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中国生物质发电减污降碳关键问题研究
王志轩;张晶杰;王晨龙;于涵;周锋;郭慧东;彭丽楠;孙铭光;能源电力系统低碳转型是中国实现碳达峰碳中和目标的基础和关键，生物质发电是保障能源安全前提下电力系统低碳转型的关键技术之一。在深入进行国内外生物质发电情况及政策调研基础上，系统梳理了中国生物质发电的发展和常规大气污染物的排放绩效等情况，研究了“双碳”目标下生物质发电面临的机遇与挑战，提出了发展路径建议。研究表明：（1）2010—2022年中国生物质发电装机容量快速增长，2022年底中国生物质发电装机容量已达4 132万kW，整体技术水平先进，但规模仍然偏小，农林生物质发电在火电装机容量中占比仅为1.2%。（2）生物质电厂大气污染物排放控制技术取得重要进展，污染物排放得到有效控制。（3）生物质用于火力发电时具有转动惯量特性，可为光伏等新能源发电大力发展造成的电力系统转动惯量不足起到互补作用；且生物质是“碳中性”能源，综合利用生物质发电可为农民增加收入、可以替代高碳化石能源发电、采用生物质碳捕获和封存技术（bioenergy with carbon capture and storage,BECCS）工艺时可成为负碳技术，从全社会收益看，具有较好的正外部经济性，应当加大力度发展。（4）存在支持生物质发电的经济政策不到位，企业生产经营困难、大气污染物排放控制要求不适合、缺乏证明其低碳属性的权威方法学和补偿机制、在碳市场或国家核证自愿减排量市场中难以发挥作用等问题。（5）建议中国生物质发电的发展路径分为四个阶段：2025年前完善政策；2026—2030年积极有序发展生物质发电；2040年前持续扩大生物质发电规模，积累BECCS技术；2060年前生物质发电成为电力系统稳定运行的重要支撑和降碳发电技术，部分生物质发电机组可采用BECCS负碳技术，通过国际间碳排放交易产生效益。
双碳背景下火电厂低碳化改造技术路径及经济分析
杨阳;杨东泰;张超群;刘毅;徐冬;杨光俊;为支撑“碳中和”愿景目标，火电行业在降低CO_2排放的前提下，还需进一步评估不同减排技术路径的减排潜力与经济性，以实现火电行业的近零排放甚至净零排放。本文系统梳理了包括生物质燃烧、绿氨燃烧、富氧燃烧与燃烧后碳捕集等4种典型的碳减排技术路径，概括其技术特点与发展现状，并对不同技术的发展难点进行分析。从全周期全链条角度出发研究碳足迹，探究4种减排技术路径的碳减排潜力。富氧燃烧和燃烧后碳捕集技术的减排率约为60%～80%；生物质燃烧与绿氨燃烧从源头避免了含碳燃料煤炭的利用，具有最低的碳排放量的特征，相比传统火电可降低碳排放量90%以上，减排潜力显著。从碳足迹角度出发，从技术成熟度和经济性角度考虑，绿氨燃烧发电目前处于小规模示范阶段，距离大规模商业应用尚有差距，由于绿氨制备成本高昂，导致发电成本与减排成本较为昂贵；生物质发电在国际上已经具备大规模示范项目，但由于燃料成本偏高导致发电成本较高；富氧燃烧技术仍缺乏大规模商业应用项目支撑，技术成熟度相对较低。燃烧后碳捕集技术成熟度最高且项目实践经验丰富，平准化度电成本最低，其减排成本约222.7～593.6元/tCO_2，在发电成本与减排成本等方面具有显著优势，生物质电厂平准化度电成本约为传统火电的两倍，约为0.68～0.75元/（k W·h），而绿氨电厂由于高成本绿氢导致燃料成本高昂，现阶段平准化度电成本约1.67元/（kW·h），随可再生能源发展和绿氢成本下降，绿氨电厂平准化度电成本有望降至0.9元/（k W·h），燃烧后碳捕集技术在当前技术中表现出最高的可行性与经济性。为实现碳中和目标，4种减排技术应有序推进，优先开展燃烧后捕集、生物质燃烧等技术成熟度较高的减排技术快速、大规模的部署，以实现电力行业快速降碳，同时应稳步研发绿氨燃烧等减排潜力更强、更清洁的发电技术，为碳中和后期电力行业零碳足迹实现托底。
超临界二氧化碳循环发电技术应用场景分析
