高效低排放燃煤发电技术路线图.pdf

202020252030203520402045205020102015International Energy Agency – IEA 9 rue de la Fédération, 75015 Paris, France Tel: +33 (0)1 40 57 65 00/01, Fax: +33 (0)1 40 57 65 59 Email: info@iea.org, Web: www.iea.orgEnergyTechnologyPerspectivesHELE_Roadmap_Cover.indd 1-210/19/2012 12:25:17 PM高效低排放燃煤发电 技术路线图技术路线图 高效低排放煤炭技术路线图 国际能源署国际能源署是一个自治机构，创立于1974年11月其在过去和现在都具有两重使 命：通过对石油供应的实际中断做出集体响应来促进其成员国的能源安全；为其28 个成员国及其他国家提供确保可靠、廉价的清洁能源供应方法的权威研究和分析 国 际能源署在其成员国之间开展全面的能源合作计划，每个成员国都有义务持有相当于 其90天净进口的石油库存国际能源署的目标是：n 确保成员国获得可靠、充足的各种形式能源供应；特别是，在石油供应中断时要通过维持 有效的应急响应能力来实现。

n 促进在全球范围内推动经济增长和环境保护的可持续能源政策，尤其是要减少导致气候 变化的温室气体的排放n 通过采集和分析能源数据改善国际市场的透明度n 支持全球能源技术协作，保障未来能源供应并减轻其环境影响，包括通过改 善能源效率以及开发和推广低碳技术n 通过和非成员国、产业界、国际组织及其他利益相关者进行接触 和对话找到全球能源挑战的解决方案国际能源署的成员国包括:澳大利亚奥地利 比利时加拿大 捷克 丹麦 芬兰 法国 德国 希腊 匈牙利 爱尔兰 意大利 日本 韩国 卢森堡 荷兰 新西兰 挪威 波兰 葡萄牙 斯洛伐克 西班牙 瑞典 瑞士 土耳其 英国 美国欧洲委员会也参与了国际能源署的工作.请注意本出版物在使用和分发时 有具体限制相关条款请参照： http://www.iea.org/ termsandconditionsuseandcopyright/© OECD/IEA, 2012 International Energy Agency 9 rue de la Fédération 75739 Paris Cedex 15, France www.iea.orgChinese_p2_2012_A4_Q_PC.indd 19/4/2012 4:21:03 PM高效低排放煤炭技术路线图 2012 年 10 月 8 日 Page | 2 前言 前言 从经济、环境和社会三个方面来看，当前能源供应和使用的趋势显然是不可持续的。

如果 不采取果断的行动，与能源相关的二氧化碳（CO2）排放量到 2050 年将增加一倍以上，并 且，对化石能源需求的增长也将加剧对能源供应安全的担忧我们能够而且必须改变当前的发 展路线，这需要一场能源技术革命，而低碳能源技术将在其中发挥至关重要的作用为了实现 温室气体（GHG）减排目标，我们需要提高能源效率，广泛采用各种可再生能源、碳捕集与封 存（CCS）、核能以及新型运输技术等这需要每一个大国和经济体的共同参与为确保我们 现在所做的投资决策不会使我们在未来长期受次优技术的羁绊，我们必须马上行动起来 人们越来越强烈地意识到，必须将政治宣言和理论分析转化为切实、具体的行动为了使 这一运动能够形成星火燎原之势，在八国集团（G8）的请求下，国际能源署（IEA）负责牵头 制订一系列最重要技术的路线图这些路线图指明了为加快实施技术的彻底变革而必须采取的 步骤，让各国政府、行业以及金融合作伙伴能够做出正确的选择，进而帮助社会做出正确的决 定 煤炭对全球而言是一种重要的能源资源，尤其是在发电行业事实上，过去十年中煤炭的 需求量一直保持快速增长，超过了天然气、石油、核能和可再生能源能源需求的预期增长很 可能使煤炭需求继续保持增长的势头。

