我国的能源现状与战略对策.ppt
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- 我国 能源 现状 战略 对策
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1、1内容n我国的能源现状n新能源的定义n以煤气化为核心的多联产能源系统n有关风电发展的思考n有关光伏发电发展的思考n有关中国的广义资源禀赋n关于CCUS的几点原则想法2内容n我国的能源现状n新能源的定义n以煤气化为核心的多联产能源系统n有关风电发展的思考n有关光伏发电发展的思考n有关中国的广义资源禀赋n关于CCUS的几点原则想法3中国可持续发展面临的五大能源挑战4可再生能源的发展趋势(常规方案)来源:中国工程院,20085中国石油需求预测国内外不同机构对中国石油需求预测我国原油产量2050年,我国石油进口5.6亿吨,占世界贸易总量32.5亿吨的17.23%。石油贸易量难以任由我们想要多少就有多少
2、!6天然气需求预测7201020202030204020500510152025303540455055606570 coal oil NG hydro power nuclear power wind power solar power biomass power alcohol gasoline biodiesel108 tce200520102020203020402050Primary energy consumption(108 tce/a)21.930.843.052.759.463.5Annual increase(108 tce/a)2010 2050Accumulate co
3、al consumption:1110*108 tce 1.81.20.960.680.40一次能源消费预测最可能发展情景8201020202030204020500510152025303540455055 coal oil NG hydro power nuclear power wind power solar power biomass power alcohol gasoline biodiesel108 tce2010 2050 Accumulate coal consumption:830*108 tce 200520102020203020402050Primary energ
4、y consumption(108 tce/a)21.931.040.344.448.251.6Annual increase(108 tce/a)1.80.93 0.400.390.34一次能源消费预测可持续发展情景920052010201520202025203020352040204520500102030405060708090100110120 coal oil NGCO2 emission 108 tPeak time203020352040Peak value(108 t/a)80901002050 emission value(108 t/a)304050CO2排放最可能发展情
5、景1020052010201520202025203020352040204520500102030405060708090100110120 coal oil NGCO2 emission 108 tPeak time203020352040Peak value(108 t/a)80901002050 emission value(108 t/a)304050CO2排放可持续发展情景11应对全球气候变化,国际上可能留给中国的CO2排放空间已经非常小应及早主动应对而不是被动减排n若要将未来全球温升控制在23摄氏度,2050年全球CO2排放需要比1990年减少50%左右,只能排放104亿吨(19
6、90年208亿吨),这也就是届时全球CO2排放的总空间。即使发达国家承诺减排其中80%,发展中国家整体上也需要比2005年减排36%。n中国正处于CO2排放的上升期,面临国际上对我国CO2排放峰值出现时间和绝对值的要求(譬如2030年80亿吨,2035年90亿吨,2040年100亿吨等),在已经大力强化节能和发展核能和可再生能源的条件下,未来在碳减排上仍将处于被动状态。12不可改变的事实n煤现在是、将来仍是我国能源的主力。70%50%煤炭是中国最重要的能源,生产和消费的数量大、比重高,短期内难以替代。n煤用于发电的比例将越来越大。从目前的50%上升到70%以上,绝对量的增加更大。n煤的直接燃烧
