺改造核电关键技术开发核电人才培养。7.8.1.2.核电战略和规划战略和规划 (3)(3)需求和投资需求和投资 1)到2010年，计划在运核电装机容量1200万kW；2)到2020年，计划在运核电装机容量4000万kW；（十一五规划）（核电目前装机在1000万千瓦左右，在建2540万千瓦到2020年有望到7500万千瓦，现在预计也可将达到1亿千瓦）3)2006-2020年的15年间：新开工建设3842台1000MW级核
48、电机组；将投产28台核电机组(其中，1000MW级23台）；总投资超过4500亿元，其中设备投资可能达到2000亿元，按7080%国产化率计算，约有14001600亿元由国内分享，约合每年93107亿元。 (4)(4)核电市场潜力核电市场潜力 1)20052020年间中国核电的总装机容量预测 我国在建、启建核电机组我国在建、启建核电机组核电站名称核电站名称 容量容量预计并网日期预计并网日期主要投资单位主要投资单位秦山二期扩秦山二期扩建建共共2000MW2000MW 20112011年年CNNC CNNC 持持50%50%股份股份岭澳扩建岭澳扩建共共2000MW2000MW 20102010年、
49、年、20112011年年中国广东核电集团中国广东核电集团公司公司浙江三门浙江三门共共2000MW2000MW 20102010年以后年以后CNNC CNNC 持持51%51%广东阳江广东阳江共共2000MW2000MW 20102010年以后年以后CNNCCNNC来源：中国核工业集团公司公开资料，西南证券研发中心来源：中国核工业集团公司公开资料，西南证券研发中心 2)我国在建、启建核电机组规划项目规划项目 装机规模装机规模 浙江三门健挑厂址浙江三门健挑厂址 61000MW 浙江三门扩瑭山厂址浙江三门扩瑭山厂址 41000MW 广东阳江厂址广东阳江厂址 61000MW 广东台山腰古厂址广东台山腰
50、古厂址 61000MW 大连温垛子厂址大连温垛子厂址 41000MW 山东烟台海阳厂址山东烟台海阳厂址 61000MW 山东乳山红石顶厂址山东乳山红石顶厂址 61000MW 江苏连云港田湾厂址江苏连云港田湾厂址 81000MW 福建惠安厂址福建惠安厂址 61000MW Total 52000 MW 3)我国未来拟建的核电项目 由两个较轻原子核结合时释放出的能量称为核聚变。氢弹就是利用核聚变制成。有控制地缓慢释放核聚变能实现和平利用聚变能称为受控核聚变。 核聚变 可控核聚变能量的利用前景 美国聚变功率超过10兆瓦；欧洲聚变功率超过16兆瓦；日本巨变输出功率/输入功率（等效Q值）达到1.25;最高
51、温度达到2-4亿度。但所有上述成绩都是在脉冲堆上取得的，要稳态运行必须研制全超导的托克马克实验堆；目前只有我国有全超导的实验堆。经过半个世纪的研究 研究受控核聚变的目的是要在地球上实现“人造太阳”，为人类提供一个干净、安全、实际上无穷无尽的能源。支撑受控核聚变的技术十分复杂，对人类科技提出了强烈挑战。 由于技术的高度复杂性，核聚变反应堆要真正商业化还有漫长的路要走！我国可再生能源发展的战略目标到2020年，使可再生能源成为能源供应体系中的有效补充能源，提供每年6亿吨标准煤以上的能源供应量，使可再生能源占我国一次能源消费总量的比重达到15%左右到2030年，使可再生能源在新增能源系统中占据主要地
