國電電力深入實施煤電低碳化改造

　　在能源變革的浪潮中，火電機組在新型電力系統的舞臺上，被賦予了新的使命。2024年7月15日，國家發改委、國家能源局印發《煤電低碳化改造建設行動方案(2024—2027年)》，提出了生物質摻燒、綠氨摻燒、CCUS三條重點低碳轉型路徑，煤電低碳化轉型正式進入深水區。

　　作為集團公司核心電力上市公司和常規能源發電業務整合平臺、火電行業的領軍企業，實施煤電低碳化改造，讓煤電機組更好地適應新型電力系統的需求，推動煤電行業的技術升級和產業轉型是必經之路。國電電力聚焦主責主業，以科技創新引領產業創新，正破浪前行于綠色轉型的航道，以更加低碳、環保的姿態，為千家萬戶送去光明與溫暖，用實際行動詮釋著能源行業的責任擔當和時代使命，為實現碳達峰、碳中和目標注入強勁動力。

　　“煤電+生物質”助力“雙碳”

　　相較燃煤發電，生物質發電碳排放強度低，僅為燃煤的1.8%左右，可以間接實現零碳排放，是“雙碳”目標下降低煤電機組碳排放量的有效手段之一。

　　國電電力充分考慮不同地區的資源稟賦和環境特點，因地制宜實施生物質摻燒，如農林廢棄物、沙生植物、能源植物等，在促進當地生物質資源綜合利用的同時，帶動地方經濟發展。

　　在內蒙古錫林郭勒大草原，牛糞是很常見的廢棄物，看似不起眼，但作為摻燒的原料具有更高的價值。2024年8月14日，全國首例“牛糞摻燒”在勝利電廠試驗成功，一臺660兆瓦機組按照10%的摻燒比例估算，每年能摻燒牛糞大約20萬噸，節省標煤7.14萬噸，減少二氧化碳排放19萬噸，碳減排增收1710萬元，降低供電煤耗約13.35克/千瓦時，在草原變“糞”為“能”，開辟了低碳發展的“新賽道”。

　　除了牛糞，沙柳作為沙漠植物，是“三北防護林”和陜北地區防風固沙造林面積最大的喬灌木植物，具有“平茬復壯”的生物習性，也是一種高熱值植物，是發展生物質能產業的優質原料。

　　2024年11月，內蒙古能源公司布連電廠沙柳生物質顆粒生產線開工，錦界公司沙柳生物質破碎磨粉耦合燃煤機組降碳發電技術研發與應用項目投入運行，為沙柳生物質耦合燃煤機組降碳發電技術的研發與應用提供了有力支撐，更為電廠周邊100公里范圍內的生物質資源找到了一條高效的利用途徑。改造后的燃煤機組每年可摻燒沙柳生物質10至20萬噸，代替標煤5.7至11.4萬噸，減少二氧化碳排放14.8至29.6萬噸。

　　在推動“煤電+生物質”模式過程中，國電電力不僅注重生物質摻燒，還精心布局生物質能源的儲備，上海廟公司在全國單體最大采煤沉陷區光伏基地的光伏板下開展“萬畝檸條”種植，內蒙古能源公司在治沙站作業區、周邊村莊種植沙柳12500畝，既為沙漠披上綠裝，防風固沙，又源源不斷地為生物質能源“糧倉”輸送“糧食”，實現了生態治理和降碳減污的協同推進。

　　“煤電+氨” 源頭減碳

　　清潔能源的本質在于不含“碳”，燃燒過程不會產生二氧化碳。氨作為一種清潔能源載體，熱值與原煤接近，能夠在源頭上減少煤炭的使用，減少二氧化碳排放，而且在化工、農業、制冷等領域被廣泛應用，大規模儲存和運輸基礎設施與技術成熟完善。基于這些優勢，國電電力開始積極探索“氨煤混燃”技術，推動能源結構的優化升級。

　　但混氨燃燒并不是件易事，雖然氨中無碳，卻含有氮，燃燒中如果控制不當很容易生成大量的氮氧化物，也會造成污染。而且氨的燃點高，可燃極限范圍窄，燃燒的穩定性和燃盡率也是需要研究的。

　　2021年7月，為了破解這些關鍵難題，國電電力依托國家能源集團“燃煤鍋爐混氨燃燒技術開發與工程示范”項目，聯合集團內部煙臺龍源公司，踏上了混氨技術的攻關之路。分析國內外氨燃料研究現狀及發展趨勢，研究氨燃燒特性、燃燒機理，牽頭前往三河公司和寧煤煤制油公司進行現場調研，聯合天津大學按現場實際需求開展機理實驗研究。

　　想要精準控制氮氧化物的生成量、掌握氨燃料的燃盡程度，離不開一套精細的計算流程與模型。開發了適用于工程應用的混氨燃燒簡化反應機理及混氨燃燒的三維CFD數值計算模型，來評估不同混氨方式和混氨比例條件下，鍋爐混氨燃燒對鍋爐傳熱分布與氮氧化物排放的影響。應用這一計算模型后，氮氧化物排放的計算偏差可縮小到4.25%，這樣一來就能更好地指導優化鍋爐在不同負荷下混氨燃燒的運行模式，確保氮氧化物的排放在可控范圍，減少大氣污染。