7、已引起严重的环境污染。70%80%以上的SO2,NOX,汞,颗粒物,CO2等。n煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题。13煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题处理气体的体积流量对比 处理气体的质量流量对比 大型燃煤电厂,60万、100万KW等级的机组利用超超临界蒸汽参数,效率4345%。若采用尾部烟气脱CO2,效率下降11个百分点,即效率变成3234%。要得到相同的有用点,需要消耗更多的煤,形成恶性循环。烟气流量1141m3/s149,1atm合成气流量7m3/s207,27.2atm烟气流量3493t/h149,1atm合成气流量363t/h207,27.2atm14不可改变的事实(续)n车
8、用液体燃料短缺根本上还得从煤基替代燃料上找出路。石油缺口:2007年1.79亿吨,2010年2.5亿吨粮食乙醇:生物柴油和玉米等纤维素合成的乙醇只能解决一部分液体燃料短缺问题。煤基替代燃料n煤炭对我国来说也是稀缺资源,但相对于其它能源资源仍可“忍受”,若每年将煤炭产量的1/8用于车用液体燃料的生产,生产几千万吨的替代燃料,从总的能源供应角度不会带来很大的不平衡。煤基醇醚燃料的替代成为我国能源发展的战略方向。15不可改变的事实(续)n再生能源在2020年前不可能解决主要问题风电:装机1亿kW,折合满负荷2500小时,约为火电的1/3,相当于火电3300万kW,是9.5亿kW总装机容量的3.5%。
9、太阳能:热发电最多几万kW示范,光伏发电,不会比风电多。生物质能:可利用的农作物秸秆3亿吨标煤,可利用的森林3亿吨标煤,总量相当有限。不同于国外大农场,绝大部分生物质资源是高度分散的(中国小农经济)。人均耕地少,人均秸秆占有量少。绝对不能照搬外国的做法。由于我国能源消费总量的急剧增长,可再生能源在2020年以前很难在总能源平衡中占有一定分量的比例,因此2020年以前可再生能源在份额上不能解决我国能源的主要问题。资源和环保呼唤煤的现代化利用!16内容n我国的能源现状n新能源的定义n以煤气化为核心的多联产能源系统n有关风电发展的思考n有关光伏发电发展的思考n有关中国的广义资源禀赋n关于CCUS的几
10、点原则想法17n新能源的定义因地、因时而不同。比如核电在中国是新能源,而在法国、美国则不是。n“能源”是一个广泛的称呼,有四大主要环节:n四个环节中的一个或几个环节有大的变化,且相对于在役主力能源而言,能大幅度地节约资源、大幅度减排的能源或能源技术即可称为“新能源”。n例:煤的现代化利用,如以煤气化为核心的多联产系统资源转化输送终端利用18内容n我国的能源现状n新能源的定义n以煤气化为核心的多联产能源系统n有关风电发展的思考n有关光伏发电发展的思考n有关中国的广义资源禀赋n关于CCUS的几点原则想法19煤炭现代化利用战略方向多联产n通过煤(或石油焦)气化和化工反应一次通过方式实现电力、液体燃料
11、、化工产品、供热、合成气等的联产。n多联产是 可持续发展的,技术上有良好继承性和可行性,有良好经济效益 和 环保性能,具有捕捉CO2的天性,是实现未来CO2捕捉和埋存的途径,它对于中国乃至世界都具有非常重要的战略意义。不需要特殊的技术突破,同现有技术是连贯一致的。富集的 CO2容易捕捉和分离,易与天然气化工过程衔接,即多联产具有捕捉CO2的天性。这是中国CO2减排的战略方向。20211、动力/化工过程耦合2、两个过程均简化3、经济性/可靠性提高原因:联产高附加值液体燃料,降低了产品成本,可以简化系统,降低投资和运行成本,提高系统可靠性Slurry Bed SynthesisMeOH/DME特点
12、:22多联产:资源/能源/环境一体化能源系统多联产产品:1、城市煤气2、电力3、热/冷4、液体燃料5、化工产品6、氢气7、纯CO223多联产是推动IGCC发展的重要途径nIGCC发展了几十年,虽然技术在不断的成熟,系统的可靠性在不断增强,但是还有很多问题存在,其自身的一些缺陷仍然是阻碍其发展的关键。比投资费用高,经济上仍然无法与常规燃煤电站相竞争;系统还不够成熟,运行经验不够,可靠性、可用率有待进一步提高;操作不够灵活,一般只能用作基本负荷电站。n基于煤气化的多联产系统是将IGCC和煤化工技术耦合的能源系统,具有包括电力和化工产品的多种产品输出。24多联产系统的特点n有机的耦合和集成:电/热/
