江蘇電力節能減排的技術途徑

高小濤

（江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103）

江蘇電力節能減排的技術途徑

高小濤

（江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103）

日益嚴重的能源和環境問題給電力行業提出了節能減排的更高要求，節能減排也是電力工業可持續發展的必由之路。結合江蘇電力發展現狀，從電力生產在發電環節、輸變配電環節、用電環節、優化節能減排電力調度以及推廣應用電力節能減排新技術等方面，提出了江蘇電力節能減排的技術途徑。

節能減排；低碳電力；可持續發展；環境保護；技術途徑

近年來，由于化石燃料的過度消耗所導致的全球氣候變暖問題和大氣污染問題成為世界各國關注的焦點［1］。隨著工業化、城鎮化進程加快和消費結構升級，中國能源需求呈剛性增長，受國內資源保障能力和環境容量制約，中國經濟社會發展面臨的資源環境瓶頸約束更加突出，節能減排工作難度不斷加大［2，3］。日益嚴重的能源和環境問題給電力行業節能減排工作也提出了更高要求。“十一五”期間，中國電力工業取得重大發展成就，超超臨界發電技術和特高壓交直流輸電技術已步入世界先進行列。電力行業是CO2的排放大戶，據統計，目前中國電力行業碳排放量約占全國總碳排放量的40%［4］。因此，電力行業需要調整發展戰略，積極發展低碳電力，推進節能減排工作，為中國經濟的可持續發展做出貢獻。低碳電力是指在電力生產全過程中可以實現節能、高效率、低排放等低碳目標的電力。發展低碳電力，需要實現電力生產過程中發電、輸電、變電、配電以及用電等各個環節的低碳化。在電力規劃建設、生產技術、調度運行和管理機制等方面充分考慮低碳目標，通過電力企業不同部門的協調配合，最大程度地降低損耗，提高用能效率，節約資源使用，實現電力生產減排最大化。

江蘇是經濟發達和能源消耗大省，節能減排工作必將走在全國前列。“十二五”期間，江蘇除了完成國家規定的SO2和化學需氧量減排任務外，要根據江蘇的情況在大氣和水污染物減排種類上有所擴大，則應增加大氣污染物NOx和水污染物氨氮、總磷排放總量的削減指標，應積極推進電力節能減排工作。

1　江蘇電力發展現狀

江蘇電力在不斷推進新能源發展的同時，著力推動燃煤裝機結構的逐步優化，江蘇電網高參數、大容量裝機比重逐年上升，小容量裝機比重逐年降低。針對大量大容量高參數發電機組并入電網，江蘇電力全面加快各級電網建設與改造，優化500 kV主網架，滿足省內電源基地送出的需要；大力推進220 kV電網建設，注重“分區互濟”，進一步提升裝備水平，提高安全可靠性；重視110 kV及以下電網網絡結構調整，統籌輸電、高壓配電與中低壓配電等各環節協調發展。

江蘇是西電東送的主要受端省份。江蘇電網地處華東電網腹部，東聯上海、南鄰浙江、西接安徽；現由10條500 kV省際聯絡線分別與上海、浙江、安徽相聯；3條500 kV線路與山西陽城電廠相聯；1條500 kV直流線路與三峽電廠相聯；1條800 kV特高壓直流線路與四川錦屏電廠相聯。500 kV電網已成為江蘇電網的骨干網架，擔負著區域及省際電力交換、骨干主力電源接入及重要城市供電、地區電網主要支撐電源的作用。江蘇電網形成了“北電南送、西電東送”的格局及“四縱五橫”的500 kV網架結構。

截止2013年12月底，江蘇省內發電機組總裝機容量達到80 550 MW，2003年江蘇電網總裝機只有2238 MW，增長了2.6倍，年增速達13.7%。10年間，江蘇電源結構也發生了顯著變化，燃煤發電裝機65 250 MW，占比由2003年的96%降至81%；新能源發電裝機達到5830 MW，自2006年以來年均增長26.5%，占全省總裝機的7.24%，其中核電2000 MW、風電2290 MW、光伏發電650 MW、生物質發電890 MW。采用世界先進發電技術，建有15臺1000 MW超超臨界燃煤發電機組，8臺600 MW超超臨界燃煤發電機組，以及8臺398 MW燃氣-蒸汽聯合循環機組。

