行業(yè)要聞
相關(guān)要聞
中國是世界上唯一以煤為主的能源消費大國，煤炭是能源，同時也是化工、冶金等行業(yè)的資源（圖1）。中國遠景煤炭資源總量5.82萬億t，按照目前開發(fā)速度，基本滿足中國經(jīng)濟社會發(fā)展需求，為國家能源安全提供了堅實保障。然而，煤炭低效、粗放的原始消費方式無法滿足中國對生態(tài)環(huán)境、氣候變化及未來能源消費方式的需求，高效、清潔、低碳開發(fā)利用煤炭已成為共識。中國各大高校、科研院所、企業(yè)圍繞煤炭的高效清潔低碳利用進行了大量研究，取得了很好的成績。燃煤發(fā)電大容量、高參數(shù)機組達到世界先進水平，污染物超低排放應用達到世界領(lǐng)先水平；煤直接液化、煤制烯烴等新型煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)世界領(lǐng)先。
煤炭高效發(fā)電
中國當前能源供應主要依靠以煤為主的化石能源體系長期難以改變。為了解決大量燃煤引發(fā)的能源環(huán)境問題，緩解以化石能源為主的能源體系及其粗放式發(fā)展與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展要求不協(xié)調(diào)的主要矛盾，發(fā)展煤炭高效發(fā)電技術(shù)是中國燃煤領(lǐng)域的長期研究課題。高效燃煤發(fā)電技術(shù)常見發(fā)展方向有兩點，其一通過提高傳統(tǒng)火力發(fā)電參數(shù)，使機組達到超超臨界，發(fā)展高經(jīng)濟性、高效率的高參數(shù)大容量機組；其二在于發(fā)展先進燃煤技術(shù)，減少污染物的排放，緩解燃煤能源供應與環(huán)境的矛盾。
新一代高效燃煤發(fā)電技術(shù)
新一代高效燃煤發(fā)電技術(shù)旨在研究700℃火力發(fā)電成套技術(shù)及電力裝備，是具備工程化應用及國內(nèi)外成套推廣價值的國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的重大電力裝備技術(shù)，涉及該成套技術(shù)的主機裝備、主要熱力系統(tǒng)、700℃高溫管道材料、關(guān)鍵輔機、智能化集成控制技術(shù)以及所涉及的全部知識產(chǎn)權(quán)管理。20世紀90年代初至2011年，全世界己新建超超臨界機組超過100臺，提高參數(shù)、進一步提高經(jīng)濟性、降低價格性能比、降低單位能量的排放是現(xiàn)今火電汽輪機的發(fā)展方向。目前世界上還沒有主蒸汽溫度700℃的機組，但國內(nèi)外對該能級汽輪機材料的研究啟動較早。歐洲、美國關(guān)于700℃等級超超臨界燃煤發(fā)電機組的研發(fā)工作在20世紀90年代中期就相繼啟動了相關(guān)的大型項目。中國2010年開始啟動國家700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)開發(fā)計劃，并于2010年7月23日成立700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。目前國內(nèi)以“700℃先進超超臨界燃煤發(fā)電主要設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”的國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目為依托開展了700℃超臨界汽輪機材料研究，國內(nèi)三大汽輪機主機廠均參與該項目，并各自承擔了開發(fā)工作。以上技術(shù)前沿所研究的700℃以上高參數(shù)火力發(fā)電技術(shù)進展受制于鎳基材料的成熟度及高成本，發(fā)展受阻，工業(yè)化應用仍有較多問題亟待解決。超超臨界機組技術(shù)繼承性和可行性較高，在目前以及將來一段時間內(nèi)，具有較高的效率和較低的建設(shè)成本，極具性價比。
超低排放循環(huán)流化床燃煤技術(shù)
中國大型燃煤電廠正在推進世界上最嚴格的超低排放標準（NOx<50 mg∙m-3、SO2<35 mg∙m-3），并采用以選擇性催化還原法（SCR）+低溫除塵+石灰石/石膏濕法煙氣脫硫（FGD）+ 濕式電除塵（WESP）的煙氣凈化技術(shù)為核心，以鍋爐低氮燃燒為輔的技術(shù)路線�，F(xiàn)已經(jīng)在80%以上大型燃煤機組加以推廣。因此燃煤污染的控制重心轉(zhuǎn)移到中小燃煤工業(yè)鍋爐和民用散煤上。燃煤工業(yè)鍋爐污染控制采用大型燃煤電站的污染控制技術(shù)路線無論從投資、運行管理水平、運行成本上均有難于克服的障礙。采用以天然氣代煤或電代煤在實施過程中也遇到了天然氣來源、價格、管網(wǎng)配套方面的阻力。循環(huán)流化床（CFB）燃煤鍋爐由于具備劣質(zhì)煤適應性強，燃燒過程中可實現(xiàn)較低的污染排放（NOx<200 mg∙m-3、SO2<200 mg∙m-3），在中國工業(yè)燃煤鍋爐中占有較大比例。但現(xiàn)有循環(huán)流化床燃燒技術(shù)采用流態(tài)優(yōu)化實現(xiàn)爐內(nèi)高效脫硫和低氮燃燒的研究處于探索階段，相關(guān)的流態(tài)化與燃燒，NO形成與降解，脫硫反應的關(guān)聯(lián)機理認識不清。在工程上如何提高物料循環(huán)效率以降低平均循環(huán)物料粒度，以及不同煤種的超低排放等工程關(guān)鍵問題需要解決。中國自20世紀90年代即形成了對循環(huán)流化床燃燒的新理論體系，在過去20年，運用該理論重新設(shè)計了圖譜的水平風速軸設(shè)置計點，發(fā)展了先進的國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐系列產(chǎn)品，直到世界最大容量超臨界600 MW循環(huán)流化床發(fā)電示范工程。國產(chǎn)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)以優(yōu)異的性能占領(lǐng)了中國循環(huán)流化床燃煤鍋爐市場，并逐步打入國外市場。
煤炭資源化分級分質(zhì)利用
基于煤化工的煤氣化、液化技術(shù)是指以煤為主要原料經(jīng)過物理和化學方法將煤炭轉(zhuǎn)為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品的過程。煤氣化、液化的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在資源和市場需求2個方面。從資源情況看，中國中西部地區(qū)的煤炭資源比較豐富，發(fā)展煤氣化和煤液化具有經(jīng)濟效益。從市場需求看，煤化工產(chǎn)品尤其是煤制烯烴、煤制油、天然氣、乙二醇、芳烴等與石化產(chǎn)品一樣具有很大的消費需求，可降低中國經(jīng)濟發(fā)展對石油、天然氣資源的依賴。傳統(tǒng)煤化工將煤全部轉(zhuǎn)化為油氣產(chǎn)品，因煤的氫碳比遠低于石油和天然氣，所以需要高溫、高壓、純氧和高耗水。實際上，煤主要由揮發(fā)分和半焦組成，通過簡單加熱就可以變成可燃氣，而可燃氣的碳氫比與石油天然氣碳氫比相當，易于轉(zhuǎn)化為油氣產(chǎn)品。煤炭資源化分級分質(zhì)利用技術(shù)通過熱解或部分氣化工藝將煤炭所含富氫組分轉(zhuǎn)化為煤氣和焦油，半焦用于燃燒發(fā)電或者其他用途，實現(xiàn)煤的分級轉(zhuǎn)化和分級利用，大幅度提高煤的利用價值。
煤氣化與煤液化
煤氣化及液化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)展進程分析，煤氣化技術(shù)可分為3代。第1代氣化技術(shù)為固定床、移動床氣化技術(shù)，多以塊煤和小顆粒煤為原料制取合成氣，裝置規(guī)模、原料、能耗及環(huán)保的局限性較大；第2代氣化技術(shù)是現(xiàn)階段最具有代表性的改進型流化床和氣流床技術(shù)，其特征是連續(xù)進料及高溫液態(tài)排渣；第3代氣化技術(shù)尚處于小試或中試階段，如煤的催化氣化、煤的加氫氣化、煤的地下氣化、煤的等離子體氣化、煤的太陽能氣化和煤的核能余熱氣化等。目前，中國的煤氣化工藝由老式的美國聯(lián)合氣體改進公司（UGI）爐塊煤間歇氣化迅速向世界最先進的粉煤加壓氣化工藝過渡，同時國內(nèi)自主創(chuàng)新的新型煤氣化技術(shù)也得到快速發(fā)展。據(jù)初步統(tǒng)計，采用國內(nèi)外先進大型潔凈煤氣化技術(shù)已投產(chǎn)和正在建設(shè)的裝置有80多套，50%以上的煤氣化裝置已投產(chǎn)運行。