陈晓英;宋奕夫;劳新力;李瑞花;超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide,S-CO_2）循环发电技术具有高参数下效率高、灵活性好等优点，有望在能源结构转型中发挥出重要作用。本文对S-CO_2循环发电技术的基本结构，包括绝热压缩、等压吸热、绝热膨胀和等压冷却4个热力学过程进行了介绍；根据热源条件的不同，重点对S-CO_2循环发电技术在化石能源领域、光热发电领域、核能发电领域、余热发电领域这4个不同领域的应用场景进行了分析。（1）在化石能源发电领域，国内外均陆续开展了S-CO_2循环发电技术的研究。国内西安热工研究院建成的5 MWe试验机组，累计运行1 000 h，连续运行最长约100 h，升负荷速率8.59%Pe/min，为当前国际最高水平。（2）在光热发电领域，国内外学者做了众多理论和实验研究，中科院电工研究所正在建设的200 kW S-CO_2塔式光热实验样机，可克服传统熔盐储热技术中凝结、腐蚀、高温分解等风险，是一个新的探索方向；（3）在核能发电领域，S-CO_2循环系统是未来最具前景的动力循环系统。国内外正在开展S-CO_2动力转换系统的试验机测试，美国阿贡实验室提出的采用级联循环的超高温气冷堆S-CO_2循环发电系统，可将热效率提升至49.8%;(4）在余热发电领域，船舶动力余热利用是实现化石燃料高效利用和减少全船废气排放的重要途径，美国Echogen公司开发的船舶余热S-CO_2循环发电机组发电功率可达8 MW。同时，本文对近年来基于S-CO_2循环发电技术发展起来的两种CO_2储能技术（电热储能技术、压缩CO_2储能技术）进行了介绍，这两种技术目前还处于研究阶段，距离大规模应用还有一定距离，未来该技术具备实现百兆瓦级储能的潜力。总体来说，S-CO_2循环发电技术将是未来能源领域重点研究方向，本文分析可为S-CO_2循环发电技术的研究提供参考。
超临界二氧化碳循环发电技术国内外研究现状分析
李树国;安维峥;李鹏程;陈晓英;宋奕夫;超临界二氧化碳（supercritical carbon dioxide,S-CO_2）循环发电技术以CO_2为工质，与以水蒸气为工质的朗肯循环相比，其具有发电效率高、灵活性好、设备和系统体积小等优点。本文首先从技术原理、技术特点以及国内外总体研究进展方面对SCO_2循环发电技术进行了介绍；然后，分别围绕超临界CO_2循环发电技术工质特性、循环系统构建、关键设备3个方面的国内外研究现状进行了重点介绍。（1）在工质特性研究领域，国内尚无通用或针对发电技术的专用CO_2纯物质物性数据库，需要突破国外同行的限制；（2）在闭式循环技术领域，中国已建成的5 MWe S-CO_2循环发电试验机组是目前国际上容量最大、参数最高的机组；在半闭式循环技术领域，美国已建成的25 MWe Allam循环试验机组是目前国际上容量最大的机组。（3）在S-CO_2循环关键设备方面，S-CO_2透平的气动设计难题、S-CO_2压缩机的近临界点准确设计难题、S-CO_2印刷电路板式换热器的高成本问题是需要重点攻克的方向。总体而言，中国已成为国际上S-CO_2循环发电技术研究领先的重要国家，但其商业化应用条件需要进一步完善。
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期刊简介
刊名：《电力科技与环保》
刊期：双月刊
国内刊号（CN）：32-1808/X
国际刊号（ISSN）：
ISSN 1674-8069
主管单位：
国家能源投资集团有限责任公司
主办单位：
国家能源集团科学技术研究院有限公司
学术支撑：
低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室
主要栏目：
热能工程 清洁发电 新能源发电 融合发电
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