我国“绿色煤电计划”提速

我国“绿色煤电计划”提速

“起了个大早，赶了个晚集。”
用这句话来形容中国IGCC技术（详见“白话技术”）的发展历程并不过分。从上个世纪70年代末正式立项至今，IGCC在中国曲折坎坷地发展了30余年，终于在2009年7月集中爆发出了能量。虽然几乎是与美国、欧洲同时开发这项技术，但欧美国家都在上个世纪80年代就开建了示范工程，而直到进入21世纪之后，我国的IGCC技术才逐渐走上正轨。7月6日，我国首座自主开发、设计、制造并建设的IGCC示范工程项目―华能天津IGCC示范电站在天津临港工业区正式开工，标志着具有我国自主知识产权、代表世界清洁煤技术前沿水平的“绿色煤电”计划取得了实质性进展。而7月11日—18日，这一示范项目的核心技术——2000吨/天级两段式干煤粉气化炉技术（详见“白话技术”）将正式签约出口美国，对一直依赖于国外技术的中国能源行业来说亦具有十分重要的意义。
随着清洁煤技术在全世界获得了越来越广泛的关注，华能天津IGCC示范电站的投产，使得中国清洁煤炭技术的发展脉络变得逐渐清晰。作为整个计划的第一步，能否实现核心设备国产化、能否获得国家的政策扶持，是中国发展IGCC技术所面临的关键问题。
中国技术后发先至
刚刚在中国开工建设示范项目，就能够将技术出口到世界上最难进入的市场之一——美国，华能集团“绿色煤电计划”的第一步迈得非常漂亮。而未曾间断的技术研发和完整的团队则是绿色煤电公司最大的优势。
清洁空气任务组织（Clean Air Task Force，CATF）亚太地区总代表孙嗣敏是促成我国向美国出口IGCC技术的关键人物，他曾参与过世界上多个IGCC项目的研发工作。7月8日，孙嗣敏刚从内蒙古飞抵北京，就要准备和绿色煤电公司的几位领导前往美国，正式签订IGCC技术的出口合同。这次技术出口意味着美国开始用中国的技术来建造IGCC电站，而在前些年这是完全不敢想象的事。
负责研发这项技术的单位是西安热工研究院有限公司（下称“西安热工院”），由华能集团控股，大唐集团、华电集团、国电集团、中电投集团参股。
“以我对这个行业30多年来的了解，我敢说美国是世界上最难进入的市场之一。”孙嗣敏对《中国能源报》记者说，“美国本身的技术能力就很强，西安热工院能把IGCC技术出口到美国一定是有它的特色和优势。”
美国能源部在上个世纪70年代宣布开始发展IGCC技术以来，已经开发出了成熟的IGCC技术，GE公司则是其中代表。美国所侧重采用的技术路线是水煤浆汽化炉技术和流化床气化炉技术（详见“白话技术

”），但当前干煤粉气化炉技术日益成为主流发展方向。为了建设适应时代潮流的IGCC电站，美国决定引进国际上先进的干煤粉气化炉技术，包括西安热工院、壳牌公司等企业都加入到竞标的队伍当中。经过严格的比较和全面的评估，最终美国还是选择了西安热工院的技术。
“这说明我们的技术在国际上是非常有竞争力的。”西安热工院总工程师许世森说，“美国人非常重视技术的研发过程，而这正是我们能够中标的原因。”
据他介绍，美方评价西安热工院的技术时认为，第一，西安热工院的技术研发过程非常严密，小式、中式等方面的数据非常扎实；第二，中国的煤种比较复杂，西安热工院研究的煤种更充分，可以适应差异较大的煤种；第三，由于我国的技术研发过程一直没有中断，所以形成了一个比较完整的研发团队，技术再开发的能力比较强；第四，电站的造价要比竞争对手低。
孙嗣敏表示，在目前世界上比较成熟的煤气化技术当中，西安热工院的两段式干煤粉气化炉技术是非常先进的。“过去在干煤粉气化炉上，壳牌占主导地位。现在西安热工院已经赶了上来，与之形成了竞争格局。” 孙嗣敏说。
IGCC在中国
2005年，一位业内的老专家曾撰文指出，中国发展IGCC技术的道路非常坎坷。就在这一年，华能集团牵头成立了绿色煤电公司，将IGCC在中国的发展推上了快车道。
上个世70年代，我国一批专家、学者就开始关注IGCC技术，筹划在我国建设一个IGCC电站。有资料显示，1978年3月，全国科学大会曾编列了１０８项国家重点科技项目，其中一项就是确定在苏州发电厂建立试验基地，开展IGCC发电技术研究，这几乎是和发达国家同时介入到该领域之中。几经周折，苏州IGCC示范电站最终没能启动。这其中既有技术上的原因，也有当时电力、机械工业及地方政府在管理体制上的原因。
到1994年，当时的电力工业部申请正式开展我国第一个IGCC电站的建设工作。1999年，原国家计委也批准在烟台建设该项目，但也终因核心设备的研发能力不足及电价过高等原因再一次被搁置。
虽然项目建设一直未能推进，但技术研发工作却延续了下来。2004年，华能集团重新提出要实施“绿色煤电计划”，发展中国的洁净煤技术，开发近零排放的燃煤电厂，而IGCC技术则是决定这个计划能否成功的基础，所以建设IGCC示范电站被看作是实施“绿色煤电计划”的第一步。
华能集团计划将“绿色煤电”分三阶段实施，用10年左右时间建成“绿色煤电”示范电站。第一阶段，2006—2011年，建成25万千瓦级具有自主知识产权的IG

