火电升级困局

坐落于浙江省平湖市乍浦镇，紧靠杭州湾乍浦港的嘉兴电厂，最近因其8号机组而名声大震。因为这台百万千瓦的机组，在安装了号称“我国首套烟气超低排放装置”后，达到了烟气的超低排放。

但令其没有想到的是，这一“超低排放”的事件，会激起业界对火电节能减排的再次大讨论，以至于引发了一场关于“火电超低排放”的大范围争议。

2014年7月1日，我国对2012年之前建成的火电厂开始执行被称为“史上最严”的新版大气污染物排放标准。然而，就在6月12日，环保部针对火电企业在减排方面存在的种种问题，开出了有史以来最大的4亿元罚单。

火电的排放问题，成为一直套牢在电厂头上的紧箍咒。也正是受制于此压力，国家部门出台多项措施，其中之一便是“上大压小”政策。在这一目前仍在执行的政策影响下，我国火电机组开始向大功率、大容量迈进。

一时间，被寄希望于更高效率、更低排放的超超临界百万千瓦火电机组在我国拔地而起。百万千瓦火电机组总体能效水平优于小机组，但由于较短时间内上马了众多机组，目前，已经开始暴露出多种弊端。

在熬过了“煤价高企”的时期后，火电厂结束了之前的亏损局面，进入盈利期，但电厂的经营之路并不平坦。

机组设备利用小时数低，发电负荷上不去，设备与技术的难题短时间内难以解决，但迫于更严格的排放限值，在原先脱硫脱硝的改造基础上，仍需投入不菲资金来进行技术升级。

机组规模扩容后带来的后遗症，以及环保标准的不断升级，让电厂陷入一场为应对容量和环保双重升级的困局之中。

追捧百万机组

我国对百万千瓦超超临界火电机组的研究始于2002年。当年，国家“十五”863计划专门成立了有关“超超临界燃煤发电技术”课题的技术攻关，研究国产首台百万千瓦超超临界燃煤机组建设的可行性。

资料显示，就全球而言，当时只有美国、日本等少数发达国家的十几台超超临界燃煤机组投入商业运行，单台百万千瓦机组更是寥寥无几。

位于浙江省的华能玉环电厂，成为我国第一个开始建设并投产国产百万千瓦超超临界燃煤机组项目的电厂，其规划了装机4台国产百万千瓦超超临界机组，一期工程2台百万千瓦超超临界机组于2004年6月开工建设，并于2006年12月建成投产。二期工程连续建设2台百万千瓦超超临界机组，于2007年11月全部建成投产。

2006年12月4日，华电国际邹县发电厂7号机组顺利完成168小时满负荷试运行，它是国内首批百万千瓦超超临界火电机组引进技术国产化依托工程。

同为国家“863”计划依托项目和“十一五”重点建设工程，华能玉环电厂和华电国际邹县电厂这两大工程项目的投产，开启了我国百万千瓦火电机组的建设序幕。

随后，也就是在2007年的1月，国务院下发《关于加快关停小火电机组若干意见的通知》，文件中明确提出，要鼓励各地区和企业关停小机组，集中建设大机组，实施“上大压小”。鼓励通过兼并、重组或收购小火电机组，并将其关停后实施“上大压小”建设大型电源项目。

这一政策大大激励了百万千瓦火电机组的发展，根据2010年时统计的数据，当时在建的百万千瓦火电机组达到68台。

根据中国电力企业联合会对全国火电机组信息统计的资料，截止至2013年底，全国在运百万千瓦超超临界火电机组达到63台，合计6337万千瓦，规模居世界第一；已知在建百万千瓦火电机组是15台，合计1500万千瓦。

“百万千瓦火电机组，具有大容量、高参数、高效率等优势，单位造价优于小机组。在节能减排等问题上，大机组更是具有自身的优势，环保投入可以相对集中，单位环保成本也会低。”中电联秘书长王志轩肯定了百万千瓦火电机组的优势。

随着我国对火电环保的要求日趋严格，火电项目的审批遭受前所未有的难度。根据“等量替换”原则，淘汰小机组，再申请百万千瓦火电机组，成为电厂其中扩容方式之一。2014年上半年，就有多台百万千瓦火电机组获得“路条”。