煤的直接液化（煤變油）法，是以煤為原料，在高溫高壓條件下，通過催化加氫直接液化成烴類化合物，再通過精餾制取汽油、柴油、其他燃料油等成品油。目前，世界各國對煤轉(zhuǎn)化成液體燃料及化工原料的方法研究進展很快。技術(shù)比較成熟的直接液化法有美國氫-煤（H-COAL）法及以兩段催化液化法和氫-煤工藝為基礎(chǔ)提出HTI法、德國新液化工藝（IGOR）法、由日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)機構(gòu)NEDO實施NEDOL法。目前，國外尚未達到煤直接液化工業(yè)生產(chǎn)階段，只有中試生產(chǎn)裝置在運行。中國神華集團煤直接液化工業(yè)化大型工藝支持單元（PSU）裝置生產(chǎn)出合格液體燃料，開創(chuàng)了煤直接液化工業(yè)化生產(chǎn)的先河。煤間接液化法，是將煤通過氣化爐生成的氣化氣轉(zhuǎn)化成合成氣，以合成氣為基礎(chǔ)原料，采用合成工藝路線費-托（F-T）煤液化法轉(zhuǎn)化為烴類化合物，并通過精餾生產(chǎn)出液體燃料和各種化學品，也稱C1化學產(chǎn)品。近幾年，世界上許多國家十分關(guān)注以煤為原料采用魯奇爐、常壓煤粉氣流床氣化爐（K-T爐）、德士古爐等生產(chǎn)氣化氣轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲醇。中國云南大為焦化公司成功實現(xiàn)以焦爐煤氣為原料生產(chǎn)甲醇，目前在中國已有5套裝置投產(chǎn)。
分級分質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)
近年來，國家先后多次發(fā)布相關(guān)規(guī)劃及政策，鼓勵基于熱解過程的煤炭資源化分級分質(zhì)利用技術(shù)的研究開發(fā)及工程示范，旨在促進技術(shù)發(fā)展及推廣應用。目前，基于熱解的煤炭資源化分級分質(zhì)利用工藝主要有油-氣-半焦聯(lián)產(chǎn)工藝和油-氣-熱-電聯(lián)產(chǎn)工藝。油-氣-半焦聯(lián)產(chǎn)工藝通常采用低灰優(yōu)質(zhì)煤，產(chǎn)生油氣同時聯(lián)產(chǎn)大量半焦。半焦通常經(jīng)冷卻外送，主要用于冶煉、化工原料及清潔燃料等。油-氣-熱-電聯(lián)產(chǎn)工藝將煤熱解和半焦燃燒直接耦合，在煤燃燒利用前先通過熱解提取油氣，熱半焦直接送鍋爐燃燒發(fā)電供熱。該工藝燃料適應性廣，同時避免了半焦冷卻、儲存和運輸環(huán)節(jié)，系統(tǒng)熱效率高，被認為是煤炭利用的革命性方向，近年來在國內(nèi)外得到廣泛關(guān)注。國外代表性工藝有日本石川島播磨重工業(yè)（IHI）雙流化床多聯(lián)產(chǎn)工藝、英國克蘭菲爾德大學的油頁巖多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及韓國科學與技術(shù)高等學院的內(nèi)循環(huán)煤氣化燃燒工藝等；國內(nèi)浙江大學、中國科學院、清華大學及國家電網(wǎng)公司北京動力經(jīng)濟研究所等單位開發(fā)了基于移動床、流化床及下行床等的煤熱解燃燒多聯(lián)產(chǎn)工藝。上述工藝已經(jīng)進行了大量實驗室研究，并部分完成了工業(yè)試驗，浙江大學和中國科學院等已完成煤處理量2~40 t/h煤熱解燃燒工業(yè)試驗研究，驗證了該工藝的可行性，具備工業(yè)示范及推廣應用能力。
目前，中國每年用于燃燒利用的煤炭超過25億t耗煤（90%以上為煙煤和褐煤）所含揮發(fā)份可制取相當于3900億m3合成天然氣或3億t石油（2011年中國石油天然氣集團公司進口2.5億t）。如制取清潔燃氣替代現(xiàn)有工業(yè)鍋爐燃煤，可替代目前國內(nèi)的工業(yè)鍋爐燃煤，工業(yè)鍋爐效率由65%提升至85%，節(jié)煤率18%，節(jié)約工業(yè)鍋爐燃煤約1.5億t，年減排83% SO2、39% NOx、83%煙塵、18% CO2。
由此可見，推廣應用煤炭分級轉(zhuǎn)化綜合利用技術(shù)適合中國的國情和特色，充分體現(xiàn)煤炭既是能源又是資源的理念，既可對現(xiàn)有近8億kW燃煤電廠進行分級利用改造，又可適用于新建電廠，可應用于高效清潔發(fā)電、替代工業(yè)鍋爐燃煤、運輸燃料替代和煤化工等領(lǐng)域，對于中國清潔高效煤炭發(fā)電、油氣等資源替代、大幅度節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟等具有重要戰(zhàn)略意義。
燃煤污染物超低排放
中國重點區(qū)域單位面積煤炭消費強度高，散燒煤量大且燃燒效率低、污染治理難度大，導致單位面積污染物排放強度也遠高于全國平均水平及美國、日本等發(fā)達國家水平，發(fā)達國家的大氣污染防治經(jīng)驗可借鑒但是難以復制。京津冀、長三角、珠三角等重點地區(qū)的煤炭消費強度約為全國平均的4.92倍、美國的15.7倍。目前，中國已在大氣污染治理技術(shù)研發(fā)方面取得了顯著的進展，多項關(guān)鍵共性技術(shù)取得突破，有效支撐了各重點行業(yè)大氣污染物排放標準的制定、修訂和實施，減少了主要大氣污染物的排放，并在一定程度上遏制中國空氣質(zhì)量持續(xù)惡化的局面。圍繞當前空氣質(zhì)量改善的需求，針對工業(yè)源、移動源、面源等主要大氣污染源，中國正經(jīng)歷從末端污染控制為主，向全過程污染治理轉(zhuǎn)變，從單一污染物排放控制向多種污染物系統(tǒng)協(xié)同控制轉(zhuǎn)變，從污染物達標排放向深度治理轉(zhuǎn)變，并逐步構(gòu)建源頭削減—過程控制—末端治理的全過程大氣污染治理技術(shù)體系，以支撐實現(xiàn)大氣污染物治理能力的全面提升。
污染物控制
SO2控制方面，發(fā)展了石灰石/石灰-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床法、海水法等脫硫技術(shù)，其中石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)在中國已投運燃煤脫硫機組中占90%以上份額，其脫硫效率一般可達95%以上。針對當前量大面廣的石灰石/石灰-石膏濕法脫硫機組難以滿足環(huán)保新要求的現(xiàn)狀，國內(nèi)外科研單位、環(huán)保骨干企業(yè)等深入研究了濕法煙氣脫硫的強化傳質(zhì)與多種污染物協(xié)同脫除機理，并在50~1000 MW燃煤機組上實現(xiàn)了示范應用，脫硫效率突破了99%，SO2排放濃度可低于20 mg/m3。高效脫硫關(guān)鍵技術(shù)也在鋼鐵燒結(jié)機、玻璃爐窯、垃圾焚燒等行業(yè)得到了推廣應用。
NOx控制方面，發(fā)展了低NOx燃燒技術(shù)、選擇性非催化還原法（SNCR）煙氣脫硝技術(shù)、選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術(shù)和SNCR-SCR耦合脫硝技術(shù)等，其中選擇性催化還原法煙氣脫硝技術(shù)在中國已投運燃煤脫硝機組中占95%以上份額，脫硝效率最高可達90%以上。針對部分機組NOx排放超標，尤其是低負荷下NOx超標現(xiàn)象嚴重，大量廢煙氣脫硝催化劑面臨再生等問題，目前國內(nèi)研究機構(gòu)通過技術(shù)研發(fā)形成了具有高脫硝效率、寬溫度窗口、高抗磨性能的催化劑配方及其活性恢復方法，在含1000 MW等級燃煤機組上也實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化推廣應用，排放濃度可低于50 mg/Nm3；具有自主知識產(chǎn)權(quán)的脫硝催化劑再生改性工藝技術(shù)及裝備，已成功應用于300 MW及1000 MW機組等催化劑再生改性項目，實現(xiàn)NOx高效脫除的協(xié)同控制汞等污染物。
顆粒物控制方面，發(fā)展了靜電除塵、袋式除塵和電袋復合除塵等除塵技術(shù)，其中現(xiàn)有近80%的火電機組安裝了靜電除塵器，而隨著袋式除塵器濾袋材料性能的改善及排放標準的嚴格，袋式除塵器和電袋復合除塵器應用呈上升趨勢。近年來還研發(fā)了濕式靜電除塵、高效凝并、高效供電電源等多種高效除塵關(guān)鍵技術(shù)。PM2.5總捕集效率可達到99%以上，煙塵排放濃度小于5mg/Nm3。
汞等污染物協(xié)同控制方面，脫硫塔前一級除塵裝備本身可協(xié)同控制一部分吸附在顆粒上的Hg、SO3等污染物；而通過對選擇性催化還原法脫硝催化劑配方改性及向煙氣中添加活性組分，可以將大部分單質(zhì)汞氧化成二價汞，以利于在后續(xù)的脫硫塔內(nèi)吸收脫除并固定于脫硫副產(chǎn)物中；而脫硫后的濕式靜電除塵技術(shù)可高效脫除PM2.5的同時，協(xié)同脫除塔后煙氣中攜帶的SO3酸霧、細小漿液滴、汞等多種污染物，脫汞效率可達85%以上，汞排放濃度小于0.002mg/Nm3，SO3酸霧去除效率可達80%以上，能有效解決藍煙/黃煙、“石膏雨”以及汞、霧滴排放等污染新問題。
