【2013能源展望】（6）煤炭：今后仍是主力，潔淨煤大有發展空間【2】

潔淨煤技術是關鍵

這樣一來，便面臨二氧化碳排放量問題。煤炭與其他化石燃料相比，二氧化碳排放量較多。如何在不排放二氧化碳的情況下發電是非常重要的。

如今，新興市場國家新建的煤炭火力發電站主要採用的是“超臨界發電”（SC）方式。日本有20座，中國也有近30座發電站採用超臨界發電方式。煤炭火力發電的工作原理是，利用鍋爐燃燒煤炭制造水蒸氣，然后將水蒸氣送到蒸汽渦輪處進行發電。通過使這些水蒸氣處於超過水的臨界壓的高溫高壓條件下，可削減用於使水汽化的能量。

如果水蒸氣的溫度超過600℃左右，稱為“超超臨界發電”（USC）。日本在超超臨界發電技術領域佔優勢，發電效率約為41％，為全球最高水平。在超超臨界發電方面，日本企業所佔份額高達50％左右。雖然建設費比超臨界發電高，但由於煤炭消費量減少，因此從20年∼30年的整個生命周期來看，超超臨界發電成本更低。

圖6　各國煤炭火力發電效率的變化 發達國家總體較高，新興市場國家總體較低。值得一提的是，近幾十年來，日本一直獨佔鰲頭。

從日本國內來看，已運轉30年∼40年的煤炭火力發電站逐漸增多。今后將會更新為超超臨界發電，或者更先進的“煤炭氣化復合發電”（IGCC）。煤炭氣化復合發電的工作原理是，使煤炭氣化，旋轉燃氣輪機進行發電。發電效率比超超臨界發電高2成左右。

在日本福島縣磐城市勿來町，曾由各家電力公司與電源開發公司主導實施了煤炭氣化復合發電實証實驗。而且在2013年，日本的中國電力公司和電源開發公司也將在廣島縣大崎發電站內開始建設改良型煤炭氣化復合發電驗証設備。

圖7　煤炭氣化復合發電實証設備 日本潔淨煤發電研究所在福島縣磐城市勿來町進行著實証實驗。

在大崎實施的實証實驗的特點在於，使煤炭在氧中氣化，而不是空氣中，廢氣全部轉變為二氧化碳。大崎還計劃進行“二氧化碳捕獲及封存”（CCS）實証實驗，因此廢氣全部為二氧化碳更易於進行捕獲。

還有更先進的使用燃料電池發電的構想，稱為“煤炭氣化燃料電池復合發電（IGFC）”。日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）提出了到2030年將發電效率提高到55％的目標。如果潔淨煤技術取得進步，便可大幅減排二氧化碳。既然全球各國今后將繼續使用煤炭，那麼這就是在技術方面佔優勢的日本應該大力發展的領域。

圖8　提高煤炭火力發電效率的技術路線從現在的超超臨界發電發展到煤炭氣化復合發電，以至煤炭氣化燃料電池復合發電，發電效率將大幅提升。

圖9　各種發電方法每千瓦時的二氧化碳排放量煤炭火力的二氧化碳排放量較多，但煤炭氣化復合發電可媲美石油火力，煤炭氣化燃料電池復合發電接近天然氣火力。

新興市場國家的設備更新非常重要

目前，日本企業正在積極向全球各國推銷超超臨界發電技術及設備。亞洲各國正致力於新建煤炭火力發電站，而東歐各國則主要是進行設備更新。從整個生命周期的成本考慮，許多國家傾向於選擇超超臨界發電，但新興市場國家由於初期投資較少，傾向於選擇超臨界發電。

在日本國內實現高效化自然是非常重要的，但如何提高新興市場國家發電站的效率，也是一個較大的課題。要在全球范圍內削減二氧化碳排放量，這是必須面對並予以解決的問題。（日經能源環境網 供稿）