2013年，江蘇省100 MW及以上燃煤機組平均供電煤耗為306.4 g/（kW·h），同比減少3.1 g/（kW·h），節約標煤約97.46萬t；統調燃煤機組平均廠用電率為5.28%；已有40家電廠、114臺機組、59 790 MW容量安裝了脫硝設施，占125 MW以上燃煤機組94%，脫硝機組脫硝投運率為96.73%，脫硝效率為74.19%，NOx平均排放量為70.72 mg/m3；燃煤機組SO2平均排放量為92.1 mg/m3；100 MW及以上燃煤機組煙塵排放量為107.17 mg/m3。

2　江蘇電力節能減排的技術途徑分析

江蘇電力發展應該是安全、穩定和在節能減排約束下的可持續發展，節能減排工作也必然是在環境、能源、經濟三者協調下進行。因此，江蘇推進電力節能減排工作，也應從電力生產的發電、輸電、變電、配電和用電環節等方面挖掘節能減排的潛力。

2.1發電環節

2.1.1進一步優化電源結構

在發電環節方面，主要是通過進一步優化調整電源結構來實現節能減排目標。江蘇通過大力有序發展新能源、可再生能源發電，加快發展光伏發電，推進沿海風力發電，加大抽水蓄能電站等建設，以增加新能源發電比例，協調發展天然氣發電，從而降低燃煤發電比例。根據國家風電“十二五”發展規劃，2015年江蘇沿海風電裝機容量將達到6000 MW；東部沿海地區也將規劃建設千萬千瓦級風電基地，未來將形成海上風電“三峽”。

另外，繼續優化發展煤電，進一步優化布局和結構，繼續對超期服役、能耗相對偏高、污染嚴重、無改造價值的純凝汽式小火電機組開展“上大壓小”，進一步促使江蘇電網高參數、大容量、節能環保超超臨界發電機組的裝機比例逐年上升。

2.1.2大力推進燃煤發電機組節能減排技術

江蘇省燃煤發電機組節能減排潛力和技術途徑主要有以下幾個方面。

（1）對于新建燃煤發電機組，采用先進超超臨界燃煤發電技術。

（2）進一步推進燃煤發電機組脫硫技術改造。對于裝機300 MW以上火電企業脫硫設施煙氣旁路全部拆除，綜合脫硫效率達到90%以上，加快企業自備電廠、熱電燃煤機組脫硫設施升級技術改造。

（3）采用低氮燃燒技術結合加裝煙氣脫硝裝置對省內部分大型燃煤機組進行綜合脫硝技術改造，改造后機組煙氣脫硝裝置的脫硝效率達到75%以上，鍋爐NOx排放量低于100 mg/m3。

（4）通過優化運行技術調整，保持機組高性能運行水平。

根據鍋爐具體特點和燃用煤種特性，采用燃燒優化技術，定期進行鍋爐低NOx燃燒優化運行調整，提高燃煤鍋爐運行的安全性和經濟性，同時能降低鍋爐NOx排放濃度，取得節能減排成效［5］。

通過汽機性能優化試驗，確定各負荷下汽機調門順序閥的最佳控制方式，根據環境溫度的變化及時優化調整循泵運行方式；通過開展汽機冷端優化運行和疏水系統優化工作，可提高機組真空度、凝器端差、補水等經濟指標；達到提高機組運行經濟性目的。在機組啟停的不同階段盡量將汽水回收至高級別的加熱器，以達到節水目的，提高能效利用效率。

（5）在性能診斷分析的基礎上，繼續推進機組節能技術改造工作。例如，全方位開展機組的余熱利用技術改造工作；通過進行機組對外供熱改造，實現熱電聯產；進行部分老機組主機的通流技術改造、汽封和軸封的更新改造、熱力系統優化改進、輔機變頻節能改造、高加凝汽器及脫硫系統改造、鍋爐空預器密封改造、電除塵供電方式的節能改造以及各類水泵的節能改造等工作。