这是实现低碳未来所面临的一大威胁就可持续的能源 未来而言，我们必须找到更高效地利用煤炭的方法，以减少其环境足迹这份路线图重点研究 了高效低排放（HELE）燃煤发电技术的开发和部署 如果要将全球温度上升的幅度控制在 2°C~3°C 的以内，那么就需要在 2050 年之前将 CO2 的排放量在当前的水平上减少一半在此期间，煤炭大有所为，需要将燃煤发电产生的 CO2 排 放量减少将近 90%在建设和运行发电厂时首要考虑的是能源需求以及发电和向终端用户供电 的经济性但是必须将经济性和监管条件与实现更高效能和更低排放的目标统一起来国际能 源署认为 HELE 煤炭技术对实现这些目标非常重要，并在其洁净煤中心同事们的大力支持下制 订了这份关于电力行业 HELE 煤炭技术应用的技术路线图 Maria van der Hoeven 执行董事 国际能源署(IEA) 高效低排放煤炭技术路线图 2012 年 10 月 8 日 Page | 3 目录 目录 前言 . 2 致谢 . 5 主要调查结果 6 今后十年的关键行动 6 引言 . 8 路线图的制订依据 8 路线图的目标、范围和结构 8 燃煤发电现状 9 煤炭在能源结构中的地位 9 推广运用 HELE 技术的愿景 14 技术对效率、排放和成本的影响 . 15 碳捕集与封存. 20 应用 HELE 技术来提高效率和减少排放 21 超超临界煤粉燃烧 . 21 高参数超超临界煤粉燃烧 . 22 循环流化床燃烧 . 23 整体煤气化联合循环 . 24 其它固体燃料的潜力 . 26 燃煤发电面临的挑战 . 29 技术现状总结 . 31 HELE 燃煤发电技术：行动和时间点 32 粉煤燃烧. 32 循环流化床燃烧 . 34 整体煤气化联合循环 . 34 总结 35 政策、资金和国际协作：行动与时间点 . 36 政策和监管框架 . 36 支持研发的融资创新 . 38 研发示范方面的国际合作 . 39 结论：利益相关者的近期行动 . 39 缩写及首字母缩略词 . 41 参考文献 43 高效低排放煤炭技术路线图 2012 年 10 月 8 日 Page | 4 图目录 图目录 图 1.洁净燃煤发电的几种技术途径 . 9 图 2.煤炭储量（按地区和种类）(截止 2009 年) . 10 图 3.非化石燃料发电量 11 图 4.主要国家超临界和超超临界发电厂的容量 12 图 5.主要国家超临界和超超临界发电厂的容量占比 13 图 6.煤炭在一次能源需求中的不同前景 15 图 7.2DS 情景下不同燃煤发电技术的发电量 17 图 8.燃煤发电的预计容量（至 2050 年） . 19 图 9.实现 2DS 情境下较低 CO2 平均强度因子 . 20 图 10.减少煤粉燃烧发电厂 CO2 排放 . 21 图 11.采用最先进蒸汽参数的粉煤燃烧发电机组 . 22 图 12.适用于二次再热式高参数超超临界技术的高温材料 . 23 图 13.循环流化床燃烧 . 24 图 14.整体煤气化联合循环 . 25 图 15.整体煤气化燃料电池 . 26 图 16.煤炭地下气化示意图 . 27 图 17.粉煤燃烧发电厂采用的先进褐煤预干燥工艺 . 28 图 18.当前烟气处理技术能力 . 30 图 19.燃煤电厂 NOX、SO2和 PM 排放 . 31 表目录 表目录 表 1.CO2 强度因子和燃料消耗值 16 表 2.燃煤发电厂 CO2 减排行动 19 表 3.HELE 燃煤发电技术的性能 . 32 表 4.影响主要国家煤电厂性能的关键政策 36 方框目录 方框目录 方框 1.煤炭产生的排放 13 方框 2.ETP 2012 情景 . 14 方框 3.煤发电技术 15 方框 4.停或减少亚临界发电厂的发电 18 方框 5.IGCC 的发展 . 26 方框 6.减少非 GHG 污染物的排放 . 30 高效低排放煤炭技术路线图 2012 年 10 月 8 日 Page | 5 致谢致谢 本刊物由国际能源署(IEA)能源技术部编制，主要编写人为 Keith Burnard 和 Osamu Ito。

可 持续能源政策和技术部（SPT）主任 Bo Diczfalusy 参与了本刊物的编写，并提出了宝贵的指导 意见技术路线图协调员 Cecilia Tam 在起草本路线图期间做出了大量付出国际能源署的其 他一些工作人员，包括 Carlos Fernández Alvarez、 Matthias Finkenrath、 Julie Jiang、 Richard Jones、 Ellina Levina 和 Uwe Remme 等，也都为本刊物提供了审慎意见和支持 作者在此要特别感谢国际能源署洁净煤中心的 John Topper 和他的同事在本报告的编写期 间给予的密切配合由衷感谢 Paul Baruya、Colin Henderson、Stephen Mills、Andrew Minchener 和 Lesley Sloss 等，他们提供了大量的技术和排放相关的有用信息和建设性意见 John Topper 还与 Keith Burnard 和 Osamu Ito 一起，赴中国、印度和俄罗斯等国家进行了实地 调查 在本报告的编写期间，煤炭工业顾问委员会的众多成员，特别是 Mick Buffier (斯特拉塔)领 导下的洁净煤技术工作小组成员都给予以帮助。

在整个项目期间，国际能源署化石燃料工作组 的很多代表都提出了建设性意见 众多专家为本报告的编写提供了信息和（或）建议支持，他们包括 Gilbert Brunet (EDF)、 Jane Burton (澳大利亚维多利亚省政府)、 蔡宁生(清华大学)、 黄盛初(煤炭信息研究院)、 Keun Dae Lee (韩国能源经济研究所)、 Junichi Iritani (日本应用能源研究所)、 Takenori Iwasaki (J- Power)、 Barbara McKee (美国能源部)、Hans- Joachim Meier (VGB PowerTech)、 Gilles Mercier (加拿大自然资源部)、 Debbie Newton (澳大利亚资源、能源和旅游部)、Kensuke Ono (日本经济 产业省自然资源和能源厅)、 Masaki Ryosuke (日本新能源产业技术综合开发机构)、 Maggi Rademacher (EON)、 Brian Ricketts (EURACOAL)、 Nikolay Rogalev1 (INTER RAO UES)、 Georgy Ryabov1 (VTI)、 孙锐(中国电力规划设计总院)、 Anatoly Tumanovsky1 (VTI) 和岳光溪(清华大学) 等。

其他一些人员于 2011 年 6 月 8 日参加了由国际能源署举办的 HELE 技术专家研讨会，并 提出的富有启发性的见解，他们包括 Franz Bauer (VGB PowerTech)、Karl Bindemann(美国电力 研究所)、Torsten Buddenberg (Hitachi Power Europe)、Gina Downes (ESKOM)、Olivier Drenik (Alstom)、Christian Folke (EON)、Jose Hernandez (DG Energy)、Hubert Höwener (FZ-Jülich)、Barry Isherwood(Xstrata)、Piotr Kisiel（波兰能源部)、。