13、冷/燃料/化工不是多个生产过程简单的叠加:每种产品工艺流程/设备简化,投资和运行成本降低各流程优化组合,总体效益/污染最优多个产品之间的“峰一谷”差调节互补规模效应n高度“灵活”和“开放”是一种概念,可以用于不同产品的生产系统按照技术进步和投资分阶段逐步推进/添加主要思想:从系统的高度对现有的技术进行集成和优化,从系统要效益,从耦合要效益25多联产:多维度梯级利用n过程相互耦合,实现能量流、物质流、流(Exergy)等的总体优化氢碳比合理优化利用(若是一股脑烧掉太可惜)尽量减少“无谓”的化学放热过程(Shift)热量的梯级利用(过程内部和燃气/蒸汽联合循环)压力潜力的充分利用(高压反应、各种膨
14、胀)物质的充分利用(如CO2)26随着越来越严格的环保规定,煤气化多联产在经济上的优势将会越来越显著。27煤炭的高效洁净化利用评价指标研究技术指标:环境指标60:4050:4550:5040:60亚临界+CCS1.761.661.561.36超超临界+CCS1.411.331.251.09IGCC+CCS1.271.201.141.02富氧燃烧+CCS1.721.641.561.40多联产+CCS0.760.830.91.03能源可持续发展综合指标值引自:徐旭常院士,清华大学能源可持续发展综合指标值0.60.811.21.41.61.8260:4055:4550:5040:60技术指标:环境指
15、标亚临界+CCS超超临界+CCSIGCC+CCS富氧燃烧+CCS多联产+CCS28兖矿集团高硫煤洁净利用技术集成体系29多联产实践经验及发展n完全具备系统化设计建设、长周期安全运转大型煤基多联产系统、产业化工程项目的综合能力自主知识产权的工艺及工程、装备及控制、操作及运行等n解决学科及产业之间的集成耦合、控制优化,化、电、热合理匹配及灵活调峰等关键技术问题n系统中提高气化压力和加强热回收是节能的更有效措施。n优化H/C比运行,争取工艺技术及单元过程创新,模拟不变换、少变换及甲醇合成后气体不循环、少循环为特色的一次通过工艺,变并联为串联,这是实现系统提高能效、发挥装置产能和有效实施电、化调峰的重
16、要措施和手段。n适应“多联产”工艺创新的净化技术、脱羰工艺技术应用、新型甲醇合成反应器的开发应用、压力能及冷量的回收、系统优化设计30多联产:综合解决我国能源问题的重要方案n有助于缓解能源总量要求联合生产多种产品,效率提高可以减少总量需求;采用高硫煤拓展了煤炭资源的利用。n有助于缓解液体燃料短缺可以大规模地生产甲醇、二甲醚、F-T合成油和氢等替代燃料,缓解石油进口压力。n彻底解决燃煤污染问题完全消除常规燃煤污染物排放,重金属等痕量污染物脱除更经济。31多联产:综合解决我国能源问题的重要方案(续)n有助于解决快速城市化引起的小城镇和农村洁净能源问题:为具有天然气管道的城镇提供城市煤气煤制DME可
17、以作为LPG的补充或替代物,很可能是小城镇,尤其是住宅高度分散的农村地区的最终能源解决方案n满足未来减排CO2的需要煤气化系统可以以较小的成本捕捉CO232多联产发电未来情景讨论2020年2030年2050年当量甲醇产量亿t0.660.81.522.53甲醇煤耗量亿tce0.991.22.2533.754.5多联产用于发电的煤耗量亿tce0.991.22.2533.754.5多联产的发电量万亿kWh0.330.40.7511.251.5多联产发电的装机容量多联产发电的装机容量亿亿kW0.660.81.522.53自2008的总煤电装机增量亿kW3.58 6.23 6.60 多联产发电占装机增量
18、的比例多联产发电占装机增量的比例18%22%24%32%38%45%自2008的煤电发电增量万亿kWh2.1 3.1 3.3 多联产发电占发电增量的比例16%19%24%32%38%46%此分析采用动化煤耗比1:1,动化比如何考虑?发电煤耗:300 g/kWh,运行小时数:5000 h33实施煤炭现代化战略刻不容缓n目前正值新一轮电力建设高潮;n现在兴建的电厂将决定2020年及以后的煤炭利用模式;n错过这一时期,今后实施煤炭现代化战略将更为困难;n继续按传统技术模式发展,将导致环境、能源安全、温室气体排放等一系列困难。34实施煤炭现代化战略刻不容缓n如果延误过渡到以煤气化为核心的多联产技术的时
19、机,将会:显著增加将来中国治理空气污染的成本;难以控制未来石油进口;大大增加减排温室气体的成本。35车用替代能源发展n我国替代能源的主要发展方向和重点从分析我国总体能源消费结构、分布及各行业能源利用状况和能源利用技术出发,明确替代能源发展的重点领域及其重点方面;在中国特定资源状况、技术基础和基础设施条件下,通过对各种可选择的替代能源技术开展基于国情和适合国情的综合评估,为选择和制定我国替代能源发展方向、路线和重点提供客观依据。n车用替代能源发展混合动力(弱、中、强),纯电动,效率更高、排放更小的汽油机和柴油机,甲醇替代,DME替代,燃料电池都各有特点、市场潜力和发展阶段。将来的趋势是用多样化来