（6）推進燃煤機組執行燃機排放標準的環保改造試點。在機組現有電除塵的基礎上，加裝凝聚器和濕式除塵器，可以有效降低煙塵排放濃度，減少PM2.5的產生。

（7）繼續加強電廠清潔生產的管理，挖掘節能、節水的潛力，促進粉煤灰、脫硫副產品的綜合利用。

2.1.3加強污染物排放控制

（1）加強環境保護執法監督，嚴格控制電力行業污染物排放。電力行業污染物排放控制主要包括對大氣污染（包括：煙塵、SO2和NOx等）、廢水污染、固體廢棄物污染等的控制。落實“江蘇省電力企業鍋爐煙氣在線監控系統”的監控管理和環境保護飛行檢查等工作，依據GB13223—2011火電廠大氣污染物排放標準［6］，加強環境保護執法監督力度。實行環境保護執法責任制，對越權審批、行政不作為、執法不嚴等行為，嚴肅追究有關主管部門和執法機構負責人的責任。

（2）落實機組脫硫、脫硝補貼電價。推進煙氣脫硫和脫硝技術改造工作，實現達標排放。依據《燃煤發電機組脫硫電價及脫硫設施運行管理辦法》和《江蘇省燃煤發電機組脫硝設施運行管理考核暫行規定》，核定機組脫硫、脫硝補貼電價；并根據發電機組特點和實際運行狀況，核定征收發電企業排污費。

2.2輸電、變電及配電環節

2.2.1加快推進高效輸電技術應用

（1）特高壓輸電技術。采用特高壓輸電可降低輸電損耗，減少由輸電導致的碳排放。特高壓輸電提高了線路輸送容量，節約了線路走廊，同等輸送容量下節省了大量的建設資源與生產能耗。特高壓的遠距離輸電能力能夠有效優化資源配置，為大規模可再生能源發電提供輸電通道，同時減少受端省能源需求壓力。2013年7月，高峰用電期間江蘇電網外購電負荷超過13 000 MW。

（2）緊湊型和同塔多回輸電技術。積極發展緊湊型和同塔多回輸電技術可節省塔材耗量，減少投資成本，節約西電東送線路寶貴的土地資源，預留未來的發展空間。

（3）動態增容技術。輸電線路動態增容是指在導線允許運行溫度不變并保證線路運行安全性的前提下，通過數據監測與傳輸裝置采集導線在線溫度、環境溫度、風速、日照和載流量等數據，根據弧垂判據、溫度判據、應力判據等安全性判據，計算出輸電線路的實時最大載流量，來實時調整輸電線路的傳輸容量。動態增容技術可增加單位線路的傳輸容量，最大限度發揮線路的傳輸容量。

2.2.2推廣應用降損技術

2013年，江蘇電網平均線損率為5.95%，同比降低了1.04%，減少網損電量51.55億kW·h，下一步推廣應用降損技術，以達到降低電能損耗。

（1）使用新型導線和節能金具。新型導線（例如，碳纖維復合芯鋁絞線）能夠提升線路的降損空間。使用低導磁率的材料（如鋁或銅合金或低磁鋼）來制造線路金具能夠減少電能損耗。

（2）加強降損措施和線損管理。電網是電能傳輸的載體，電能在傳輸的過程中伴隨一定的損耗。江蘇電網要結合自身實際情況和需求制定有效的線損管理體系，加強線損管理的統計、分析工作，保證線損統計的準確性，合理指導降損技術的應用，最大限度地減少輸電線損。

2.2.3采用新型變壓器

在輸電、變電和配電環節中，變壓器的數量龐大，其總的電能損失巨大。因此，需充分考慮電網中變電損耗情況，逐步淘汰陳舊老化、標準低、損耗高的變壓器，加快推廣應用具有節能效果的新型變壓器，減少變電損耗。