2014年6月19 日，国家发展和改革委员会印发了《关于湖北国电汉川三期第2台机组扩建工程项目核准的批复》，同意国电汉川电厂建设第2台100万千瓦机组。

2014年8月12日，国电宁夏公司收到《关于加快方家庄电厂项目前期工作的通知》，同意将国电宁夏方家庄电厂2×1000MW等6个总装机规模928万千瓦煤电项目作为宁东至浙江±800kV特高压直流输电工程配套电源，分别由各项目单位开展前期工作。这标志着国电方家庄电厂项目也正式得到了“路条”。

对于电厂而言，申请大容量机组的动力在于，除了单位建设成本低等原因外，发电量的分配是其考虑的重要因素。根据我国节能发电调度的原则，百万千瓦火电机组获得的电量要高于普通机组。

“百万千瓦的火电机组的上网电量指标会略高于普通机组。这就直接关系着电厂效益。”浙江北仑电厂一工作人员告诉《能源》杂志记者。

根据中电联的统计数据，2013年全国百万千瓦火电机组利用小时数为5766小时，高于火电平均利用小时数5021小时，更高于发电设备累计平均利用小时数4521小时。

在能耗方面，以供电标准煤耗指标进行对比，中电联对63台百万千瓦火电机组的供电标准煤耗情况进行了调查，其供电标准煤耗为291克/千瓦时，较全国火电机组平均供电标准煤耗321克/千瓦时低30克/千瓦时。

但在《能源》杂志记者采访中发现，我国多台百万千瓦火电机组的能耗以及排放水平并未达到预期。“据我所知，国内最早建设的一批电厂，比如邹县电厂和海门电厂，能耗水平并不是很低，供电标准煤耗都在300克/千瓦时以上，与小机组比，体现不出优势。”一不愿透露姓名的业内人士对记者表示。

记者了解到，大唐集团下属的广东潮州三百门电厂，作为大唐首台投产的百万千瓦火电机组，在一段时间内，因为技术、设备等原因，能耗和排放上均未达到理想状态。后在投入了大量人力、物力后才得以解决。

“大容量机组，并不就意味着更低的煤耗、更低的排放。这其中跟运行管理水平、采用的技术和燃料的质量都有关系。”上述不愿具名的人士表示。

难题重生

虽然百万千瓦火电机组的利用小时数高于火电平均利用小时数，但对于建有百万千瓦火电机组的电厂而言，设备利用率的状况并不让人满意。

“目前，我们电厂的百万千瓦火电机组均不能满负荷运行，严重情况下，有的机组负荷率甚至低于50%。”多家电厂工作人员向记者如此表示。

低负荷不仅影响了电厂的利润率，还造成锅炉效率下降和煤耗指标的上升。

相关研究表明，当百万千瓦等级的超超临界机组在50%负荷下运行时，供电煤耗比额定负荷时要增加20克/千瓦时；根据机组实际运行情况，机组负荷率提高10%，不同等级的机组影响供电煤耗也在5克/千瓦时以上。

“负荷率是影响机组运行煤耗的最大外部因素之一。”王志轩表示道。

但是在目前形势下，由于我国经济总体增长缓慢，电源装机总量的增长率高于全社会用电量的增长率，大容量机组不能满负荷发电的问题在短期内难以解决。

拿浙江省来说，由于今年实现“川电东送”，溪洛渡―金华±800千伏特高压工程投运，对浙江省火电机组的影响巨大。

“浙江省内拥有多座百万千瓦火电机组。在目前情况下，电源结构矛盾就非常突出。”上述电厂人士感概到，“大机组只能低负荷下运行，在很大程度上说是一种资源浪费。”

这一现象在我国其他地方亦十分普遍。且随着六十万、百万千瓦等大容量火电机组的增多，矛盾只会愈演愈烈。

相比于小机组，百万千瓦火电机组在调峰上具有劣势。由于容量大，对于地方电网的影响也会更大。对于上马大型火电项目，理应更为充分的研究和论证。但我国的实际情况是，在较短的一段时间内，批准了大规模的百万千瓦火电机组。

“在理想的状况下，百万千瓦火电机组应该是带基本负荷的，不参与或少参于调峰，用容易调峰的中小机组。但是，在实际中考虑到多种因素是难做到的，如我国缺少灵活的燃机调峰机组，而新建大机组的调峰性能优于老旧的中小机组。”王志轩对《能源》杂志记者表示。“要保障电网安全稳定经济运行，应当根据地区的负荷特性、能源资源的配置情况，合理配置容量大小不同的机组，而不是光有大机组。”