52、位，成为能源供应体系中的主流能源之一，提供每年10亿吨标准煤以上的能源供应量，占一次能源消费总量的比重达到20%左右。到2050年，由于受资源的限制，化石能源的供应已经不能增加甚至可能逐年减少，所以要使可再生能源供应总量进一步增加，成为能源供应体系中的主力能源，提供每年20亿吨标准煤以上的能源供应量，占一次能源消费总量的比重达到1/3以上，实现能源消费结构的根本性改变。世界可再生能源投资变化趋势我国可再生能源发展目标 (1)(1)战略和规划战略和规划1)1)中国风电发展战略中国风电发展战略风能是可再生的新能源，风电是煤电的有效补充从以前的“鼓励发展”到“十五”后期的“加快发展”；“十一五”定位
53、应采取“大力发展”。2)2)中国风电发展战略规划中国风电发展战略规划落实促进风电发展的政策加快建立和完善风电产业体系；培育风电制造企业，掌握先进机组的制造技术；促进设备制造国产化和本土化，形成批量生产能力；重点是新型MW级风电机组的本土化制造。7.8.2风电 (2)(2)风电优势风电优势1)风电是清洁的，可再生能源。2)运行成本低；无需燃料，电迎风而来，永不枯竭；3)化石能源价格上涨，利用风电具有竞争力；4)风电的建设周期短、装机规模灵活、土地占用少；5)单机容量提高，易于形成发电规模；6)环境极其友好。(3)(3)中国发展风电资源条件、技术基础和政策环境中国发展风电资源条件、技术基础和政策环
54、境1)中国风能资源丰富，开发潜力巨大，未来能源结构重要组成；2)国家实施科技攻关计划研究和MW级风电高技术863计划研究3)中国政府对风电的扶持力度在逐步加大。 单机装机容量不断提高，易于形成较规模的大风场。单机装机容量不断提高，易于形成较规模的大风场。2005200520052005130m130m130m130m世界风电装备技术发展趋势 (4)(4)风电成本在降低风电成本在降低1)风电发电成本逐年降低2)我国风电与煤电价格(不含增值税)的变化趋势 (5)(5)需求和投资需求和投资1)1)世界装机容量快速增长世界装机容量快速增长全球风电市场发展历程全球海上风电发展情况 2)2)国内装机容量快
55、速增长，投资巨大国内装机容量快速增长，投资巨大 2005年底，全国风电总装机规模126.0万kW20062010年，新增装机400万千瓦，平均年增80万千瓦2010年总装机规模将达到500万千瓦（2009年已达1200万千瓦，2010年达到2000万千瓦）2020年总装机规模将达到3000万千瓦（达到1亿千瓦）2020年超过核电成为第三大主力电源2030年总装机规模将达到1亿千瓦2050年总装机规模将达到4亿千瓦2050年超过水电成为第二大主力电源“十一五”计划的特许权风电项目必须实现70国产化率按5000元/KW投资计算，未来15年风电投资1500亿元以上70%的国产化也有1000亿元以上。
56、我国风电市场的增长 (6)(6)存在的问题存在的问题政策，投资，技术，竞争政策，投资，技术，竞争1)可再生资源法，但缺乏强制性，有法不依；2)风电发展政策落实难度大；2)风电产业服务体系有待加强；3)技术自主化程度低，生产制造水平低；4)风电初投资成本高；5)全球一体化的行业竞争加剧。 2003年前十名风电制造商，市场份额占90；2004年全球风机制造总量超过800万kW，销售额80亿欧元风电制造商(单位)2003当年生产量(万kW)当年市场份额()累积生产量(万kW)累积市场份额()Vestas(丹麦)18121.784020.8GEWind(美国)15018.044011.0Enercon
57、(德国)12214.657614.3Gamesa(西班牙)9611.53949.80NEGMicon(丹麦)8610.264015.9Bouns(丹麦)556.603378.40Repower(德国)293.50892.20Made(西班牙)242.901273.20Nordes(德国)242.902225.50Mitsubishi(日本)222.60812.00风电制造商风电制造商市场占有率市场占有率(%)(%)外资企业外资企业70.3070.30GamesaGamesa36.0036.00GEWindGEWind18.7018.70其他其他15.6015.60国内企业国内企业29.7029