CC电站，并在电站内同步建设绿色煤电实验室。第二阶段，完善IGCC电站，研发绿色煤电关键技术，进行气化炉放大的技术经济性论证。第三阶段：实施绿色煤电示范项目。计划于2016年建成40万千瓦级绿色煤电示范工程，集成大规模煤制氢和氢能发电、碳捕集和封存（CCS，详见本报6月8日A8版“CCS 咫尺还是天涯”报道）等关键技术，实现煤炭的高效利用以及污染物和二氧化碳的近零排放，同时不断提高绿色煤电系统的技术可靠性和经济可行性，为大规模商业化作好准备。
2005年12月，华能集团联合大唐集团、华电集团、国电集团、中电投集团、神华集团、国家开发投资公司、中煤能源集团，组建了绿色煤电公司，共同实施这一计划。其中，华能集团占股51%，其他7家企业各占7%。
在申请立项的过程中，除绿色煤电公司外，我国多家大型电力、煤炭企业也提出了自己的IGCC发展计划。在多个项目之中，国家发改委最后还是选择了拥有自主知识产权的华能天津IGCC示范项目，批准其为国家示范项目。
加速前行的示范工程
分秒必争。绿色煤电公司希望能用加速建设来补上失去的时光，这就需要进行更大的投入。但对于一心想赶超世界先进水平的绿色煤电公司来说，成本有多高只是一个任务，而不是问题。
然而，批准的过程却要比绿色煤电公司预想的漫长。按照原计划，华能天津IGCC示范项目应当在今年建成，现在则要等到2011年。原定2015年左右建成的完整“绿色煤电”示范工程，也要推迟到2016年。而为了抓住难得的发展机遇期，许世森表示，绿色煤电公司的建设速度要加快。
之所以称之为“难得的发展机遇期”，是因为欧美国家近些年来在IGCC技术上发展相对缓慢。一方面，欧美国家已经完成了IGCC电站的示范过程，现在把更多的精力投入到碳封存和捕捉技术上。另一方面，美国退出《京都议定书》之后，其在IGCC技术上的发展更加缓慢。2003年，美国能源部曾推出 “未来发电项目”（FutureGen），联合多家大型能源公司，计划在2012年建成世界上首座利用煤炭发电和制氢、不向大气排放二氧化碳的示范电站。然而，由于这个非营利的项目计划投资高达15—18亿美元，企业的积极性并不高，至今工作进展缓慢，仅完成了选址，而且有一些公司已宣布退出该项目。这样的国际形势，给中国留下了一个追赶的空间。
在立项之前，绿色煤电公司最初计划对汕头一个10万千瓦的电站进行改造，使之成为IGCC示范电站。但随着技术的发展和能力的提高，绿色煤电公司更希望能够建设一个具有国际先进水平的IGCC电站。“因为本身已