多種污染物協(xié)同控制
針對單一污染物高效脫除及其他污染物協(xié)同控制技術(shù)上，通過對SO2、NOx、顆粒物、汞等多種污染物高效脫除與協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)的集成開發(fā)，形成了能達到天然氣燃氣輪機排放標準限值要求的燃煤電站超低排放環(huán)保島技術(shù)，其系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。
目前，燃煤電站超低排放技術(shù)正在京津冀魯、長三角、珠三角等重點區(qū)域的燃煤發(fā)電機組和熱電聯(lián)供機組上推廣應用。例如，浙江大學和浙江省能源集團有限公司等單位在完成實驗室試驗的基礎(chǔ)上于2014年5月30日研制成功國內(nèi)首座100萬kW燃煤電站超低排放示范工程，獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎。發(fā)1 kW·h僅增加成本1分錢，并達到天然氣發(fā)電機組的國家標準（表1），被國家能源局授予“國家煤電節(jié)能減排示范電站”稱號。各類工程示范通過不同的減排技術(shù)路線均使燃煤機組煙氣的主要污染物排放濃度達到國家燃氣排放標準限值要求。隨著燃煤發(fā)電機組超低排放示范工程的深入推進，中國煤電行業(yè)將取得革命性進步，可望建成世界最大的清潔高效煤電體系。
固廢及生物質(zhì)與燃煤摻燒發(fā)電
依托現(xiàn)役燃煤高效發(fā)電系統(tǒng)和污染物集中處理設(shè)施的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，通過實施包括城市生活垃圾和污水處理廠、水體污泥等的固體廢棄物和包括農(nóng)作物及其廢棄物、樹木等木質(zhì)纖維素、動物糞便等的生物質(zhì)與煤炭摻燒發(fā)電的方式，破解秸稈田間直接焚燒、污泥和垃圾圍城等難題，克服生物質(zhì)資源能源化利用污染物排放水平高的缺點，增加不需要調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓等配套調(diào)節(jié)措施的優(yōu)質(zhì)可再生能源電力供應，促進電力行業(yè)特別是煤電的低碳清潔發(fā)展。因此，為了促進煤電轉(zhuǎn)型、提高可再生能源消納比例，2016 年國家能源局提出，將在“十三五”期間力推“煤電+生物質(zhì)”“煤電+污泥”“煤電+垃圾”等煤電為主體、其他可再生能源補充的發(fā)電形式。
固廢與燃煤摻燒發(fā)電
隨著中國城市化及人民生活水平不斷提高，城市生活垃圾產(chǎn)量急劇上升。據(jù)統(tǒng)計，目前中國城市生活垃圾總清運量超過2.15億t。城市生活垃圾和污泥是固體廢棄物的重要組成部分，其中含有較為豐富的有機物等可通過焚燒的方式來實現(xiàn)垃圾減量和能源回收。但是垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有大量的二噁英、氯化物、SO2、氮氧化物等污染物，需要單獨配備復雜的煙氣凈化系統(tǒng)才能滿足排放要求，同時傳統(tǒng)垃圾發(fā)電項目還存在投資大、能耗高、凈化效率低等問題，發(fā)電機組效率僅為18%~25%。除此之外，生活垃圾和污泥能量密度相比傳統(tǒng)化石能源較低，且含水量高、成分復雜，直接用于焚燒或燃燒發(fā)電難以保證電力穩(wěn)定供應，會造成經(jīng)濟性較差等問題。由于傳統(tǒng)燃煤電廠發(fā)電效率較高，通過燃煤耦合垃圾發(fā)電技術(shù)可將垃圾焚燒發(fā)電效率提高至30%以上，提效10%左右�？蓪崿F(xiàn)垃圾無害化、減量化、資源化、低成本化的處置，提高垃圾能源化利用效率，降低單位垃圾處理投資成本及運行維護費用。該技術(shù)能夠有效解決傳統(tǒng)垃圾焚燒發(fā)電廠機組發(fā)電效率低、排煙溫度高、飛灰沾污、二噁英等污染物處理成本高等難題。
目前污泥流化床焚燒技術(shù)，可以實現(xiàn)能量回收以及低污染排放，但是污泥中較高的水分含量會導致能量回收效率低。通過開發(fā)污泥干化技術(shù)可以實現(xiàn)對污泥的高效預處理，使其水分含量大幅降低，減少了污泥總量，還有利于污泥的存儲、運輸和利用。污泥干化技術(shù)主要有熱干化、太陽能干化、微波加熱干化、超聲波干化及熱泵干化等。干化后的污泥熱值接近褐煤熱值，通過焚燒可以徹底處理污泥，殺死病原體，最大限度地減少污泥體積，還能回收利用其熱能。因此，污泥干化技術(shù)作為污泥流化床焚燒技術(shù)的預處理工藝，可以有效實現(xiàn)污泥中能量回收和低污染物排放的目標。
生物質(zhì)與燃煤摻燒發(fā)電
生物質(zhì)是一種清潔可再生能源，主要與農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程相關(guān)。中國擁有豐富的生物質(zhì)資源，據(jù)統(tǒng)計，全國農(nóng)林廢棄物總產(chǎn)量約為16億t，包括秸稈、薪柴等，還有大量的人畜糞便，每年生物質(zhì)資源總量折合約為8億t標準煤，如全部利用替代化石能源可減排CO2 16 億t。通過在燃煤機組中摻燒生物質(zhì)燃料，可以有效提高生物質(zhì)燃料的利用率并降低污染物的排放。在摻混燃料中，生物質(zhì)燃料在總灰渣中生物質(zhì)貢獻的灰渣份額較小，因此在金屬表面不易形成堅固的污垢；另一方面，由于燃煤發(fā)電機組煙氣量大，使鍋爐的過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器以及水冷壁等受熱金屬表面得到很好的沖刷，可以減輕生物質(zhì)燃燒后煙氣中的堿金屬及氯的物質(zhì)對金屬的腐蝕。
生物質(zhì)與燃煤摻燒發(fā)電
生物質(zhì)是一種清潔可再生能源，主要與農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程相關(guān)。中國擁有豐富的生物質(zhì)資源，據(jù)統(tǒng)計，全國農(nóng)林廢棄物總產(chǎn)量約為16億t，包括秸稈、薪柴等，還有大量的人畜糞便，每年生物質(zhì)資源總量折合約為8億t標準煤，如全部利用替代化石能源可減排CO2 16 億t。通過在燃煤機組中摻燒生物質(zhì)燃料，可以有效提高生物質(zhì)燃料的利用率并降低污染物的排放。在摻混燃料中，生物質(zhì)燃料在總灰渣中生物質(zhì)貢獻的灰渣份額較小，因此在金屬表面不易形成堅固的污垢；另一方面，由于燃煤發(fā)電機組煙氣量大，使鍋爐的過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器以及水冷壁等受熱金屬表面得到很好的沖刷，可以減輕生物質(zhì)燃燒后煙氣中的堿金屬及氯的物質(zhì)對金屬的腐蝕。
CO2捕集封存及轉(zhuǎn)化
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）最新報告提出，根據(jù)氣候模型研究，為實現(xiàn)全球溫升不超過2℃目標，2030—2050年碳排放必須達到頂峰。目前中國CO2年排放約100億t，短期內(nèi)難以擺脫以化石能源為主體的能源結(jié)構(gòu)，因而亟需開發(fā)低成本的大規(guī)模CO2捕獲、封存與利用技術(shù)。低成本低能耗的大規(guī)模捕獲CO2，并通過礦化等技術(shù)實現(xiàn)碳封存或?qū)⒗锰柲艿瓤稍偕茉磳O2轉(zhuǎn)化為燃料，是減少CO2排放、緩和氣候變化的有效途徑。
CO2捕集
在眾多CO2捕集技術(shù)中，化學吸收法因其捕集效率高和適應性好，是目前最具大規(guī)模捕集CO2潛力的技術(shù)路線之一。近幾年，國內(nèi)外在化學吸收分離燃煤煙氣中CO2研發(fā)方面取得了顯著進展，啟動了一批示范項目，如美國Petra Nova140萬t/年碳捕集和封存（CCS）項目以及華能上海石洞口發(fā)電有限責任公司12萬t/年碳捕集項目等。但燃煤/燃氣煙氣中CO2的濃度低、成分復雜、氣體流量巨大，導致CO2捕集系統(tǒng)投資和運行成本高。新型吸收劑和吸收工藝的研發(fā)，是降低捕集能耗和提高經(jīng)濟性的關(guān)鍵，近年來，國內(nèi)外針對新型吸收劑和吸收工藝已投入數(shù)十億美元開發(fā)新一代碳捕集技術(shù)。日本三菱重工KS系列胺基吸收劑和美國ADA公司胺基吸附材料已能夠?qū)O2捕集能耗從約4 GJ/t CO2降低至3 GJ/t CO2以下。浙江大學、清華大學、中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司等單位長期致力于CO2吸收劑的研究，研發(fā)了混合胺、相變有機胺、離子液體等吸收劑可將CO2 捕集能耗降低至2.5~3 GJ/t CO2。在吸收工藝研究方面，研究人員對強化過程傳質(zhì)、優(yōu)化捕集工藝、開發(fā)超重力反應器、熱泵技術(shù)等進行大量研究，顯示了節(jié)能潛力。