采用新型變壓器進行更新替代具有很大的節能潛力。例如，S11系列油浸式變壓器空載損耗較S9系列下降30%～40%，空載電流降低70%～80%。非晶合金變壓器的空載損耗可降低60%～80%，有顯著的節能效果。另外，推廣應用自耦變壓器也能為電網帶來節能減排效益。在相同輸送容量下，與普通變壓器相比，自耦變壓器的電磁容量和外形尺寸都有所減小，減少了運行過程中的有功和無功損耗，節約了制造中耗用的銅鐵材料，減輕了運輸壓力和安裝難度，減少了設備在生產、運輸過程中的碳排放，還可以減少無功補償設備容量。

2.2.4加強SF6的回收管理

在電網中，SF6作為各類開關器件的絕緣材料被廣泛應用。而SF6是溫室氣體的一種，其全球暖潛能值高達23 900（造成溫室效應的強度，以CO2為參考值1），而且大氣中的SF6氣體壽命可達3400 a。因此，電網企業肩負對SF6氣體的減排與管理的重任，如果能實現SF6氣體的減排甚至替代，其產生的低碳效益將非常可觀。

江蘇電力目前已建立了針對SF6減排的具體管理措施，并建成了SF6回收實驗室，未來應進一步研究SF6泄漏監測技術和回收再利用技術，尋找可以替代SF6氣體的絕緣介質，選擇適用于電網的SF6氣體回收、凈化并再利用的儀器設備，開發SF6減排監測管理系統，建立SF6回收與凈化再利用操作規范，最大限度減少SF6的排放。

2.3用電環節

2.3.1加強電力需求側管理

加強電力需求側管理，進一步挖掘電力工業及上下游行業的節能潛力，提高我國的能源效率。基于用戶需求的能源輸出及能源利用效率的提高，將使能源行業的低碳化發展事半功陪。各類低碳電力技術均需要以低碳高效的用能方式相配合。

進一步完善電力峰谷分時電價政策和居民用電階梯價格政策；加大差別電價、懲罰性電價實施力度；對能源消耗超過國家和省規定的單位產品能耗（電耗）限額標準的企業及產品，嚴格實行懲罰性電價。通過峰谷分時電價機制等需求側的管理手段，調整負荷曲線，降低網損和發電煤耗，并引導用戶低碳合理用電。

2.3.2推廣應用節能用電新技術

（1）推廣應用高效節能產品。加快城市道路照明系統改造，控制過度裝飾和亮化。民用領域重點推廣高效照明產品、節能家用電器、節能與新能源汽車等，商用領域重點推廣單元式空調器等，工業領域重點推廣高效電動機等。

（2）推進合同能源管理項目。貫徹落實《國務院辦公廳轉發發展改革委等部門關于加快推行合同能源管理促進節能服務產業發展意見的通知》（國辦發〔2010〕25號），引導節能服務公司加強技術研發、服務創新、人才培養和品牌建設，提高融資能力，不斷探索和完善商業模式。支持重點用能單位采用合同能源管理方式實施節能改造，公共機構實施節能改造要優先采用合同能源管理方式，加強對合同能源管理項目的融資扶持，鼓勵銀行等金融機構為合同能源管理項目提供靈活多樣的金融服務。

2.3.3完善建設電動汽車配套服務網點

電動汽車是指以高效率充電電池、燃料電池等車載電源為動力源的汽車。為減少城市汽車尾氣排放，發展電動汽車是世界共識和潮流。針對未來規模化發展的電動汽車產業，江蘇電網需要在規劃、建設和管理上做好準備，應對電動汽車的用電需求，為電動汽車提供快捷方便的充放電交互服務。下一步采取的措施包括：加快研究江蘇省電動汽車充電站網絡布點規劃方法，建設分布廣泛的充電站和充電樁；分析探討電動汽車大規模聯網充電對于江蘇電網的安全穩定和電能質量的影響；研究如何利用電動汽車的儲能裝置調整電網負荷曲線、進行削峰填谷，提高江蘇電網可靠性。

