“熱(rè)能是能源終端消費的(de)重要形式,甚至是工業生産和(hé)人(rén)民生活所不可(kě)缺少的(de)能源消費形式,但目前北(běi)方地區(qū)供熱(rè)主要依靠燃煤鍋爐。”史立山說,如果采取風電供暖,将燃煤鍋爐改爲蓄熱(rè)式電鍋爐,既可(kě)大(dà)大(dà)提高(gāo)北(běi)方風能資源豐富地區(qū)的(de)消納風電能力,又可(kě)降低因燃煤機組帶來(lái)的(de)大(dà)氣霧霾污染,堪稱“一把鑰匙打開棄風限電和(hé)霧霾污染兩把鎖”。
北(běi)方冬季霧霾重重燃煤排放是禍根
今年以來(lái),我國北(běi)方地區(qū)持續出現的(de)霧霾天氣,引起國内外輿論的(de)普遍關注。史立山分(fēn)析認爲,霧霾主要是由空氣中的(de)微小顆粒集聚和(hé)空氣流動性差引起,空氣流動性差是外因,微小顆粒集聚過多(duō)是内因。微小顆粒與燃煤、機動車、工業生産排放和(hé)施工揚塵等密切相關,其中最重要的(de)原因當屬燃煤排放。
“持續霧霾天氣給我國能源利用(yòng)方式亮起了(le)紅燈。”史立山說,我國能源消費以煤爲主,2012年的(de)能源消費總量36.2億噸,其中煤炭消費占近70%,我國能源消費約占全球能源消費的(de)20%,其中煤炭消費占全球煤炭消費的(de)近50%,由此産生的(de)環境問題越來(lái)越突出,大(dà)氣霧霾便是環境問題的(de)重要方面。
據史立山介紹,我國北(běi)方地區(qū)因冬季寒冷(lěng)、建築取暖能源消費量巨大(dà),目前主要以燃煤取暖爲主。初步統計,目前北(běi)方城(chéng)鎮民用(yòng)建築面積約90億平方米,其中70%采用(yòng)集中供熱(rè)方式采暖,其餘爲分(fēn)散采暖或無采暖設施。集中供熱(rè)系統的(de)熱(rè)源一半由熱(rè)電聯産方式提供(主要爲燃煤熱(rè)電聯産),另一半由燃煤、燃氣鍋爐提供,每年建築取暖的(de)煤炭消費量約1.6億噸标煤。此外,廣大(dà)農村(cūn)地區(qū)冬季采暖的(de)能源消費量也(yě)很大(dà),很多(duō)地方也(yě)以燃煤爲主,而且效率更低,污染物(wù)排放更多(duō)。
“特别是2012年底華北(běi)地區(qū)處于極端低溫天氣,導緻采暖供熱(rè)的(de)燃煤量增加,相應的(de)污染排放量也(yě)增加,加之空氣濕度較大(dà),污染粒子吸水(shuǐ)後變大(dà),形成了(le)嚴重霧霾天氣,給人(rén)們身心帶來(lái)極大(dà)危害。”史立山強調指出。
如何減少霧霾,改善大(dà)氣環境質量?史立山認爲,除提高(gāo)燃油标準、加強施工管理(lǐ)、嚴格控制污染物(wù)排放外,最重要的(de)措施就是要減少煤炭消費。目前全球已進入重要的(de)能源轉型時(shí)期,主要目标是經過幾十年努力把目前以化(huà)石能源爲主的(de)能源結構轉變爲以可(kě)再生能源爲主。然而,我國近年來(lái)煤炭消費卻每年以2億多(duō)噸的(de)量持續增加,由此帶來(lái)的(de)污染物(wù)排放不斷加劇。
棄風問題愈演愈烈清潔風電浪費驚人(rén)
據了(le)解,作爲重要的(de)可(kě)再生清潔能源資源,我國風能資源極其豐富,陸地可(kě)開發裝機容量達25億千瓦,且主要集中在“三北(běi)”地區(qū),約占全國的(de)90%。近年來(lái),我國風電産業發展迅速,風電裝機連續多(duō)年翻番增長(cháng),到2012年底全國風電裝機已達到6300萬千瓦。
“應該說,在國家可(kě)再生能源法等一系列政策法規的(de)支持下(xià),我國可(kě)再生能源發展取得(de)了(le)舉世矚目的(de)成就。特别是風電裝機已躍居全球第一位,而且風電已成爲我國第三大(dà)電源,爲我國調整能源結構、減排溫室氣體、保護生态環境作出了(le)重要貢獻。”史立山說,“然而,由于目前電力技術和(hé)管理(lǐ)體制還(hái)不能适應風電自身的(de)波動性特性,風電消納瓶頸凸顯。”
來(lái)自中國風能協會的(de)統計顯示,2012年,我國風電棄風電量總計達200億千瓦時(shí)。風電平均利用(yòng)小時(shí)數比2011年有所下(xià)降,其中最嚴重的(de)省份風電利用(yòng)小時(shí)數下(xià)降到1400小時(shí)左右。目前,我國風電發電量僅占全部電力消費量的(de)2%。