CO2礦化封存及轉(zhuǎn)化利用
CO2礦化作為CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術(shù)的重要發(fā)展方向，有望低能耗、規(guī)�；膶崿F(xiàn)CO2永久安全封存，環(huán)境風險性小。以富鈣鎂的天然礦物為原料礦化固定CO2具有原料豐富，成本低廉的優(yōu)點。目前國內(nèi)外針對其開展了大量研究工作。美國能源部、芬蘭埃博學術(shù)大學等研究了鎂橄欖石、蛇紋石等天然礦物礦化固定CO2工藝路線，凈封存率在30%~50%，成本高達600~1600 美元/t CO2。與天然礦石相比，利用工業(yè)廢棄物固定CO2具有反應活性高，粒度小無需預處理等優(yōu)點，特別是不少固體廢棄物靠近CO2排放源，為CO2礦化封存提供了便利條件。若充分利用中國工業(yè)生產(chǎn)過程伴生大量廢棄礦物進行礦化固定CO2，可實現(xiàn)年處理固廢超過10億t，固定減排CO2超過1億t，具有顯著的經(jīng)濟、環(huán)境效益和市場前景。浙江大學、香港理工大學和湖南大學等研究水泥基膠凝材料與CO2的礦化養(yǎng)護制建材技術(shù)。四川大學以純堿固廢氯化鈣活化天然鉀長石為原料，礦化固化CO2并副產(chǎn)氯化鉀產(chǎn)品，可以有效抵消固碳成本，完成了千t級中試。
利用可再生能源將CO2作為廉價豐富的碳源轉(zhuǎn)化為燃料和化學品是一種極具前景的CO2轉(zhuǎn)化利用技術(shù)。近年來，將CO2清潔高效的轉(zhuǎn)化合成燃料成為學術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點，是能源科學前沿研究中的“圣杯”。CO2是化學性質(zhì)不活潑的分子，需要輸入能量激發(fā)其參與反應，根據(jù)能量輸入轉(zhuǎn)化方式可分為電化學、光催化、熱化學與光熱耦合等。電能轉(zhuǎn)化CO2主要利用電解池-原電池原理，反應在常溫常壓下進行且通過調(diào)節(jié)外偏電壓控制反應速率；光能轉(zhuǎn)化CO2利用光催化材料吸收一定波長的太陽光后產(chǎn)生電子-空穴對誘發(fā)氧化反應與還原反應，實現(xiàn)光能向化學能的轉(zhuǎn)變；熱能轉(zhuǎn)化CO2則通過幾個連續(xù)化學反應實現(xiàn)熱能向化學能的轉(zhuǎn)換；光熱耦合在熱能利用的同時引入光能，實現(xiàn)高品質(zhì)光能與低品質(zhì)熱能分級利用，耦合光能熱能向化學能轉(zhuǎn)化。利用光、電、熱和光熱耦合轉(zhuǎn)化CO2，在實現(xiàn)CO2轉(zhuǎn)化同時產(chǎn)生具有高附加值產(chǎn)品，良好地與現(xiàn)代能源構(gòu)架相匹配，為CO2減排提出了新思路，滿足可持續(xù)的發(fā)展要求。
智慧能源
18世紀60年代以來，世界經(jīng)歷了分別以蒸汽機、電力和計算機為引領(lǐng)的3次產(chǎn)業(yè)革命，每一次產(chǎn)業(yè)革命都使得世界的產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平提高一大步。第4次產(chǎn)業(yè)革命將是以適應文明演進的新趨勢和新要求為目標由智慧能源引領(lǐng)的能源革命。能源革命可以從根本上解決文明前行的動力困擾，實現(xiàn)能源的安全、穩(wěn)定、清潔和永續(xù)利用。美國、歐盟、日本等發(fā)達國家和地區(qū)較早提出了智慧能源網(wǎng)的概念，并開發(fā)了智能電網(wǎng)、智慧城市、智能交通、智能燃氣和智能社區(qū)等新一代概念和技術(shù)，以實現(xiàn)能源的高效低碳利用。進入21世紀后，中國也提出了智慧能源網(wǎng)概念，智能電網(wǎng)建設(shè)工作已經(jīng)全面展開，但相較發(fā)達國家，中國的新能源利用水平還較低，這限制了中國智能電網(wǎng)的發(fā)展。進入社會主義新時代以來，中國能源消費模式不斷創(chuàng)新，智慧能源、多能互補等新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，提供了對多源、異構(gòu)、高維、分布、非確定性的數(shù)據(jù)及流數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理及知識提取的手段，可以使信息創(chuàng)新與能源革命在更高層次上深度融合，實現(xiàn)能源生產(chǎn)模式與消費模式的革命。
智慧電站
智慧能源系統(tǒng)通過智能生產(chǎn)制造、先進超低排放和燃料混燒實現(xiàn)能源高效、清潔、低碳利用。“智慧電站”是以自動化、數(shù)字化、信息化為基礎(chǔ)，綜合應用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等資源，充分發(fā)揮計算機超強的信息處理能力，集成統(tǒng)一的一體化數(shù)據(jù)平臺、一體化管控系統(tǒng)、智能傳感與執(zhí)行、智能控制和優(yōu)化算法、數(shù)據(jù)挖掘以及精細化管理決策等技術(shù)，形成一種具備自趨優(yōu)、自學習、自恢復、自適應、自組織等特征的智能發(fā)電運行控制與管理模式，以實現(xiàn)安全、高效、環(huán)保的運行目標，并具有優(yōu)秀的外界環(huán)境適應能力，是加快構(gòu)建高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色能源生產(chǎn)體系，實現(xiàn)能源與信息深度融合的智慧能源發(fā)展策略的重要一環(huán)。
目前，中國各發(fā)電集團均在積極建設(shè)智慧電廠，樹立樣板工程。其中大唐姜堰智慧電廠是全國首家智慧電廠，其智慧電廠模式共包含五大功能：基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)分析的運行優(yōu)化系統(tǒng)、基于專家系統(tǒng)的三維可視化故障診斷系統(tǒng)、三維數(shù)字化檔案系統(tǒng)和三維可視化智能培訓系統(tǒng)�，F(xiàn)階段中國在“智慧電站”的發(fā)展道路上已具備一定的基礎(chǔ)。第一，現(xiàn)有電廠在數(shù)字化、信息化、自動化等方面達到了較高的水平。第二，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機處理能力得到了極大的提升。第三，中國的發(fā)電裝備制造水平得到快速發(fā)展。目前，國內(nèi)各類發(fā)電企業(yè)均配備了自動控制系統(tǒng)、監(jiān)控信息系統(tǒng)以及管理信息系統(tǒng)等，但其與智能化生產(chǎn)仍存在較大距離。“智能發(fā)電”是一種多學科交叉的高新技術(shù)領(lǐng)域，其并非簡單的數(shù)字化和信息化，而是在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)更高級別的應用及人工智能化。
多能互補
在傳統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)中，不同類型的能源之間具有明顯的供需界限，傳統(tǒng)產(chǎn)能過剩、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性不足、整體效率較低，能源的調(diào)控和利用效率低下，而且無法大規(guī)模接納風能、太陽能等分布式發(fā)電以及電動汽車等柔性負荷。多能互補分布式能源系統(tǒng)能夠?qū)⒎质侥茉聪到y(tǒng)與太陽能光伏、天然氣機組發(fā)電，余熱鍋爐回收等多品種的能源進行聯(lián)合，減少傳統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)的能源消耗，解決風能、太陽能等可再生不連續(xù)的問題，平抑可再生能源出力的波動性。多能互補集成優(yōu)化是能源變革的發(fā)展趨勢，倡導的融合、統(tǒng)一、高效、清潔理念是當今能源革命的方向。多能互補集成系統(tǒng)主要有兩種模式：一是面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統(tǒng)籌開發(fā)、互補利用傳統(tǒng)能源和新能源，實現(xiàn)多能協(xié)同供應和能源綜合梯級利用；二是利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優(yōu)勢，推進風、光、水、火、儲多能互補系統(tǒng)建設(shè)運行。