20、满足区别化要求。36甲醇及相关产品发展与使用情况nM15已普遍用于山西几个城市,有数千辆出租车已多年使用M15;nM100也在逐渐推广。太原市已用捷达,桑塔纳改装了几百辆出租车,运行情况良好。由于燃料便宜,司机每天可多收入30RMB。若干条城市区长途车亦用M100。n奇瑞汽车公司每年花费1600万RMB开发M85-M100甲醇小轿车。2007年4月,第一批10辆灵活燃料轿车送到太原进行了2个月M100甲醇燃料试运行,替代比平均为1.5(按热值应为2:1),节能效果明显。第二批12辆灵活燃料车于2007年10月送往太原,并在第一批车的基础上进行优化。奇瑞公司准备在示范运行基础上中批量生产,第一批
21、是2000辆,作为山西省出租车用。n上海华普汽车与上海焦化厂合作已成功完成M100甲醇燃料汽车所有的技术开发工作,并具备批量生产的条件。他们开发的车型不仅进行常规试验,还将试验轿车开到黑龙江漠河进行冬季寒带试验,到新疆吐鲁番地区进行高温试验,到青海进行高原试验,甲醇燃料轿车的表现优秀。http:/ 50%,DME 45%高硫、高灰煤的使用(原料价格更低廉)n减少水消耗在中国,富煤地区往往严重缺水n1 t MeOH 78 t 水,1 t DME 12 t 水供水问题将成为大规模MeOH和DME生产的瓶颈n扩大生产规模,降低成本MeOH:超过2Mt;DME:超过1Mt40煤基替代燃料方面我们面临的
22、关键挑战(续)n大型汽车公司必要的参与奇瑞在2007年6月向汽油/甲醇双燃料车投入1600万DME汽车、上海汽车公司、Shomao Corp.GM、Volvo、Toyota参与十分必要n政府角色中国是个强中央集权的国家,政府角色是必要的。加速标准的起草和实施。推动、财政资助和协调,促使不同机构一致努力。n二氧化碳的捕集、利用和埋存(CCUS)41内容n我国的能源现状n新能源的定义n以煤气化为核心的多联产能源系统n有关风电发展的思考n有关光伏发电发展的思考n有关中国的广义资源禀赋n关于CCUS的几点原则想法42目前世界风电总装机容量及预测l 截至2009年,全球风电总装机容量已达159.213
23、GW,其中38.312 GW为2009年新增装机容量。l 根据目前的发展形势和政策,预计2020年全球风电总装机容量将达到1900GW。431998-2010年世界风电新增装机容量及预测442009年总装机容量前10的国家 2009年,美国和中国风电市场发展居于领先地位 中国超过德国,位居全球第二,位居亚洲第一452009年新增装机容量主要国家占的份额462009年装机容量增长率前10的国家47全球风电产业未来发展预测Prediction 48海上风电场n到2009年底共有12个国家建立了海上风电场,其中10个在欧洲,中国和日本有小规模的安装。n海上风电总装机容量占到全球风电总装机容量的1.2
24、%;n截至2008年底,已有1473MW的风电机组在海上风电场投入运行,其中99%来自于欧洲;n2008年,新增海上风电装机容量为350MW;2009年,新增海上风电装机容量为454MW,主要来自于丹麦、英国、德国、瑞典及中国。海上风电装机容量的增长速率为30%n在欧洲之外,中国已经开始在上海附近安装第一个主要的风场,容量21MW。492006-2009各大洲总装机容量50l 欧洲的风电发展依然保持着领先的地位,北美洲和亚洲在风电市场份额上正处于迅速增长的阶段。51主要地区风电增长率(%)亚洲是风能产业发展最快的地区,其次为南美洲,全球风电发展关注的重心已逐渐远离欧洲。52各大洲风电场分布l
25、风电产业的重心正在从欧洲移向亚洲和北美洲532004与2009新增装机容量的比较l 2004年,欧洲还主宰着世界风电市场,占据当年新增装机容量的70.7%l 2009年,欧洲几乎失去了其领先地位,新增装机容量只占到全球装机容量的27.3%,位居第三名,位于南美洲的28.4%之后l 亚洲成为各大洲的领头羊,在全部装机总量中占到40.4%,2008年为31.5%54552009年排名国家2009年底总装机容量2009年新增装机容量2009年增长率2008年排名2008年总装机容量2007年总装机容量2006年总装机容量MWMW%MWMWMW1美国35169992239.31252371682311
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