58、.70新疆金风新疆金风26.6026.60其他企业其他企业3.103.102005年中国风电市场占有率 (1)(1)机会机会战略和规划战略和规划1)1)中国生物质发电发展战略中国生物质发电发展战略生物质能是可再生的新能源；从以前的“鼓励发展”到“十五”后期的“加快新能源发展”“十一五”定位仍然为“加快新能源发展”。2)2)中国生物质能发电发展战略规划中国生物质能发电发展战略规划实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策; ;加快开发生物质能发电，加快开发生物质能发电，“十一五十一五”并网装机达到并网装机达到550550万千瓦万千瓦支持具有自主知识产
59、权的生物质能装备制造技术；支持具有自主知识产权的生物质能装备制造技术；鼓励生物质能转化为热、电、气、液多级利用方式；鼓励生物质能转化为热、电、气、液多级利用方式；重点支持生物乙醇燃料和生物柴油生产的规模化；重点支持生物乙醇燃料和生物柴油生产的规模化；20202020年生物质成型颗粒燃料达年生物质成型颗粒燃料达50005000万吨，沼气万吨，沼气240240亿亿mm3 3；20202020年生物质液体燃料达到可替代石油年生物质液体燃料达到可替代石油10001000万吨。万吨。7.8.3生物质发电与液体燃料(1)(1)机会机会生物质发电的优势生物质发电的优势 1)符合国家建设社会主义新农村的发展战
60、略；2)生物质是清洁的可再生能源，是化石燃料的有效补充；2)环境相对友好，近乎零的炭排放。3)提高农民收入，利于城乡协调发展。4)适合建立独立的中小型生物质燃料发电厂。(1)(1)机会机会中国发展生物质发电资源条件、技术基础和政策环中国发展生物质发电资源条件、技术基础和政策环境境1)我国生物质资源潜力巨大，目前生物质资源量为7亿吨标准煤；2)未来中等容量的生物质燃料发电将是重点发展方向；3)国家已经发布生物质上网电价的优惠政策；4)国家正组织生物质热电联产关键技术的863高技术研究计划。 (1)(1)机会机会生物质发电的优势生物质发电的优势中国2000年及2010年可再生能源构成2000200
61、0年可再生能源的构成年可再生能源的构成20102010年可再生能源的构成年可再生能源的构成 (2)(2)威胁威胁政策，投资，技术，竞争政策，投资，技术，竞争1)生物质能量密度低，体积大，不利于收集、运输和储藏；2)不适于集中建设大容量生物质发电厂；2)可再生资源法缺乏强制性和可操作性；2)生物质发电优惠政策落实有待证明；2)生物质发电产业链体系有待进一步加强；3)生物质基础研究和关键技术研究有待加强；4)除发电外，生物质柴油等项目也应该关注；4)中小容量生物质发电技术自主化程度低；5)全球一体化的行业竞争加剧。 (3)(3)市场竞争分析市场竞争分析1)生物质利用方式生物质能发电欧洲、北美、亚洲
62、生物质能和煤“混合燃烧”发电”英国、美国生物质能热电联产欧洲、北美、亚洲 (3)(3)市场竞争分析市场竞争分析2)美国生物质能和煤混燃利用状况混燃最大单机容量350MW公司名称装机容量(MW)生物质能百分比(%)AlliantEnergy857.7XcelEnergy,Inc.7640.3TVA1901.5AlabamaPowerCo.701.0AES1616.8CityofLakeland3501.0TacomaPubicUtilities3544AlleghenyPower1881.2GeorgiaPower1501.0美国的生物质电厂混合燃烧的装机容量和混燃比例 (3)(3)市场竞争分析