推進互補集成應用一方面要整合多種新能源發(fā)電技術(shù)，并且針對中國能源資源分布不均的情況進行差別化的重點發(fā)展。另一方面要創(chuàng)新用能的供需方式，提高經(jīng)濟性實現(xiàn)可再生能源的供能更加貼近用戶、就地取能、就近消納。建設(shè)多能互補集成優(yōu)化示范工程是構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源系統(tǒng)的重要任務之一，有利于提高能源供需協(xié)調(diào)能力，推動能源清潔生產(chǎn)和就近消納，減少棄風、棄光、棄水限電，促進可再生能源消納，是提高能源系統(tǒng)綜合效率的重要抓手，對于建設(shè)清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。
結(jié) 論
能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)條件，中國煤多油少氣不足，煤炭是中國的優(yōu)勢資源，儲量最豐富、性價比最高、生產(chǎn)能力最大。煤炭的高效清潔低碳利用仍將是中國能源戰(zhàn)略的重中之重，而且相關(guān)技術(shù)正在朝著有利的方向發(fā)展。在社會主義建設(shè)進入新時代的背景下，應當腳踏實地地做好煤炭高效清潔低碳利用工作，有力推動中國能源生產(chǎn)消費方式革命。
中國當前能源供應主要依靠以煤為主的化石能源體系長期難以改變。為了解決大量燃煤引發(fā)的能源環(huán)境問題，緩解以化石能源為主的能源體系及其粗放式發(fā)展與經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展要求不協(xié)調(diào)的主要矛盾，發(fā)展煤炭高效發(fā)電技術(shù)是中國燃煤領(lǐng)域的長期研究課題。高效燃煤發(fā)電技術(shù)常見發(fā)展方向有兩點，其一通過提高傳統(tǒng)火力發(fā)電參數(shù)，使機組達到超超臨界，發(fā)展高經(jīng)濟性、高效率的高參數(shù)大容量機組；其二在于發(fā)展先進燃煤技術(shù)，減少污染物的排放，緩解燃煤能源供應與環(huán)境的矛盾。
新一代高效燃煤發(fā)電技術(shù)
新一代高效燃煤發(fā)電技術(shù)旨在研究700℃火力發(fā)電成套技術(shù)及電力裝備，是具備工程化應用及國內(nèi)外成套推廣價值的國產(chǎn)自主知識產(chǎn)權(quán)的重大電力裝備技術(shù)，涉及該成套技術(shù)的主機裝備、主要熱力系統(tǒng)、700℃高溫管道材料、關(guān)鍵輔機、智能化集成控制技術(shù)以及所涉及的全部知識產(chǎn)權(quán)管理。20世紀90年代初至2011年，全世界己新建超超臨界機組超過100臺，提高參數(shù)、進一步提高經(jīng)濟性、降低價格性能比、降低單位能量的排放是現(xiàn)今火電汽輪機的發(fā)展方向。目前世界上還沒有主蒸汽溫度700℃的機組，但國內(nèi)外對該能級汽輪機材料的研究啟動較早。歐洲、美國關(guān)于700℃等級超超臨界燃煤發(fā)電機組的研發(fā)工作在20世紀90年代中期就相繼啟動了相關(guān)的大型項目。中國2010年開始啟動國家700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)開發(fā)計劃，并于2010年7月23日成立700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。目前國內(nèi)以“700℃先進超超臨界燃煤發(fā)電主要設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究”的國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目為依托開展了700℃超臨界汽輪機材料研究，國內(nèi)三大汽輪機主機廠均參與該項目，并各自承擔了開發(fā)工作。以上技術(shù)前沿所研究的700℃以上高參數(shù)火力發(fā)電技術(shù)進展受制于鎳基材料的成熟度及高成本，發(fā)展受阻，工業(yè)化應用仍有較多問題亟待解決。超超臨界機組技術(shù)繼承性和可行性較高，在目前以及將來一段時間內(nèi)，具有較高的效率和較低的建設(shè)成本，極具性價比。
超低排放循環(huán)流化床燃煤技術(shù)
中國大型燃煤電廠正在推進世界上最嚴格的超低排放標準（NOx<50 mg∙m-3、SO2<35 mg∙m-3），并采用以選擇性催化還原法（SCR）+低溫除塵+石灰石/石膏濕法煙氣脫硫（FGD）+ 濕式電除塵（WESP）的煙氣凈化技術(shù)為核心，以鍋爐低氮燃燒為輔的技術(shù)路線�，F(xiàn)已經(jīng)在80%以上大型燃煤機組加以推廣。因此燃煤污染的控制重心轉(zhuǎn)移到中小燃煤工業(yè)鍋爐和民用散煤上。燃煤工業(yè)鍋爐污染控制采用大型燃煤電站的污染控制技術(shù)路線無論從投資、運行管理水平、運行成本上均有難于克服的障礙。采用以天然氣代煤或電代煤在實施過程中也遇到了天然氣來源、價格、管網(wǎng)配套方面的阻力。循環(huán)流化床（CFB）燃煤鍋爐由于具備劣質(zhì)煤適應性強，燃燒過程中可實現(xiàn)較低的污染排放（NOx<200 mg∙m-3、SO2<200 mg∙m-3），在中國工業(yè)燃煤鍋爐中占有較大比例。但現(xiàn)有循環(huán)流化床燃燒技術(shù)采用流態(tài)優(yōu)化實現(xiàn)爐內(nèi)高效脫硫和低氮燃燒的研究處于探索階段，相關(guān)的流態(tài)化與燃燒，NO形成與降解，脫硫反應的關(guān)聯(lián)機理認識不清。在工程上如何提高物料循環(huán)效率以降低平均循環(huán)物料粒度，以及不同煤種的超低排放等工程關(guān)鍵問題需要解決。中國自20世紀90年代即形成了對循環(huán)流化床燃燒的新理論體系，在過去20年，運用該理論重新設(shè)計了圖譜的水平風速軸設(shè)置計點，發(fā)展了先進的國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐系列產(chǎn)品，直到世界最大容量超臨界600 MW循環(huán)流化床發(fā)電示范工程。國產(chǎn)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)以優(yōu)異的性能占領(lǐng)了中國循環(huán)流化床燃煤鍋爐市場，并逐步打入國外市場。
煤炭資源化分級分質(zhì)利用
基于煤化工的煤氣化、液化技術(shù)是指以煤為主要原料經(jīng)過物理和化學方法將煤炭轉(zhuǎn)為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品的過程。煤氣化、液化的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在資源和市場需求2個方面。從資源情況看，中國中西部地區(qū)的煤炭資源比較豐富，發(fā)展煤氣化和煤液化具有經(jīng)濟效益。從市場需求看，煤化工產(chǎn)品尤其是煤制烯烴、煤制油、天然氣、乙二醇、芳烴等與石化產(chǎn)品一樣具有很大的消費需求，可降低中國經(jīng)濟發(fā)展對石油、天然氣資源的依賴。傳統(tǒng)煤化工將煤全部轉(zhuǎn)化為油氣產(chǎn)品，因煤的氫碳比遠低于石油和天然氣，所以需要高溫、高壓、純氧和高耗水。實際上，煤主要由揮發(fā)分和半焦組成，通過簡單加熱就可以變成可燃氣，而可燃氣的碳氫比與石油天然氣碳氫比相當，易于轉(zhuǎn)化為油氣產(chǎn)品。煤炭資源化分級分質(zhì)利用技術(shù)通過熱解或部分氣化工藝將煤炭所含富氫組分轉(zhuǎn)化為煤氣和焦油，半焦用于燃燒發(fā)電或者其他用途，實現(xiàn)煤的分級轉(zhuǎn)化和分級利用，大幅度提高煤的利用價值。
煤氣化與煤液化
煤氣化及液化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)展進程分析，煤氣化技術(shù)可分為3代。第1代氣化技術(shù)為固定床、移動床氣化技術(shù)，多以塊煤和小顆粒煤為原料制取合成氣，裝置規(guī)模、原料、能耗及環(huán)保的局限性較大；第2代氣化技術(shù)是現(xiàn)階段最具有代表性的改進型流化床和氣流床技術(shù)，其特征是連續(xù)進料及高溫液態(tài)排渣；第3代氣化技術(shù)尚處于小試或中試階段，如煤的催化氣化、煤的加氫氣化、煤的地下氣化、煤的等離子體氣化、煤的太陽能氣化和煤的核能余熱氣化等。目前，中國的煤氣化工藝由老式的美國聯(lián)合氣體改進公司（UGI）爐塊煤間歇氣化迅速向世界最先進的粉煤加壓氣化工藝過渡，同時國內(nèi)自主創(chuàng)新的新型煤氣化技術(shù)也得到快速發(fā)展。據(jù)初步統(tǒng)計，采用國內(nèi)外先進大型潔凈煤氣化技術(shù)已投產(chǎn)和正在建設(shè)的裝置有80多套，50%以上的煤氣化裝置已投產(chǎn)運行。
