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3.1 评价指标与权重确定
基于前文构建的指标体系框架,结合燃煤发电技术的特征和数据可得性,确定其先进适用性评价指标。定量指标的获取依靠实地调研和文献资料等途径,定性指标信息的获取和权重的确定主要采用专家打分的方式。本研究依托相关课题单位,确定专家调研样本,共包括3名电力行业技术专家、2名电厂环保人员以及5名环保行业专家。
根据专家打分和层次分析法确定各项指标权重,其结果通过一致性检验,见表3。
3.2 结果与讨论
综合评估结果见表4。超超临界+石灰石/石灰-石膏法脱硫的组合技术的节能减排先进适用性最好,其次分别是超超临界、CFBC、IGCC、PFBC-1和常规煤粉炉(高温高压)。
表3评价指标与权重
表4综合评估结果
为了更好地比较各项发电技术在不同方面的优劣势,表5列出了资源能源消耗、污染物排放、经济效益和技术性能等一级指标的评价结果。
表5一级模糊综合评价结果
超超临界发电技术在能源消耗与技术性能指标方面均有明显优势,比投资低于IGCC和PFBC-1。同时,在增加了末端脱硫装置(FGD)后,环境性能得到显著提高。而且,由于超超临界技术在诸多发电技术中技术继承性最好,技术难点相对较少,能很好地利用我国现有工业基础和研发能力,短时间内即能实现规模化生产,从而满足我国未来快速增长的电力需求,并优化我国火电机组结构。因此,配备末端污染治理设施的超超临界发电机组将是我国当前适合发展的主流机组,短期内具有其它技术难以替代的地位。
CFBC在环境性能方面的优势比较突出,比投资相对较低,技术成熟度和可靠性较高,目前商用技术已基本成熟。但是,该项技术要达到更高的发电效率受到一定限制,在能源消耗指标方面与超超临界技术、PFBC-1以及IGCC仍存在一定的差距。因此,CFBC可作为我国火电机组的有力补充,而且循环流化床具有很好的负荷适应性和良好的汽温调节性能,即使在低负荷情况下也不需要采用分床压火或用油助燃,其热负荷变化率为5%~10%,这一优点使采用循环流化床锅炉的机组便于参加电网调峰。
PFBC-1除了具有与CFBC相似的优势外,其发电能力比相同蒸汽的单汽轮机增加20%左右,热效率提高3%~4%。但该项技术目前尚处于示范阶段,在热烟气除尘、燃料供给和灰渣排放等关键问题上需进一步研究和完善,成熟度和可靠性等方面尚待加强。
IGCC 环境性能最优,发电净效率也可达到45%~55%,但是技术尚待成熟,可靠性不高,而且投资和运行费用偏高。目前,该技术在国内仍处于示范阶段,我国已掌握部分生产与200~400MW等级IGCC电站匹配的关键技术,但在燃机技术、煤气化等关键技术方面,还需要进一步加大研发和引进合作力度。
随着技术进步和成熟,IGCC和PFBC-1不失为最有发展前景的技术。我国应在消化吸收引进技术的同时,加强国内自主研发和再创新的力度,实现相关技术设备设计制造的自主化,以应对将来电力行业发展的需求以及国际市场的激烈竞争。
4 结论
(1)从资源能源消耗、污染物排放、经济效益和技术性能等4个方面,建立了针对不同类型火电行业节能减排技术的评估指标体系框架。针对技术指标数据多为区间值的特点,建立了基于区间值的模糊数学综合评价模型。
(2)以燃煤发电技术为例,应用本研究建立的评价指标与模型开展综合评估。结果表明,在目前的技术状况下,超超临界+石灰石/石灰-石膏法脱硫组合技术的节能减排先进适用性最好,其次分别是超超临界、CFBC、IGCC、PFBC-1和常规煤粉炉(高温高压)。本模型的评价结果反映了客观实际,可为火电行业节能减排先进适用技术遴选提供有效工具。
(3)翔实的技术数据是本研究开展必不可少的条件,目前火电行业技术数据比较分散、数据质量良莠不齐,在一定程度上影响了技术评估和组合优选的准确性和可信度。虽然本研究针对数据不确定性的问题建立了基于区间数的模糊评估模型,但依然无法从根本上解决以上问题。建议加强火电行业技术数据统计、实地抽样测试和技术参数的制定工作,为行业技术评估等方面的研究提供基础。
许乃中 环境保护部华南环境科学研究所,广州
曾维华 北京师范大学水环境模拟国家重点实验室,北京
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