经比国外晚了7、8年。”许世森说。“所以我们就对计划进行了调整，建设一个日处理煤量2000吨、25万千瓦的发电机组。这样就和美国、欧洲、日本达到了一个水平。”
随之而来的则是投入的增加，绿色煤电公司原计划第一阶段投入21亿元，整个计划投资40亿元。而现在第一阶段的投资则可能就要接近30亿元。不过，对于华能天津IGCC示范项目来说，它的一个重要任务就是要看看我国IGCC电站的造价到底是多少。
绿色煤电公司打算在IGCC示范工程建成后，把“绿色煤电计划”第一阶段的后半段工作和第二阶段交叉进行，最晚到2013年建成一个世界先进的半工业性示范系统，即在IGCC示范电站加入碳捕集和处理装置。然后，全力建设一个全流量的“绿色煤电”示范工程，装机容量达到40万千瓦。
但现在来看，40万千瓦的示范工程已无法满足绿色煤电公司的发展需要。据悉，美国目前正在建设“二拖一”（两台燃机配一台汽轮机）的63万千瓦IGCC机组。相比之下，40万千瓦的机组谈不上领先。
“我们下一步争取做到‘二拖一’80万千瓦的机组。”许世森说，“利用现有的技术综合集成就可以实现这个目标，技术上没有什么难度。”而如果暂时不能达到这一目标，绿色煤电公司也希望能够建成单系列50万千瓦的IGCC机组。
面对这样的发展趋势，孙嗣民也认为，绿色煤电公司在IGCC技术上的发展速度已经走在了世界的前面。
合成气燃机难题
拥有自主知识产权并不意味着掌握了所有设备的核心技术。合成气燃机是绿色煤电公司在IGCC示范项目中唯一一台需要从国外引进的设备。从绿色煤电公司的行事风格来看，是一定要除掉这块心病的。
目前，我国百万千瓦级超超临界机组的造价约为4000—5000元/千瓦，在安装脱硫、脱硝、除尘等环保设备后，价格还要更高，且发电效率会因此降低。华能天津IGCC示范项目则是在保证高效率发电的同时，达到低排放，但造价高出常规电厂一倍左右，达到10000元/千瓦。在美国，IGCC电站的造价仅高出常规电站20%左右，其投产后的竞争力相对更强。
“需要注意的是，美国常规电站的造价比中国要高很多，能达到1000—1100美元/千瓦。”许世森说，“而IGCC电站在美国的造价则要1200—1500美元/千瓦，也就是说从绝对价值量上来看，我国IGCC电站的造价并不美国高多少。”
现在造价仍较高的原因，一方面在于我国刚刚建设第一座IGCC示范电站，很多设备在生产过程中需要为之制造专门的模具。而一旦实现了批量化生产，IGCC电站的造价也有望降到仅比常规电站高出20%。另一方面则是由于我

国尚没有能力设计、制造IGCC电站的核心设备——合成气燃机。
“现在我们能够完全依靠自己的力量设计电站，大部分核心设备也由国内生产商来做。”许世森说，“比较遗憾的是我国合成气燃机的水平与国外差距较大，现在是由上海电气和西门子联合制造，但设备的知识产权在外方手中。”
燃气轮机技术被称作能源技术领域“皇冠上的明珠”，是能源领域最高端的技术之一，而合成气燃机技术还要比一般的燃气轮机更加复杂。世界各国以及各大能源企业对这一技术都非常重视，不愿轻易示人，甚至核心部件都不在别国生产。这样的情况也推高了合成气燃机的造价。据介绍，合成气燃机的价格占到了天津IGCC示范项目总投资的20%左右，即4—5亿元，而国内能够生产的燃气轮机价格则刚刚超过2亿元。
由于不掌握核心技术，合成气燃机的维护费用也相对较高。据许世森介绍，在示范项目当中，我国能够制造的设备，维护费用占运行成本的比例与常规电站差不多，而合成气燃机的维护费用则要大幅度高出这个比例。
“我们下一步将努力实现自主设计和制造合成气燃机。”许世森说。“但是这个困难是非常大的。” 他认为，最主要的原因在于设备制造企业受制于国外的技术，同时也需要国家有关部门把力量组织起来进行研发，逐步掌握合成气燃机的生产能力。“希望下一次购买合成气燃机的时候，中国人在核心技术上所占的比例会更大一点。”许世森说。
多点负荷 多点补贴
对一项拥有自主知识产权的环保技术进行政策扶持。这样的诉求并不过分，而且它意味着我国这项技术今后能在国际市场占有不错的份额。
正是由于建设成本和运行维护成本都比较高，华能天津IGCC示范电站的电价要比常规电站高出许多。如果常规电站的电价为3.5角/千瓦时，则天津示范项目的电价要达到5—6角/千瓦时。对于我国首个IGCC示范电站来说，发电价格就决定了其在运行过程中还需要大量的投入。
从国外发展IGCC技术的经验来看，政府通常会投资IGCC项目，以鼓励和扶持IGCC技术的发展。欧美国家政府对IGCC的项目投资大约占50%，日本政府的投资则达到80%。另外，政府还会出台一些政策鼓励IGCC电站上网发电。
而天津IGCC示范项目的主要投资方为绿色煤电公司，占总投资的75%，天津市津能投资公司占25%。对于绿色煤电公司来说，现在更需要的是在华能天津IGCC示范项目投产后，国家能够给予一定政策扶持。一方面，绿色煤电公司希望国家能给予IGCC电站更多的发电小时数，让它能够多发一些电；另一方面，给企业一些电价补

贴，让电站顺利地运行下去。“我国既然具备了自主知识产权，国家就更应该进行扶持，让自主化的比例提高得更快。”许世森说。
国家能源局副局长刘琦近期曾表示，即将出台的新能源产业发展规划，对新能源的界定就包括了清洁煤技术。这意味着IGCC技术将在新能源规划会占有一定的地位，但具体会获得怎样的政策支持，还是个未知数。
即便如此，西安热工院现在已经开始向美国出口技术。许世森认为，在完全实现自主化后，我国的IGCC技术能够在国际上占有不错的市场份额。