煤的直接液化（煤變油）法，是以煤為原料，在高溫高壓條件下，通過催化加氫直接液化成烴類化合物，再通過精餾制取汽油、柴油、其他燃料油等成品油。目前，世界各國對煤轉(zhuǎn)化成液體燃料及化工原料的方法研究進展很快。技術(shù)比較成熟的直接液化法有美國氫-煤（H-COAL）法及以兩段催化液化法和氫-煤工藝為基礎(chǔ)提出HTI法、德國新液化工藝（IGOR）法、由日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)機構(gòu)NEDO實施NEDOL法。目前，國外尚未達到煤直接液化工業(yè)生產(chǎn)階段，只有中試生產(chǎn)裝置在運行。中國神華集團煤直接液化工業(yè)化大型工藝支持單元（PSU）裝置生產(chǎn)出合格液體燃料，開創(chuàng)了煤直接液化工業(yè)化生產(chǎn)的先河。煤間接液化法，是將煤通過氣化爐生成的氣化氣轉(zhuǎn)化成合成氣，以合成氣為基礎(chǔ)原料，采用合成工藝路線費-托（F-T）煤液化法轉(zhuǎn)化為烴類化合物，并通過精餾生產(chǎn)出液體燃料和各種化學品，也稱C1化學產(chǎn)品。近幾年，世界上許多國家十分關(guān)注以煤為原料采用魯奇爐、常壓煤粉氣流床氣化爐（K-T爐）、德士古爐等生產(chǎn)氣化氣轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲醇。中國云南大為焦化公司成功實現(xiàn)以焦爐煤氣為原料生產(chǎn)甲醇，目前在中國已有5套裝置投產(chǎn)。
分級分質(zhì)多聯(lián)產(chǎn)
近年來，國家先后多次發(fā)布相關(guān)規(guī)劃及政策，鼓勵基于熱解過程的煤炭資源化分級分質(zhì)利用技術(shù)的研究開發(fā)及工程示范，旨在促進技術(shù)發(fā)展及推廣應用。目前，基于熱解的煤炭資源化分級分質(zhì)利用工藝主要有油-氣-半焦聯(lián)產(chǎn)工藝和油-氣-熱-電聯(lián)產(chǎn)工藝。油-氣-半焦聯(lián)產(chǎn)工藝通常采用低灰優(yōu)質(zhì)煤，產(chǎn)生油氣同時聯(lián)產(chǎn)大量半焦。半焦通常經(jīng)冷卻外送，主要用于冶煉、化工原料及清潔燃料等。油-氣-熱-電聯(lián)產(chǎn)工藝將煤熱解和半焦燃燒直接耦合，在煤燃燒利用前先通過熱解提取油氣，熱半焦直接送鍋爐燃燒發(fā)電供熱。該工藝燃料適應性廣，同時避免了半焦冷卻、儲存和運輸環(huán)節(jié)，系統(tǒng)熱效率高，被認為是煤炭利用的革命性方向，近年來在國內(nèi)外得到廣泛關(guān)注。國外代表性工藝有日本石川島播磨重工業(yè)（IHI）雙流化床多聯(lián)產(chǎn)工藝、英國克蘭菲爾德大學的油頁巖多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)及韓國科學與技術(shù)高等學院的內(nèi)循環(huán)煤氣化燃燒工藝等；國內(nèi)浙江大學、中國科學院、清華大學及國家電網(wǎng)公司北京動力經(jīng)濟研究所等單位開發(fā)了基于移動床、流化床及下行床等的煤熱解燃燒多聯(lián)產(chǎn)工藝。上述工藝已經(jīng)進行了大量實驗室研究，并部分完成了工業(yè)試驗，浙江大學和中國科學院等已完成煤處理量2~40 t/h煤熱解燃燒工業(yè)試驗研究，驗證了該工藝的可行性，具備工業(yè)示范及推廣應用能力。
目前，中國每年用于燃燒利用的煤炭超過25億t耗煤（90%以上為煙煤和褐煤）所含揮發(fā)份可制取相當于3900億m3合成天然氣或3億t石油（2011年中國石油天然氣集團公司進口2.5億t）。如制取清潔燃氣替代現(xiàn)有工業(yè)鍋爐燃煤，可替代目前國內(nèi)的工業(yè)鍋爐燃煤，工業(yè)鍋爐效率由65%提升至85%，節(jié)煤率18%，節(jié)約工業(yè)鍋爐燃煤約1.5億t，年減排83% SO2、39% NOx、83%煙塵、18% CO2。
由此可見，推廣應用煤炭分級轉(zhuǎn)化綜合利用技術(shù)適合中國的國情和特色，充分體現(xiàn)煤炭既是能源又是資源的理念，既可對現(xiàn)有近8億kW燃煤電廠進行分級利用改造，又可適用于新建電廠，可應用于高效清潔發(fā)電、替代工業(yè)鍋爐燃煤、運輸燃料替代和煤化工等領(lǐng)域，對于中國清潔高效煤炭發(fā)電、油氣等資源替代、大幅度節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟等具有重要戰(zhàn)略意義。
燃煤污染物超低排放
中國重點區(qū)域單位面積煤炭消費強度高，散燒煤量大且燃燒效率低、污染治理難度大，導致單位面積污染物排放強度也遠高于全國平均水平及美國、日本等發(fā)達國家水平，發(fā)達國家的大氣污染防治經(jīng)驗可借鑒但是難以復制。京津冀、長三角、珠三角等重點地區(qū)的煤炭消費強度約為全國平均的4.92倍、美國的15.7倍。目前，中國已在大氣污染治理技術(shù)研發(fā)方面取得了顯著的進展，多項關(guān)鍵共性技術(shù)取得突破，有效支撐了各重點行業(yè)大氣污染物排放標準的制定、修訂和實施，減少了主要大氣污染物的排放，并在一定程度上遏制中國空氣質(zhì)量持續(xù)惡化的局面。圍繞當前空氣質(zhì)量改善的需求，針對工業(yè)源、移動源、面源等主要大氣污染源，中國正經(jīng)歷從末端污染控制為主，向全過程污染治理轉(zhuǎn)變，從單一污染物排放控制向多種污染物系統(tǒng)協(xié)同控制轉(zhuǎn)變，從污染物達標排放向深度治理轉(zhuǎn)變，并逐步構(gòu)建源頭削減—過程控制—末端治理的全過程大氣污染治理技術(shù)體系，以支撐實現(xiàn)大氣污染物治理能力的全面提升。
污染物控制
SO2控制方面，發(fā)展了石灰石/石灰-石膏濕法、煙氣循環(huán)流化床法、海水法等脫硫技術(shù)，其中石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)在中國已投運燃煤脫硫機組中占90%以上份額，其脫硫效率一般可達95%以上。針對當前量大面廣的石灰石/石灰-石膏濕法脫硫機組難以滿足環(huán)保新要求的現(xiàn)狀，國內(nèi)外科研單位、環(huán)保骨干企業(yè)等深入研究了濕法煙氣脫硫的強化傳質(zhì)與多種污染物協(xié)同脫除機理，并在50~1000 MW燃煤機組上實現(xiàn)了示范應用，脫硫效率突破了99%，SO2排放濃度可低于20 mg/m3。高效脫硫關(guān)鍵技術(shù)也在鋼鐵燒結(jié)機、玻璃爐窯、垃圾焚燒等行業(yè)得到了推廣應用。
NOx控制方面，發(fā)展了低NOx燃燒技術(shù)、選擇性非催化還原法（SNCR）煙氣脫硝技術(shù)、選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術(shù)和SNCR-SCR耦合脫硝技術(shù)等，其中選擇性催化還原法煙氣脫硝技術(shù)在中國已投運燃煤脫硝機組中占95%以上份額，脫硝效率最高可達90%以上。針對部分機組NOx排放超標，尤其是低負荷下NOx超標現(xiàn)象嚴重，大量廢煙氣脫硝催化劑面臨再生等問題，目前國內(nèi)研究機構(gòu)通過技術(shù)研發(fā)形成了具有高脫硝效率、寬溫度窗口、高抗磨性能的催化劑配方及其活性恢復方法，在含1000 MW等級燃煤機組上也實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化推廣應用，排放濃度可低于50 mg/Nm3；具有自主知識產(chǎn)權(quán)的脫硝催化劑再生改性工藝技術(shù)及裝備，已成功應用于300 MW及1000 MW機組等催化劑再生改性項目，實現(xiàn)NOx高效脫除的協(xié)同控制汞等污染物。
顆粒物控制方面，發(fā)展了靜電除塵、袋式除塵和電袋復合除塵等除塵技術(shù)，其中現(xiàn)有近80%的火電機組安裝了靜電除塵器，而隨著袋式除塵器濾袋材料性能的改善及排放標準的嚴格，袋式除塵器和電袋復合除塵器應用呈上升趨勢。近年來還研發(fā)了濕式靜電除塵、高效凝并、高效供電電源等多種高效除塵關(guān)鍵技術(shù)。PM2.5總捕集效率可達到99%以上，煙塵排放濃度小于5mg/Nm3。