2.4優化節能減排電力調度及發揮高效清潔電源優勢

江蘇省擁有包括核電、風電、光伏發電等形式多樣的清潔能源發電，未來的可再生能源電源比例將穩步提高。另外，省內熱電聯產機組發電技術、高效低排放的超超臨界發電技術得到了廣泛應用。江蘇電力可充分利用省內的清潔能源發電資源，開展優化節能減排電力調度工作。依據電廠綜合特性，對各類發電機組按發電煤耗排序和單位電能大氣污染物排放進行有序調度，以優化電網潮流及清潔能源的利用與消納，最終達到節能減排電力調度的目標。2013年，江蘇省通過替代發電，減少SO2排放2.34萬t，減少NOx排放2.93萬t，減少CO2排放304萬t，節約標煤117.1萬t，節約燃料成本8.3億元，取得了節能減排和經濟效益雙贏的效果。

江蘇電力開展的優化節能減排電力調度工作，可成為短期內電力節能減排有效的途徑，也符合江蘇低碳電力發展的需要；實現對現有電源結構的優化配置，并激勵發電企業進行節能減排技術改造。

2.5加快推進電力節能減排新技術的應用研究

（1）在江蘇電網建設中，采用先進高效的輸電技術，推廣節能金具、S11及以上型號節能型變壓器和自耦變壓器的使用。

（2）大力推進電力儲能技術示范應用工程。電力儲能技術能夠在大規模間歇式能源并網時保證電網的可靠性［7］。大規模儲能在電力系統可以起到“削峰填谷”的作用，也是解決新能源大規模使用與并網矛盾的需要。在江蘇低碳電力發展進程中，建議推進投資成本相對低、技術成熟的抽水蓄能和壓縮空氣儲能等電力儲能技術的示范應用工程建設。

（3）積極開展特高壓電網優化運行技術、直流配電技術和分布式并網發電技術等研究工作，持續推進江蘇低碳電力發展。

（4）開展低碳電力評價指標體系研究。通過開展江蘇低碳電力評價指標體系研究，進行相關技術的生命周期評價、系統評價（安全、清潔、節約、經濟）和可持續性評價等工作。

3　結束語

基于低碳電力發展目標，江蘇電力節能減排的技術途徑主要包括：進一步優化電源結構；推進燃煤發電機組節能減排技術應用；全面加強發電機組污染物排放控制；加快推進高效輸電技術的應用工程；繼續降低線損和變電損耗；完善分時電價政策和居民階梯電價政策，加強電力需求側管理；推廣節能用電新技術，完善電動汽車配套服務網絡建設；著力推行節能減排發電調度；積極開展電力儲能技術、潔凈發電技術和分布式并網發電技術等的應用研究工作。

［1］于然，康重慶，周天睿，等.低碳電網的技術途徑分析與展望［J］.電網技術，2011，35（10）：1-8.

［2］王志軒，張晶杰.中國“十二五”電力節能減排展望［J］.中國能源，2010，32（12）：5-9.

［3］康重慶，周天睿，陳啟鑫，等.廣東電網低碳發展的技術途徑初探［J］.廣東電力，2011，24（10）：1-5.

［4］宋曉華.基于低碳經濟的發電行業節能減排路徑研究［D］.北京：華北電力大學博士學位論文，2012.

［5］沈躍云，高小濤.燃煤電站鍋爐運行過程中NOx排放預測方法［J］.江蘇電機工程，2011，30（6）：73-76.

［6］環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB13223-2013火電廠大氣污染物排放標準［S］.北京：中國環境科學出版社，2011.

［7］張翼.電力儲能技術發展和應用［J］.江蘇電機工程，2012，31（6）：81-84.

Technical Approaches for Energy-saving and Emission Reduction of Jiangsu Power

Gao Xiaotao
（Jiangsu Electric Power Company Electric Power Research Institute，Nanjing，211103，China）

In view of increasingly severe energy environment issues，higher requirements on energy-saving and emission reduction.Current development of Jiangsu power，the technical approaches for energy-saving and emission reduction of Jiangsu power are analyzed and presented from power generation，transmit electric power，converting electric power，distribution electric power，electric power dispatching，and application of energy-saving and emission reduction electric power technology.

energy-saving and emission reduction；lower carbon power；sustainable development；environment protection；technology maturity

F416.61

A

1009-0665（2015）01-0065-04

2014-08-01；

2014-10-09

高小濤（1967），男，江蘇靖江人，高級工程師，從事電力節能減排及網源協調相關技術的應用研究等工作。