63、市场竞争分析3)生物质发电成本我国生物质发电处于规模化发展阶段；随着技术发展，2020年生物质发电成本会达到常规能源水平。生物质发电成本变化趋势（以生物质发电成本变化趋势（以20002000年不变价）年不变价）全球生物液体燃料市场发展情况各类燃料乙醇的生产成本比较原料种类原料产量（t/公顷）转换率（t乙醇/t原料）土地生产率（t乙醇公顷）生产成本（元/t乙醇）甘蔗（茎秆）750.17.531504140木薯（鲜薯）280.14442804780甘薯（鲜薯）250.12.535804580甜高粱（茎秆）720.064.535804380玉米60.311.840004700纤维素（稀酸水解）-58
64、00纤维素（酶水解）-6500各类生物柴油生产成本比较原料种类原料产量（t/公顷）原料价格（元/t）每公顷土地年产生物柴油（L）生物柴油生产总成本（元/t）油菜籽1.57500-78006068400-8700麻疯树363000-5000110030686600-6900棕榈油3.8-67200-82804102-64778100-9180废弃油脂-3000-3500-4100-4600中国生物质液体燃料的发展预测2020年2030年2050年乙醇（亿吨）0.0390.0790.16生物柴油（亿吨）0.150.330.89 (1)机会机会战略和规划战略和规划1)1)中国水电发展战略中国水电发展
65、战略中国水电发展方针由50年代“水火并举”，到80年代“大力发展水电”，到90年代“大力开发水电”十一五“确定为“大力发展”。2)2)中国水电发展战略规划中国水电发展战略规划“十五十五”计划及计划及20152015年远景规划提出要重点开发：年远景规划提出要重点开发：黄河上游；长江中上游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和黄河上游；长江中上游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和吴江等流域，实施流域梯级滚动开发。吴江等流域，实施流域梯级滚动开发。“十一五十一五”水电发展规划主要集中于西南地区的金沙江，水电发展规划主要集中于西南地区的金沙江，包括下游的包括下游的4 4座总装机容量为座总装机容量为3850
66、0MW38500MW的巨型水电站，的巨型水电站，以及位于金沙江中游总装机容量为以及位于金沙江中游总装机容量为21150MW21150MW的的8 8个梯级水电个梯级水电站。站。7.8.4水电 (1)(1)机会机会水电优势水电优势1)水电是清洁的，可再生的新能源，是煤电的有效补充2)我国的水能资源蕴藏量和可能开发水能资源，居世界第一位3)水电是电网不可或缺的调峰、调频和紧急事故备用主力电源4)运行成本低；无需燃料，除常规保养外，没有其他消耗5)单机容量大，易于形成发电规模6)环境相当友好。(1)(1)机会机会中国发展水电资源条件、技术基础和政策环境中国发展水电资源条件、技术基础和政策环境1)中国的
67、水能资源丰富，理论蕴藏量6.76亿千瓦技术可开发容量4.93亿千瓦,经济可开发容量3.78亿千瓦2)改革开放以来，我国水电技术取得了飞速发展逐步掌握了先进的水电设备制造技术 (1)机会机会需求和投资需求和投资1)20101)2010年，水电装机容量增长年，水电装机容量增长8080，达到，达到1.81.8亿千瓦。亿千瓦。(2009(2009年已达到年已达到1.721.72亿千瓦，占装机容量的亿千瓦，占装机容量的24%24%，占发电的，占发电的16%16%）2)2)到到20202020年，水电装机容量将达年，水电装机容量将达3 3亿千瓦，接近发达国家水平亿千瓦，接近发达国家水平水电装机容量预测水电