但现实是，我国在运大多数百万千瓦火电机组都参与调峰，只能低负荷运行，大容量机组并没有充分发挥其能耗、排放和效率的优势，这就体现出电源规划的不合理性。

另一方面，由于当前火电项目审批考虑的最大因素之一是机组的煤耗水平和环保水平。因此，大容量机组似乎更易获得路条。

但王志轩认为，火电项目的审批，不应该只从节能、环保等角度考虑，而是需要在满足节能、环保的基本要求下，考虑整体区域电力的平衡和安全性。不能光强调“上大压小”，而把一些本来适合调峰的中小机组拆除，到最后又用大机组来调峰。中小机组可采取降低运行小时数的方法提高行业的整体节能减排效果。

此外，王志轩提出了另一值得考虑的问题，那就是目前我国火电厂正在形成“锁定效应”。举例而言，当美国页岩气取得大发展时，天然气供应充足，上马大量的燃气电厂刚好可以取代之前运行了几十年的老火电机组。

但反观我国，由于实行“上大压小”政策，在这几年中，大规模小机组被淘汰，又新建了大批容量颇大的火电机组，目前我国火电机组的平均服役年限只有六、七年。如果未来我国的页岩气、天然气或者其他新能源等获得大发展，想要取代一部分火电装机，会陷入“难以淘汰”的局面。

因为我国火电机组中，新建机组和大容量机组的占比会越来越高，新的能源技术很难替换它们，一旦被替换，则浪费巨大。“到那种情况，小机组和老机组反而成为一种资源。”王志轩指出。

短时间上马大规模百万千瓦火电机组带来的另一个后遗症，则是机组出现技术和设备硬伤难以解决，百万千瓦火电机组的部分材料和关键设备尚需从国外进口，国内材料研制和装备制造水平也有待提高。

记者采访的电厂均表示，目前，百万千瓦火电机组的效率下降问题非常严重，部分原因是因为系统设计及启动方式的不当，还在于所使用的材料难以承受使用压力。

百万千瓦火电机组由于炉膛容积大，炉膛内气体分布不均，并且在低氧量情况下运行，在炉膛内产生还原性气体，出现高温腐蚀现象。且百万千瓦机组炉内温度和压力都较高，炉内的金属材料容易达到了极限值，极易产生氧化皮。

但我国基础材料基础比较薄弱，目前百万千瓦火电机组中，管道的蒸汽侧氧化，氧化皮阻塞引起的炉管超温和爆管等事故呈频发之势。氧化皮破碎形成的固体颗粒，又引起汽轮机叶片及旁路阀芯侵蚀等，直接导致机组效率下降。这些已经成为电厂面临的技术难题。更为严重时，需要机组停机检修。

“这一百万千瓦超超临界火电机组面临的突出问题，已经困扰多年。我国近年来投产的百万千瓦超超临界机组中，90%已经出现这方面较严重的倾向，若不加以重视，相当部分的节能减排成果就会被这一个原因吞噬掉。”上述人士对记者说。

“近零排放”跃进

百万千瓦机组之所以受政策和运营企业的双重推崇，一个重要的原因是其环保指标远好于小容量机组。近期一系列有关火电厂污染物排放达到或优于燃气排放标准的报道中，涉及的燃煤机组大都是大机组。一时间，火电厂“近零排放”、“超低排放”和“趋零排放”的提法也甚嚣尘上。

据报道，今年5月投产的首台清洁排放改造的现役机组嘉兴电厂8号百万千瓦级发电机组投产以来，经西安热工院等单位烟气抽样测试，得到机组满负荷运行时烟囱排放口主要烟气污染物的排放均值：烟尘2.12毫克/立方米，二氧化硫17.47毫克/立方米，氮氧化物38.94毫克/立方米。

国华舟山电厂4号机组在试运行期间，浙江省环境监测中心现场取样监测数据显示：粉尘排放2.46毫克/立方米、二氧化硫排放2.76毫克/立方米、氮氧化物排放19.8毫克/立方米。8月4日，经广州市机电工业环境监测站现场监测显示，广州华润热电公司1号机组氮氧化物排放23毫克/立方米、二氧化硫6毫克/立方米、粉尘排放浓度为2.56毫克/立方米。