　　有了理論和計算數據的支撐后，又把步子邁到了實踐上。設計搭建了混氨燃燒機理小尺度實驗臺，進行了不同混氨位置與比例、不同混合燃料、不同燃盡風位置與比例、不同爐膛溫度等條件下的混氨燃燒機理實驗，驗證了燃煤機組混氨燃燒對燃料燃盡影響很小，氮氧化物的排放雖有升高，但仍在可控范圍，而且有很大的優化潛力，開辟出了降碳減污的新路子。

　　2022年1月20日，這一技術路線成功落地，世界首個燃煤鍋爐混氨燃燒技術工業應用項目在山東煙臺成功投運，國際上首次在40兆瓦燃煤鍋爐實現混氨燃燒熱量比例達35%的中試驗證，氨燃盡率達到99.99%，達到國際領先水平。與純煤燃料相比，氨煤混燃碳減排幅度超過35%，為我國燃煤機組提供了一條從源頭實現大幅度碳減排的技術路徑。

　　“煤電+CCUS”末端降碳

　　火電廠作為碳排放“大戶”，排放的二氧化碳主要源自煤炭燃燒，而CCUS技術能夠精準捕獲這些二氧化碳，大幅降低火電廠的碳排放量，不僅為實現碳達峰、碳中和目標提供了切實可行的技術路徑，還為火電行業的可持續發展注入了強勁動力。

　　早在2015年，國電電力就將目光聚焦于此，依托國家重點研發計劃和企業級系列重點科技項目，開展CCUS技術研發，確定核心工藝包、技術路線和工程設計。2019年，在錦界公司開工建設了當時國內最大規模的15萬噸/年燃煤電廠燃燒后二氧化碳捕集-驅油/封存全流程示范工程，2021年6月25日一次通過168小時試運行。

　　在國際上首次實現CO2捕集率大于90%、CO2濃度大于99.95%、再生能耗小于2.35吉焦/噸CO2的重大突破，綜合捕集成本低于185元/噸，整體性能和經濟指標國際領先，探索出了一條末端減碳的新路子。主要技術成果在煤電、鋼鐵等行業萬噸級、十萬噸級CCUS示范項目中得到應用。

　　除了傳統的吸收捕集技術，國電電力還在化學鏈礦化技術方面取得了創新突破。2022年12月，在大同公司建設了國內首套化學鏈礦化CCUS項目，每年可將1000噸二氧化碳氣體轉化為微米級碳酸鈣產品，煙氣中二氧化碳的回收利用率大于80%，實現了長期穩定固碳，進一步降低了碳排放量。

圖為CCUS項目現場

　　2023年4月，國電電力牽頭組建的“煤基能源CCUS研發中心”入選國家能源局創新平臺名單，成為集團公司首個且唯一的CCUS國家級研發平臺，在“高效低能耗CO2捕集、多途徑CO2資源化利用、規模化CO2地質封存和CCUS發展戰略及政策”四個方向布局了多項重大技術裝備攻關和工程示范類研究項目，取得了系列成果，累計獲得集團和電力、能源、環保、煤炭等領域8項重量級科技大獎，“煤基能源二氧化碳捕集利用與封存技術”入選2023年“科創中國”綠色低碳領域先導技術榜。

　　“要利用好CCUS國家級研發平臺，爭創更多國際領先，增強中國在國際氣候談判中的話語權。”2023年7月，原中國氣候變化事務特使解振華一行到國電電力調研，對CCUS創新實踐給予了積極評價，更激活了國電電力向新向綠的內生動力。

　　2024年，國電電力以大項目建設帶動科技創新和產業裝備升級，積極響應煤電低碳化改造CCUS工程示范，謀劃“能源金三角地區600兆瓦等級煤電400萬噸級全煙氣CCUS關鍵技術研究與工程示范”項目獲批，是全國最早一批具備落地實施條件的全流量低能耗CO2捕集技術示范項目，被列入國務院國資委中央企業戰略性新興產業“百大工程”專項行動項目清單，將作為國家樣板推動中國CCUS全鏈條產業化發展，進一步提升捕集效率、降低能耗和成本，拓展二氧化碳資源化利用的途徑，實現從技術突破到產業化的跨越。

　　近十年里，國電電力持續創新和應用CCUS技術，從無到有，從小到大，由“新”向“更新”，推動煤電行業向更清潔、更低碳的方向發展。

　　當前，新型電力系統建設進入加速期，“應用零碳或低碳技術，促進煤電碳排放水平大幅下降”是煤電轉型的長期目標。在多元協同降碳路徑的引領下，國電電力正將一座座傳統火電廠，打造成低碳、環保的綠色能源基地，用實際行動深耕低碳技術，拓展降碳邊界，以更加昂揚的姿態，向著“雙碳”目標奮勇前行，為我國能源結構轉型貢獻更大的力量。(文字：張旖晴)