68、装机容量预测 水电发电量预测水电发电量预测 (1)机会机会需求和投资需求和投资我国“十一五”期间大型水电站项目表 (2)威胁投资，资源，输电1)建设投资大、建设周期长。2)水电资源分布不均衡，集中在中西部地区，远离沿海经济发达地区。3)长距离输电的技术经济性是水电开发速度和规模决定性因素之一气势宏伟的三峡水电站气势宏伟的三峡水电站7.8.5太阳能发电全球光伏发电市场发展情况 光伏电池效率提高趋势预测当前国际太阳电池实验室效率电池种类实验室最高转换效率（）研制单位备注单晶硅太阳电池24.70.5澳大利亚新南威尔士大学4cm2面积多晶硅太阳电池20.30.5德国弗朗霍夫研究所1.002cm2面积非
69、晶硅太阳电池14.5(初始)0.712.8(稳定)0.7美国USSC公司0.27cm2面积铜铟镓硒CIGS19.50.6美国国家可再生能源实验室0.410cm2面积碲化镉CdTe16.90.5美国国家可再生能源实验室1.032cm2面积纳米硅太阳电池10.10.2日本钟渊公司2微米厚膜染料敏化电池11.00.5EPFL0.25cm2面积太阳能太阳能中国敦煌10兆太阳能并网光伏发电示范工程已经开始实施7.8.6CO2捕获和储存（CO2captureandstorage-CCS)CO2捕获(脱除）烟气侧方法从燃烧产物中捕获CO2化学和物理吸收吸收法低温分离膜分离燃烧捕获(脱除）氧燃料法（OxyFu
70、el)-O2和烟气再循环，把助燃剂从空气变成氧和烟气再循环混合的富氧气作为燃烧的气体，使燃烧产物中没有氮气，大大提高了燃烧烟气中的CO2浓度从而有利于对CO2的捕获。其它CO2捕获新概念。气化捕获(脱除）氢/合成气法煤的气化产生合成气，通过IGCC-多联产，然后对其进行H2O-CO转化生成H2andCO2，最终实现接近零排放。新安装的燃煤火电厂高效电厂：IGCC,700等级的超超临界技术CO2俘获和回收-CCS：氧燃烧（Oxy-firing）,化学吸收现有燃煤火电厂高效电厂切换燃料CO2俘获和回收-CCS：氧燃烧（Oxy-firing）,化学吸收燃煤火电厂的CO2减排零排放技术将CO2在源头进
71、行捕获和分离，即：液化天然气（LNG）或天然气加工厂燃煤火电厂材料加工厂将CO2压缩到超临界状态并将其运输至储存地还可将CO2再压缩然后将其在超临界状态注入储存目的地的地址结构中将CO2注入多空隙和有浸透性的岩层进行储存，并监控其流动过程将CO2永久封存水力封存/残气捕获或结构性封存什么是二氧化碳捕获和储存技术(CCS)?储存/利用CO2化石燃料火电厂捕获CO2燃烧后捕获部分氧化或重整CO转换烟气萃取燃烧前除碳氢氧燃料燃烧空分装置捕获捕获CO2发电和供热发电和供热CCS-二氧化碳捕获和储存燃煤火电厂CO2捕获和储存技术（CCS)燃烧后处理系统(烟气吸收)氧燃料燃烧系统ASU煤煤（C,H,O,N
72、,S,灰灰）锅炉锅炉烟气再循环烟气再循环 （CO2， ）H2O，SO2O2空气空气（ N2、O2）N2，O2N2烟气处理烟气处理ASUO2空气（N2、O2）N2气化炉气化炉合成气处理合成气处理CO 转换转换CO2 储存储存压缩压缩/冷却冷却CO2 分离分离GT余热锅炉余热锅炉煤（C,H,O,N,S,，灰）燃烧前处理技术(气化)锅炉锅炉CO2煤煤（C,H,O,N,S,灰灰）Air（N2、O2）N2，H2O，O2烟气处理烟气处理CO, H2CO2, H2H2CO2 储存储存CO2 储存储存压缩压缩/冷却冷却压缩压缩/冷却冷却CarbonCaptureTechnology IPCC Special