汞等污染物協(xié)同控制方面，脫硫塔前一級除塵裝備本身可協(xié)同控制一部分吸附在顆粒上的Hg、SO3等污染物；而通過對選擇性催化還原法脫硝催化劑配方改性及向煙氣中添加活性組分，可以將大部分單質(zhì)汞氧化成二價汞，以利于在后續(xù)的脫硫塔內(nèi)吸收脫除并固定于脫硫副產(chǎn)物中；而脫硫后的濕式靜電除塵技術(shù)可高效脫除PM2.5的同時，協(xié)同脫除塔后煙氣中攜帶的SO3酸霧、細小漿液滴、汞等多種污染物，脫汞效率可達85%以上，汞排放濃度小于0.002mg/Nm3，SO3酸霧去除效率可達80%以上，能有效解決藍煙/黃煙、“石膏雨”以及汞、霧滴排放等污染新問題。
多種污染物協(xié)同控制
針對單一污染物高效脫除及其他污染物協(xié)同控制技術(shù)上，通過對SO2、NOx、顆粒物、汞等多種污染物高效脫除與協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)的集成開發(fā)，形成了能達到天然氣燃氣輪機排放標準限值要求的燃煤電站超低排放環(huán)保島技術(shù)，其系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。
目前，燃煤電站超低排放技術(shù)正在京津冀魯、長三角、珠三角等重點區(qū)域的燃煤發(fā)電機組和熱電聯(lián)供機組上推廣應用。例如，浙江大學和浙江省能源集團有限公司等單位在完成實驗室試驗的基礎(chǔ)上于2014年5月30日研制成功國內(nèi)首座100萬kW燃煤電站超低排放示范工程，獲國家技術(shù)發(fā)明一等獎。發(fā)1 kW·h僅增加成本1分錢，并達到天然氣發(fā)電機組的國家標準（表1），被國家能源局授予“國家煤電節(jié)能減排示范電站”稱號。各類工程示范通過不同的減排技術(shù)路線均使燃煤機組煙氣的主要污染物排放濃度達到國家燃氣排放標準限值要求。隨著燃煤發(fā)電機組超低排放示范工程的深入推進，中國煤電行業(yè)將取得革命性進步，可望建成世界最大的清潔高效煤電體系。
固廢及生物質(zhì)與燃煤摻燒發(fā)電
依托現(xiàn)役燃煤高效發(fā)電系統(tǒng)和污染物集中處理設(shè)施的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，通過實施包括城市生活垃圾和污水處理廠、水體污泥等的固體廢棄物和包括農(nóng)作物及其廢棄物、樹木等木質(zhì)纖維素、動物糞便等的生物質(zhì)與煤炭摻燒發(fā)電的方式，破解秸稈田間直接焚燒、污泥和垃圾圍城等難題，克服生物質(zhì)資源能源化利用污染物排放水平高的缺點，增加不需要調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓等配套調(diào)節(jié)措施的優(yōu)質(zhì)可再生能源電力供應，促進電力行業(yè)特別是煤電的低碳清潔發(fā)展。因此，為了促進煤電轉(zhuǎn)型、提高可再生能源消納比例，2016 年國家能源局提出，將在“十三五”期間力推“煤電+生物質(zhì)”“煤電+污泥”“煤電+垃圾”等煤電為主體、其他可再生能源補充的發(fā)電形式。
固廢與燃煤摻燒發(fā)電
隨著中國城市化及人民生活水平不斷提高，城市生活垃圾產(chǎn)量急劇上升。據(jù)統(tǒng)計，目前中國城市生活垃圾總清運量超過2.15億t。城市生活垃圾和污泥是固體廢棄物的重要組成部分，其中含有較為豐富的有機物等可通過焚燒的方式來實現(xiàn)垃圾減量和能源回收。但是垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有大量的二噁英、氯化物、SO2、氮氧化物等污染物，需要單獨配備復雜的煙氣凈化系統(tǒng)才能滿足排放要求，同時傳統(tǒng)垃圾發(fā)電項目還存在投資大、能耗高、凈化效率低等問題，發(fā)電機組效率僅為18%~25%。除此之外，生活垃圾和污泥能量密度相比傳統(tǒng)化石能源較低，且含水量高、成分復雜，直接用于焚燒或燃燒發(fā)電難以保證電力穩(wěn)定供應，會造成經(jīng)濟性較差等問題。由于傳統(tǒng)燃煤電廠發(fā)電效率較高，通過燃煤耦合垃圾發(fā)電技術(shù)可將垃圾焚燒發(fā)電效率提高至30%以上，提效10%左右�？蓪崿F(xiàn)垃圾無害化、減量化、資源化、低成本化的處置，提高垃圾能源化利用效率，降低單位垃圾處理投資成本及運行維護費用。該技術(shù)能夠有效解決傳統(tǒng)垃圾焚燒發(fā)電廠機組發(fā)電效率低、排煙溫度高、飛灰沾污、二噁英等污染物處理成本高等難題。
目前污泥流化床焚燒技術(shù)，可以實現(xiàn)能量回收以及低污染排放，但是污泥中較高的水分含量會導致能量回收效率低。通過開發(fā)污泥干化技術(shù)可以實現(xiàn)對污泥的高效預處理，使其水分含量大幅降低，減少了污泥總量，還有利于污泥的存儲、運輸和利用。污泥干化技術(shù)主要有熱干化、太陽能干化、微波加熱干化、超聲波干化及熱泵干化等。干化后的污泥熱值接近褐煤熱值，通過焚燒可以徹底處理污泥，殺死病原體，最大限度地減少污泥體積，還能回收利用其熱能。因此，污泥干化技術(shù)作為污泥流化床焚燒技術(shù)的預處理工藝，可以有效實現(xiàn)污泥中能量回收和低污染物排放的目標。
生物質(zhì)與燃煤摻燒發(fā)電
生物質(zhì)是一種清潔可再生能源，主要與農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程相關(guān)。中國擁有豐富的生物質(zhì)資源，據(jù)統(tǒng)計，全國農(nóng)林廢棄物總產(chǎn)量約為16億t，包括秸稈、薪柴等，還有大量的人畜糞便，每年生物質(zhì)資源總量折合約為8億t標準煤，如全部利用替代化石能源可減排CO2 16 億t。通過在燃煤機組中摻燒生物質(zhì)燃料，可以有效提高生物質(zhì)燃料的利用率并降低污染物的排放。在摻混燃料中，生物質(zhì)燃料在總灰渣中生物質(zhì)貢獻的灰渣份額較小，因此在金屬表面不易形成堅固的污垢；另一方面，由于燃煤發(fā)電機組煙氣量大，使鍋爐的過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器以及水冷壁等受熱金屬表面得到很好的沖刷，可以減輕生物質(zhì)燃燒后煙氣中的堿金屬及氯的物質(zhì)對金屬的腐蝕。
生物質(zhì)與燃煤摻燒發(fā)電
生物質(zhì)是一種清潔可再生能源，主要與農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程相關(guān)。中國擁有豐富的生物質(zhì)資源，據(jù)統(tǒng)計，全國農(nóng)林廢棄物總產(chǎn)量約為16億t，包括秸稈、薪柴等，還有大量的人畜糞便，每年生物質(zhì)資源總量折合約為8億t標準煤，如全部利用替代化石能源可減排CO2 16 億t。通過在燃煤機組中摻燒生物質(zhì)燃料，可以有效提高生物質(zhì)燃料的利用率并降低污染物的排放。在摻混燃料中，生物質(zhì)燃料在總灰渣中生物質(zhì)貢獻的灰渣份額較小，因此在金屬表面不易形成堅固的污垢；另一方面，由于燃煤發(fā)電機組煙氣量大，使鍋爐的過熱器、再熱器、省煤器、空氣預熱器以及水冷壁等受熱金屬表面得到很好的沖刷，可以減輕生物質(zhì)燃燒后煙氣中的堿金屬及氯的物質(zhì)對金屬的腐蝕。
CO2捕集封存及轉(zhuǎn)化
聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）最新報告提出，根據(jù)氣候模型研究，為實現(xiàn)全球溫升不超過2℃目標，2030—2050年碳排放必須達到頂峰。目前中國CO2年排放約100億t，短期內(nèi)難以擺脫以化石能源為主體的能源結(jié)構(gòu)，因而亟需開發(fā)低成本的大規(guī)模CO2捕獲、封存與利用技術(shù)。低成本低能耗的大規(guī)模捕獲CO2，并通過礦化等技術(shù)實現(xiàn)碳封存或?qū)⒗锰柲艿瓤稍偕茉磳O2轉(zhuǎn)化為燃料，是減少CO2排放、緩和氣候變化的有效途徑。
CO2捕集
在眾多CO2捕集技術(shù)中，化學吸收法因其捕集效率高和適應性好，是目前最具大規(guī)模捕集CO2潛力的技術(shù)路線之一。近幾年，國內(nèi)外在化學吸收分離燃煤煙氣中CO2研發(fā)方面取得了顯著進展，啟動了一批示范項目，如美國Petra Nova140萬t/年碳捕集和封存（CCS）項目以及華能上海石洞口發(fā)電有限責任公司12萬t/年碳捕集項目等。但燃煤/燃氣煙氣中CO2的濃度低、成分復雜、氣體流量巨大，導致CO2捕集系統(tǒng)投資和運行成本高。新型吸收劑和吸收工藝的研發(fā)，是降低捕集能耗和提高經(jīng)濟性的關(guān)鍵，近年來，國內(nèi)外針對新型吸收劑和吸收工藝已投入數(shù)十億美元開發(fā)新一代碳捕集技術(shù)。日本三菱重工KS系列胺基吸收劑和美國ADA公司胺基吸附材料已能夠?qū)O2捕集能耗從約4 GJ/t CO2降低至3 GJ/t CO2以下。浙江大學、清華大學、中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司等單位長期致力于CO2吸收劑的研究，研發(fā)了混合胺、相變有機胺、離子液體等吸收劑可將CO2 捕集能耗降低至2.5~3 GJ/t CO2。在吸收工藝研究方面，研究人員對強化過程傳質(zhì)、優(yōu)化捕集工藝、開發(fā)超重力反應器、熱泵技術(shù)等進行大量研究，顯示了節(jié)能潛力。
