【2013能源展望】（6）煤炭：今后仍是主力，洁净煤大有发展空间【2】

洁净煤技术是关键

这样一来，便面临二氧化碳排放量问题。煤炭与其他化石燃料相比，二氧化碳排放量较多。如何在不排放二氧化碳的情况下发电是非常重要的。

如今，新兴市场国家新建的煤炭火力发电站主要采用的是“超临界发电”（SC）方式。日本有20座，中国也有近30座发电站采用超临界发电方式。煤炭火力发电的工作原理是，利用锅炉燃烧煤炭制造水蒸气，然后将水蒸气送到蒸汽涡轮处进行发电。通过使这些水蒸气处于超过水的临界压的高温高压条件下，可削减用于使水汽化的能量。

如果水蒸气的温度超过600℃左右，称为“超超临界发电”（USC）。日本在超超临界发电技术领域占优势，发电效率约为41％，为全球最高水平。在超超临界发电方面，日本企业所占份额高达50％左右。虽然建设费比超临界发电高，但由于煤炭消费量减少，因此从20年～30年的整个生命周期来看，超超临界发电成本更低。

图6　各国煤炭火力发电效率的变化 发达国家总体较高，新兴市场国家总体较低。值得一提的是，近几十年来，日本一直独占鳌头。

从日本国内来看，已运转30年～40年的煤炭火力发电站逐渐增多。今后将会更新为超超临界发电，或者更先进的“煤炭气化复合发电”（IGCC）。煤炭气化复合发电的工作原理是，使煤炭气化，旋转燃气轮机进行发电。发电效率比超超临界发电高2成左右。

在日本福岛县磐城市勿来町，曾由各家电力公司与电源开发公司主导实施了煤炭气化复合发电实证实验。而且在2013年，日本的中国电力公司和电源开发公司也将在广岛县大崎发电站内开始建设改良型煤炭气化复合发电验证设备。

图7　煤炭气化复合发电实证设备 日本洁净煤发电研究所在福岛县磐城市勿来町进行着实证实验。

在大崎实施的实证实验的特点在于，使煤炭在氧中气化，而不是空气中，废气全部转变为二氧化碳。大崎还计划进行“二氧化碳捕获及封存”（CCS）实证实验，因此废气全部为二氧化碳更易于进行捕获。

还有更先进的使用燃料电池发电的构想，称为“煤炭气化燃料电池复合发电（IGFC）”。日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）提出了到2030年将发电效率提高到55％的目标。如果洁净煤技术取得进步，便可大幅减排二氧化碳。既然全球各国今后将继续使用煤炭，那么这就是在技术方面占优势的日本应该大力发展的领域。

图8　提高煤炭火力发电效率的技术路线从现在的超超临界发电发展到煤炭气化复合发电，以至煤炭气化燃料电池复合发电，发电效率将大幅提升。

图9　各种发电方法每千瓦时的二氧化碳排放量煤炭火力的二氧化碳排放量较多，但煤炭气化复合发电可媲美石油火力，煤炭气化燃料电池复合发电接近天然气火力。

新兴市场国家的设备更新非常重要

目前，日本企业正在积极向全球各国推销超超临界发电技术及设备。亚洲各国正致力于新建煤炭火力发电站，而东欧各国则主要是进行设备更新。从整个生命周期的成本考虑，许多国家倾向于选择超超临界发电，但新兴市场国家由于初期投资较少，倾向于选择超临界发电。

在日本国内实现高效化自然是非常重要的，但如何提高新兴市场国家发电站的效率，也是一个较大的课题。要在全球范围内削减二氧化碳排放量，这是必须面对并予以解决的问题。（日经能源环境网 供稿）