潔凈煤技術的發(fā)展對于促進我國煤基能源的可持續(xù)發(fā)展,保障國家能源安全,治理大氣污染及應對氣候變化都具有重要的戰(zhàn)略意義。
煤在世界大部分地區(qū)被廣泛用作燃料,燃煤每年產生約150億噸二氧化碳。試圖在不增加大氣二氧化碳水平的情況下使用煤炭是一項重大的技術挑戰(zhàn),最大的挑戰(zhàn)是將成本降到足夠低的水平,以便“清潔煤”在基本負荷電力接近零排放的基礎上與核電競爭。
潔凈煤生產是環(huán)境保護的必然要求, 也是和諧經濟的一個重要體現。隨著中國能源科技和經濟 的快速發(fā)展,對優(yōu)質能源的需求將不斷增加,發(fā)展?jié)崈裘杭夹g,推進潔凈煤技術 產業(yè)化是我國的長期任務。
潔凈煤技術(CleanCoalTechnology,CCT)是針對燃煤造成的環(huán)境污染提出的技術對策,是指旨在控制煤炭的開采、加工、燃燒、轉化等各環(huán)節(jié),以達到減少污染物排放和提高煤炭利用效率的各種新技術的統(tǒng)稱。
據中研普華研究報告《2022-2027年潔凈煤發(fā)電行業(yè)市場深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢綜合研究報告》分析
煤炭在我國能源結構中長期保持基礎性地位。實現煤炭資源的清潔高效利用,亟待大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g。我國在700℃超超臨界、整體煤氣化聯合循環(huán)/整體煤氣化燃料電池聯合循環(huán)(IGCC/IGFC)等先進發(fā)電技術及煤炭深加工產業(yè)的技術研發(fā)、裝備制造和工程示范等方面具有一定的國際競爭力,但在自主創(chuàng)新能力、體制機制、區(qū)域或企業(yè)間平衡發(fā)展等方面仍存在諸多問題,應當著眼于煤炭能源長遠發(fā)展,未業(yè)規(guī)劃面向2035的潔凈煤技術與產業(yè)發(fā)展方向,積極部署先進技術研發(fā)與工程示范,全面提升我國潔凈煤技術發(fā)展水平,有效改善煤炭清潔高效利用的產業(yè)發(fā)展環(huán)境。
潔凈煤技術的發(fā)展對于促進我國煤基能源的可持續(xù)發(fā)展,保障國家能源安全,治理大氣污染及應對氣候變化都具有重要的戰(zhàn)略意義。
我國已建成世界上規(guī)模最大的清潔高效煤電系統(tǒng),排放標準世界領先。煤炭清潔利用產業(yè)已被確定為“綠色產業(yè)”,大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g成為促進我國煤炭產業(yè)轉型升級的重要途徑。隨著技術創(chuàng)新能力的提升與能源、環(huán)境問題治理的日益突顯,在燃煤發(fā)電、煤化工和資源綜合利用等諸多領域,潔凈煤技術具有巨大應用前景和市場潛力。
全球在運燃煤發(fā)電約有2000 GWe,預計到2030年燃煤發(fā)電上線500 GWe。
然而,燃燒煤炭每年會產生超過150億噸的二氧化碳釋放到大氣中,其中大部分來源于發(fā)電機組。
隨著國家宏觀發(fā)展戰(zhàn)略的轉變,清潔煤利用技術作為可持續(xù)發(fā)展和實現兩個根本轉變的戰(zhàn)略措施之一,得到了中央政府的大力支持。清潔煤技術是當前國際上解決燃煤環(huán)境問題的主導技術之一,也是高技術國際競爭的重要領域之一。多年來,我國圍繞提高煤炭開發(fā)利用效率、減輕對環(huán)境污染進行了大量的研究開發(fā)和推廣工作,取得了舉世矚目的成就,躋身于國際前列。
今后10~15年是我國潔凈煤技術發(fā)展的關鍵時期。積極發(fā)展先進的、顛覆性的煤炭轉化與利用技術,大力推進面向2035的潔凈煤技術創(chuàng)新,有利于提升我國煤炭企業(yè)和行業(yè)的科技競爭力,實現我國煤炭工業(yè)的高質量發(fā)展,形成引領世界的煤炭清潔高效轉化與利用的新興產業(yè),推動我國構建綠色低碳、安全高效的現代能源體系,支撐能源革命和能源強國建設。
而其中大部分挑戰(zhàn)在于將這項技術商業(yè)化,從而使煤炭使用在經濟上保持競爭力,盡管實現低排放并最終“接近零”排放的成本很高,這些技術既昂貴又是能源密集型。
未來, GFC 是以氣化煤氣為燃料的高溫燃料電池發(fā)電系統(tǒng),包括固體氧化物燃料電池(SOFC)和熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC),兼?zhèn)?IGCC 技術的優(yōu)點,其效率可達 60% 以上。IGFC 不同于 IGCC 的物理燃燒發(fā)電方式,其采用燃料電池直接發(fā)電,實現了煤基發(fā)電由單純熱力循環(huán)發(fā)電向電化學和熱力循環(huán)復合發(fā)電的技術跨越,其煤電效率理論上可提高近一倍,同時還具有降低 CO2 捕集成本,實現CO2 及污染物近零排放的優(yōu)勢。
國同樣重視高溫燃料電池技術發(fā)展,在國家級重大科研項目的支持下,開展了高溫燃料電池電堆、發(fā)電系統(tǒng)和相關基礎科學問題的研究。我國于 2017 年啟動了“CO2 近零排放的煤氣化發(fā)電技術”國家重點研發(fā)項目,使我國領先世界各國較早地布局了 IGFC 相關技術研發(fā)和開展 IGFC 發(fā)電系統(tǒng)試驗平臺示范。
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