73、ReportHydrocarbon fuels燃烧后收集燃烧前收集富氧燃烧工业过程CO2储存和利用方案 油、气开采；废油气田、煤矿层、岩石层的注入封存；碳化等降低燃煤火电厂的燃烧和气化装置的CO2排放当前:采用高效率的超临界、超超临界煤粉炉，CFB锅炉和IGCC电厂;将来：在2020年左右或以后，当CO2脱除和系统(CO2Capture&Storage-CCS）能够商业化时：q带有CCS的IGCCq超超临界锅炉加上CCSq氧燃料（Oxyfuel)燃烧的超超临界煤粉炉或CFB锅炉q从锅炉尾部燃烧产物中捕获CO2CCS是高耗能系统，因此实现CO2零排放永远要求电厂必须具有高的发电效率以进行補赏，高
74、效是实现CO2减排和零排放的基础。CCS:烟气侧捕获-从燃烧产物中捕获CO2氨吸收法捕获CO2原理去烟囱来自锅炉烟气吸收塔：氨水和CO2反应生成碳酸氢铵高压风机烟气去吸收塔 CO2压缩机CO2储存冷却器混合器泵氨补充再生塔：碳酸氢铵加热分解出CO2换热器氨吸收CO2法是使氨水吸收CO2生成碳酸氢铵然后加热使碳酸氢铵分解出CO2再循环使用氨NH4HCO3CO2+NH3+H2ONH4HCO3NH4HCO3CO2+NH3+H2OCCS:烟气侧捕获从燃烧产物中捕获CO2氧化钙法（CaO)捕获CO2原理C-燃料(S)N2,O2,H2O,5%CO2950C煅烧炉CFB600C碳化炉CFBO2CaO,ash
75、,CaSO4CaCO395%CO2,(O2,H2O)新的或现有CFB锅炉CaO,ash,CaSO4CaCO3,CaO,灰,CaSO4空气C-燃料(S)CaSO4CSO2=1875ppm捕获CO2:CaO+CO2CaCO3石灰石煅烧成CaO:CaCO3CaO+CO2为了使煅烧炉只产生CO2,煅烧炉为Oxyfuel燃烧CaO捕获捕获CO2法是采用碳化炉和煅烧炉吸收和分解法是采用碳化炉和煅烧炉吸收和分解CO2使使CaO无限循环使用无限循环使用氧燃料（Oxy-Fuel）燃烧技术原理来自空分厂的烟气与部分再循环的烟气混合取代燃烧空气因此燃烧气体中不含氮气，燃烧后的烟气中只含CO2、H2O和少量O2。由于
76、烟气中主要是高浓度的CO2，因此无需将CO2从烟气中分离出来。最后排除的烟气只需进行简单的干燥（或凝结）即可得高浓度的CO2。氧燃料燃烧即可用于现有燃煤锅炉（煤粉炉和循环流化床锅炉）的改造，也可用于新氧燃料燃烧锅炉的设计。75 % CO220 % H2O 3% O2简单的一步过程简单的一步过程混合器混合器空分厂空分厂02烟气再循烟气再循 环风机环风机烟气干燥器烟气干燥器97% CO2PC or CFB项目空气燃烧时氧燃烧时风箱气体成分O2N2（）CO2%H2O少其它NOx、SO2烟气气体成分O2N2（）CO2H2O其它NOx、SO2NOx、SO2（湿烟气湿烟气 ）空气燃烧和氧燃烧时风箱和烟气成
77、分比较空气燃烧(21%)氧燃烧风箱O2浓度：25%30%35%氧燃烧炉膛吸热的数学模拟在风箱氧浓度为30时的炉膛吸热与空气燃烧时吸热情况相同.60060070070080080090090010001000110011001200120020202525303035354040燃烧器风箱O2浓度（%）FurnaceheatabsorptionFurnaceheatabsorption（ （MWtMWt） ）氧燃料情况氧燃料情况空气燃空气燃烧情况情况锅炉：1,000MWe炉膛：宽33m深15m高68m日本1000MWe氧燃烧煤粉炉电厂设计 1000MW等级煤粉炉氧燃烧电厂的设计效果图氧燃料（Ox