以上三台机组排放数据都远远低于正在执行的《火电厂大气污染排放物标准》。该《标准》规定今年7月1日起，新建火力发电锅炉执行烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放限值分别为每立方米30毫克、100毫克、100毫克；以天然气等气体为燃料的锅炉或燃气轮机组排放限值分别为每立方米5毫克、35毫克、50毫克（天然气锅炉为100毫克）；对重点地区的火力发电锅炉排放标准排放限值分别为每立方米20毫克、50毫克、100毫克。

虽然以上三个电厂机组都处在重点区域，但改造后的排放标准已经远低于上述《标准》中的重点地区火力发电锅炉排放限值。而他们的成功无形之中给其他刚刚完成改造或者还在新一轮脱硝改造中的机组增加了无形的压力。

据《能源》杂志记者到地方电厂调研了解，各发电集团内部已经给重点区域的火电机组下发了消息，未来可能会对机组提出更低排放的标准。令他们疑惑的是，现在关于“近零排放”、“超低排放”和“超洁净排放”三个概念具体标准是什么，还没有厘清。

在记者查阅相关资料中发现，5月份，在浙江省经济和信息化委员会制订的《浙江省统调燃煤发电机组新一轮脱硫脱硝及除尘改造管理考核办法 （征求意见稿）》中也已明确，“超低排放”是指燃气轮机组排放限值，即为烟尘排放浓度不大于5毫克/立方米、二氧化硫排放浓度不大于35毫克/立方米、氮氧化物排放浓度不大于50毫克/立方米。

由此可以看出，浙江省是更严苛火电机组排放标准的发源地之一。并且在上述《办法》中还规定“2017年底前，所有新建、在建及在役60万千瓦及以上省统调燃煤发电机组必须完成脱硫脱硝及除尘设施进一步改造，实现烟气超低排放。

为鼓励火电机组“超低排放”改造，提出“省统调燃煤发电机组当年可达到超低排放标准的，年初按超低排放机组平均容量预安排奖励年度发电计划200小时。

对于火电机组而言，200小时额外奖励确实吸引力巨大。但巨额的投入更让他们头疼不已。在以上三家机组对外公布的信息，虽然没有透露具体的改造费用，但动辄几个亿的投入也是一笔很大的数字。

特别是神华方面表示，国华电力到2017年底实现对现役3480万千瓦、61台燃煤机组中的48台进行近零排放技术改造，投入资金计划超100亿元。基本上每台机组改造费用在2个多亿。

据一位不愿具名的电厂人士透露，嘉兴电厂8号这台百万机组改造费用高达3.95亿元。

虽然高额投入令电厂难以承受，浙江的做法在全国范围内掀起了推广热潮。江苏、广东、山东等地的电厂也做好了再一轮改造的准备。

令这些建成机组比较无奈的是，每次国家环保政策的出台，都要将部分环保设施进行拆除重建，造成了重复投资。更为尴尬的是，随着环保标准的提升，都需要新增环保旁路，但是由于已经建成机组预留场地有限，增加新的设备对于场地的占用是新的挑战。

在《能源》杂志记者调研中，发现一些正在进行改造的电厂由于可能出台的新的政策，放慢甚至停止改造，观望新的政策出台，一旦新政策出台，之前的改造设计方案都要重做。

“即使进行了改造，能否达到标准还有待检验，特别是对煤种的要求过高。舟山电厂主要使用的是神华煤，煤质较好且供应稳定。而一般电厂煤种都相对复杂，所以想达到标准也比较困难。”山东一电厂负责人对记者表示。

而在中国电力联合协会秘书长王志轩看来，目前火电企业争先改造达到“超净排放”有着不同的出发点。“有的是为了新的煤电项目的审批，有的是害怕政府让企业实施燃气替代煤电。”

但始料不及的是，企业的这种“战术”在环保产业界、媒体、专家的共同热捧下，在部分地方政府的行政要求下，逐步演变成了企业主动或者是被动但表现出的是争先恐后搞“近零排放”的局面。这种“正反馈”式的机制，使中国正上演着一场让全世界为之瞠目结舌的火电厂“近零排放”。

“现在的情况是，要达到国家的火电排放标准，已经是非常不容易了，这个标准，还有一些机组没有完成呢。如果真要做‘超净排放’，要站在全社会的高度，充分论证其环境效益和经济效益，不能盲目。”王志轩总结道。