“這(zhè)其中最嚴重的(de)省份指的(de)就是吉林(lín)省。”史立山告訴記者,2012年吉林(lín)省電網直調裝機容量爲1932萬千瓦,其中供熱(rè)機組爲1278萬千瓦,最大(dà)用(yòng)電負荷爲875萬千瓦,最小用(yòng)電負荷僅爲397萬千瓦,在用(yòng)電低谷時(shí)段根本沒有風電的(de)運行空間,緻使全省風電運行隻有1420小時(shí),1/3的(de)電量被白白棄掉。
分(fēn)析其因,史立山說,主要是因爲在北(běi)方地區(qū)冬季供暖期間,風電機組運行與熱(rè)電聯産機組運行矛盾突出,緻使風電機組被迫大(dà)量棄風。我國北(běi)方地區(qū)風能資源的(de)特點是“冬季大(dà)夏季小、夜間大(dà)白天小”,也(yě)就是說,北(běi)方風資源相對(duì)集中在冬季夜間時(shí)段,而這(zhè)時(shí)正是用(yòng)電負荷的(de)低谷時(shí)段和(hé)取暖供熱(rè)的(de)高(gāo)峰時(shí)段。爲了(le)滿足建築取暖供熱(rè)需要,熱(rè)電聯産機組需優先運行,幾乎把電力負荷的(de)空間全部占去了(le),風電機組被迫棄風停運。
“随著(zhe)風電裝機規模的(de)擴大(dà),風電棄風問題特别是北(běi)方冬季的(de)棄風限電問題将愈加嚴峻。”史立山說,如何解決北(běi)方冬季風電機組運行與熱(rè)電聯産機組運行的(de)矛盾,已經成爲我們面前一道亟待解決的(de)課題。
推動風電供暖“一把鑰匙開兩把鎖”
一方面是燃煤機組發電供熱(rè)嚴重污染環境,另一方面清潔風電棄風限電浪費驚人(rén)。據史立山介紹,正是在此背景下(xià),中國大(dà)唐集團新能源股份公司于兩年前在吉林(lín)省白城(chéng)市洮南(nán)投資建設了(le)風電供暖示範站,積極探索利用(yòng)風電冬季供暖的(de)新路徑。
“這(zhè)是一座供熱(rè)面積爲16萬平方米的(de)蓄熱(rè)式電鍋爐示範站,安裝了(le)9台2000千瓦的(de)電鍋爐,利用(yòng)用(yòng)電低谷時(shí)段的(de)風電棄風電量進行加熱(rè)和(hé)儲熱(rè),在用(yòng)電高(gāo)峰時(shí)段,電鍋爐停運,由儲熱(rè)系統進行供熱(rè)。”史立山說,“兩年的(de)運行實踐表明(míng),利用(yòng)蓄熱(rè)式電鍋爐解決建築取暖在技術上是可(kě)行的(de)。”
據了(le)解,與燃煤鍋爐供熱(rè)相比,電鍋爐不需要燃煤系統,不需要運輸煤炭,特别是電供熱(rè)系統運行管理(lǐ)方便,清潔環保。但同時(shí)也(yě)存在經濟性較差等問題。目前,大(dà)唐風電供暖示範站采取由風電場(chǎng)與供熱(rè)站捆綁的(de)方式進行建設和(hé)運行,通(tōng)過保障風電場(chǎng)的(de)運行來(lái)彌補供熱(rè)站的(de)運行成本。
史立山告訴記者,他(tā)曾赴大(dà)唐風電供暖示範站現場(chǎng)考察,經初步測算(suàn),每20萬平方米的(de)建築供熱(rè)取暖面積,需要配置電蓄熱(rè)鍋爐的(de)功率爲2萬千瓦,約需消耗2300萬千瓦時(shí)的(de)電量,主要在用(yòng)電負荷的(de)低谷時(shí)段運行,并可(kě)較靈活地參與電力系統的(de)調節運行,是當前最現實和(hé)經濟可(kě)行的(de)調峰負荷。
據統計,目前吉林(lín)全省供熱(rè)面積爲4 .16億平方米,其中熱(rè)電聯産供熱(rè)面積1 .88億平方米、大(dà)型區(qū)域鍋爐供熱(rè)面積1.7億平方米,小型鍋爐供熱(rè)面積5000萬平方米。如果将現有小鍋爐供熱(rè)改爲電蓄熱(rè)鍋爐供熱(rè),在冬季供暖期将可(kě)增加500萬千瓦的(de)電力負荷,消費電量60億千瓦時(shí),相當于節約200萬噸标煤的(de)煤炭消費。
“如果在北(běi)方地區(qū)的(de)城(chéng)鎮實施‘以電代煤’供熱(rè)工程,把燃煤小鍋爐供熱(rè)改造爲風電電蓄熱(rè)鍋爐供熱(rè),每增加100萬平方米的(de)電鍋爐供熱(rè)面積,就可(kě)以增加有效電力負荷10萬千瓦,節約燃煤4萬噸标煤。”史立山說,“這(zhè)相當于一把鑰匙打開兩把鎖———既可(kě)大(dà)幅減少煤炭消費,減排二氧化(huà)硫及微小顆粒物(wù)的(de)排放,改善大(dà)氣環境質量,也(yě)可(kě)以有效消納風電電量,減少棄風限電,促進風電更大(dà)規模發展。”
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