78、y-Fuel）燃烧技术是当前燃煤锅炉脱除CO2的主要技术方向之一氧燃料燃烧技术既适合于现在燃煤锅炉的改造，也适合于新锅炉的设计预期氧燃料燃烧的成本要等于或优于IGCC，但由于其系统要简单的多，所以其可靠性要大大地优于IGCC氧燃料燃烧锅炉，更容易为市场接受，因为它是以具有长期可靠运行经验的传统燃烧技术（煤粉/CFB）为基础的蒸汽循环发电技术。易于现有锅炉改造，并且不管什么原因，可以切换回到到原有空气燃烧方式。从经济分析看，氧燃料燃烧的CFB具有更大的优越性。发发电电成成本本增增加加率率二二氧氧化化碳碳减减排排的的成成本本($/t)空分设备空分设备制氧制氧循环流化床锅炉循环流化床锅炉O2 N2和
79、和CO2应用应用和储存和储存CO2N2空空气气燃料燃料 石油焦石油焦 煤煤 生物质生物质再循环再循环蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽排放控制排放控制 CFB可以燃用多种燃料：煤、石油焦、生物质可以用于便宜的机会燃料如沥青砂等由于改变了烟气成分，循环流化床的固体颗粒再循环有利于控制炉膛温度氧燃料法可大大提高脱硫的钙利用率氧燃料法可由于对现有锅炉的改造如由于新锅炉的设计侧可大大降低锅炉的尺寸现在发达国家如日本、北美和欧盟等正在对煤粉炉和CFB锅炉的氧燃料法捕获CO2进行研发和示范。氧燃料（OxyFuel）法用于CFB锅炉火电厂实现CCS的条件必需要有:合适的储存液态二氧化碳的地质条件足够的空间和场地用于安装二氧化
80、碳捕获或脱除设备正确的可行性研究以确保选择的CCS系统可以正常运行还要考虑:前期的投资和后期的节省，即：足够大和好的设备靠近便宜和好的二氧化碳储存地火电厂要有尽可能高的效率要仔细核算初投资和回报(IEAGHGwww.ieagreen.co.uk)IGCC的燃烧前收集煤煤氧气氧气炉渣炉渣气化器气化器脱硫脱硫转化转化CO2收集收集CO2储存储存富氢燃料富氢燃料空气空气燃气轮机燃气轮机蒸汽轮机蒸汽轮机N2, O2, H2O 排放至大气排放至大气余热锅炉余热锅炉(IEA GHG www.ieagreen.co.uk)How could Guangdongs CO2 be captured?发电厂及相关
81、工业的燃烧后收集空气空气燃气轮机燃气轮机天然气天然气N2, O2, H2O 排放至大气排放至大气CO2储存储存CO2收集收集余热锅炉余热锅炉蒸汽轮机蒸汽轮机LEAN/RICHHEATEXCHANGERGASTOSTACKSCRUBBERSTRIPPERFLUEGASCOOLERBLOWERREBOILERFLUE GASSOLVENT SOLUTIONCOOLING WATERPOWER FORLEAN/RICHHEATEXCHANGERGASTOSTACKSCRUBBERSTRIPPERFLUEGASCOOLERBLOWERREBOILERFLUE GASCLEANED FLUEGAS SO
82、LVENT SOLUTIONCO2COOLING WATERSTEAM FOR CO2RELEASEPOWER FORCO2 COMPRESSOR热交换器溶液冷却水烟囱废气引风机洁净废气冷却器二氧化碳CO2压缩功释放CO2所需的蒸气再热器燃烧后收集：燃烧后收集：发电站及工业生产中的发电站及工业生产中的CO2由废气脱除装置分离由废气脱除装置分离分离装置吸收装置国际能源署（IEA)对CCS系统成本的估计（根据IEA温室气体研发项目“GHGR&DProgramme”资料）CO2捕获成本：US$30-50/吨CO2陆地地质储存成本：US$10/吨CO2深海储存成本：US$20/吨CO2(500km)CCS造成的发电成本增加：+1.5USc/kWhCCS造成的发电效率下降：10-15%谢谢！