CO2礦化封存及轉(zhuǎn)化利用
CO2礦化作為CCUS（碳捕獲、利用與封存）技術(shù)的重要發(fā)展方向，有望低能耗、規(guī)�；膶崿F(xiàn)CO2永久安全封存，環(huán)境風險性小。以富鈣鎂的天然礦物為原料礦化固定CO2具有原料豐富，成本低廉的優(yōu)點。目前國內(nèi)外針對其開展了大量研究工作。美國能源部、芬蘭埃博學術(shù)大學等研究了鎂橄欖石、蛇紋石等天然礦物礦化固定CO2工藝路線，凈封存率在30%~50%，成本高達600~1600 美元/t CO2。與天然礦石相比，利用工業(yè)廢棄物固定CO2具有反應活性高，粒度小無需預處理等優(yōu)點，特別是不少固體廢棄物靠近CO2排放源，為CO2礦化封存提供了便利條件。若充分利用中國工業(yè)生產(chǎn)過程伴生大量廢棄礦物進行礦化固定CO2，可實現(xiàn)年處理固廢超過10億t，固定減排CO2超過1億t，具有顯著的經(jīng)濟、環(huán)境效益和市場前景。浙江大學、香港理工大學和湖南大學等研究水泥基膠凝材料與CO2的礦化養(yǎng)護制建材技術(shù)。四川大學以純堿固廢氯化鈣活化天然鉀長石為原料，礦化固化CO2并副產(chǎn)氯化鉀產(chǎn)品，可以有效抵消固碳成本，完成了千t級中試。
利用可再生能源將CO2作為廉價豐富的碳源轉(zhuǎn)化為燃料和化學品是一種極具前景的CO2轉(zhuǎn)化利用技術(shù)。近年來，將CO2清潔高效的轉(zhuǎn)化合成燃料成為學術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點，是能源科學前沿研究中的“圣杯”。CO2是化學性質(zhì)不活潑的分子，需要輸入能量激發(fā)其參與反應，根據(jù)能量輸入轉(zhuǎn)化方式可分為電化學、光催化、熱化學與光熱耦合等。電能轉(zhuǎn)化CO2主要利用電解池-原電池原理，反應在常溫常壓下進行且通過調(diào)節(jié)外偏電壓控制反應速率；光能轉(zhuǎn)化CO2利用光催化材料吸收一定波長的太陽光后產(chǎn)生電子-空穴對誘發(fā)氧化反應與還原反應，實現(xiàn)光能向化學能的轉(zhuǎn)變；熱能轉(zhuǎn)化CO2則通過幾個連續(xù)化學反應實現(xiàn)熱能向化學能的轉(zhuǎn)換；光熱耦合在熱能利用的同時引入光能，實現(xiàn)高品質(zhì)光能與低品質(zhì)熱能分級利用，耦合光能熱能向化學能轉(zhuǎn)化。利用光、電、熱和光熱耦合轉(zhuǎn)化CO2，在實現(xiàn)CO2轉(zhuǎn)化同時產(chǎn)生具有高附加值產(chǎn)品，良好地與現(xiàn)代能源構(gòu)架相匹配，為CO2減排提出了新思路，滿足可持續(xù)的發(fā)展要求。
智慧能源
18世紀60年代以來，世界經(jīng)歷了分別以蒸汽機、電力和計算機為引領(lǐng)的3次產(chǎn)業(yè)革命，每一次產(chǎn)業(yè)革命都使得世界的產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平提高一大步。第4次產(chǎn)業(yè)革命將是以適應文明演進的新趨勢和新要求為目標由智慧能源引領(lǐng)的能源革命。能源革命可以從根本上解決文明前行的動力困擾，實現(xiàn)能源的安全、穩(wěn)定、清潔和永續(xù)利用。美國、歐盟、日本等發(fā)達國家和地區(qū)較早提出了智慧能源網(wǎng)的概念，并開發(fā)了智能電網(wǎng)、智慧城市、智能交通、智能燃氣和智能社區(qū)等新一代概念和技術(shù)，以實現(xiàn)能源的高效低碳利用。進入21世紀后，中國也提出了智慧能源網(wǎng)概念，智能電網(wǎng)建設(shè)工作已經(jīng)全面展開，但相較發(fā)達國家，中國的新能源利用水平還較低，這限制了中國智能電網(wǎng)的發(fā)展。進入社會主義新時代以來，中國能源消費模式不斷創(chuàng)新，智慧能源、多能互補等新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，提供了對多源、異構(gòu)、高維、分布、非確定性的數(shù)據(jù)及流數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理及知識提取的手段，可以使信息創(chuàng)新與能源革命在更高層次上深度融合，實現(xiàn)能源生產(chǎn)模式與消費模式的革命。
智慧電站
智慧能源系統(tǒng)通過智能生產(chǎn)制造、先進超低排放和燃料混燒實現(xiàn)能源高效、清潔、低碳利用。“智慧電站”是以自動化、數(shù)字化、信息化為基礎(chǔ)，綜合應用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等資源，充分發(fā)揮計算機超強的信息處理能力，集成統(tǒng)一的一體化數(shù)據(jù)平臺、一體化管控系統(tǒng)、智能傳感與執(zhí)行、智能控制和優(yōu)化算法、數(shù)據(jù)挖掘以及精細化管理決策等技術(shù)，形成一種具備自趨優(yōu)、自學習、自恢復、自適應、自組織等特征的智能發(fā)電運行控制與管理模式，以實現(xiàn)安全、高效、環(huán)保的運行目標，并具有優(yōu)秀的外界環(huán)境適應能力，是加快構(gòu)建高效、清潔、低碳、循環(huán)的綠色能源生產(chǎn)體系，實現(xiàn)能源與信息深度融合的智慧能源發(fā)展策略的重要一環(huán)。
目前，中國各發(fā)電集團均在積極建設(shè)智慧電廠，樹立樣板工程。其中大唐姜堰智慧電廠是全國首家智慧電廠，其智慧電廠模式共包含五大功能：基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的安全生產(chǎn)管理系統(tǒng)、基于大數(shù)據(jù)分析的運行優(yōu)化系統(tǒng)、基于專家系統(tǒng)的三維可視化故障診斷系統(tǒng)、三維數(shù)字化檔案系統(tǒng)和三維可視化智能培訓系統(tǒng)�，F(xiàn)階段中國在“智慧電站”的發(fā)展道路上已具備一定的基礎(chǔ)。第一，現(xiàn)有電廠在數(shù)字化、信息化、自動化等方面達到了較高的水平。第二，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機處理能力得到了極大的提升。第三，中國的發(fā)電裝備制造水平得到快速發(fā)展。目前，國內(nèi)各類發(fā)電企業(yè)均配備了自動控制系統(tǒng)、監(jiān)控信息系統(tǒng)以及管理信息系統(tǒng)等，但其與智能化生產(chǎn)仍存在較大距離。“智能發(fā)電”是一種多學科交叉的高新技術(shù)領(lǐng)域，其并非簡單的數(shù)字化和信息化，而是在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)更高級別的應用及人工智能化。
多能互補
在傳統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)中，不同類型的能源之間具有明顯的供需界限，傳統(tǒng)產(chǎn)能過剩、系統(tǒng)協(xié)調(diào)性不足、整體效率較低，能源的調(diào)控和利用效率低下，而且無法大規(guī)模接納風能、太陽能等分布式發(fā)電以及電動汽車等柔性負荷。多能互補分布式能源系統(tǒng)能夠?qū)⒎质侥茉聪到y(tǒng)與太陽能光伏、天然氣機組發(fā)電，余熱鍋爐回收等多品種的能源進行聯(lián)合，減少傳統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)的能源消耗，解決風能、太陽能等可再生不連續(xù)的問題，平抑可再生能源出力的波動性。多能互補集成優(yōu)化是能源變革的發(fā)展趨勢，倡導的融合、統(tǒng)一、高效、清潔理念是當今能源革命的方向。多能互補集成系統(tǒng)主要有兩種模式：一是面向終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，因地制宜、統(tǒng)籌開發(fā)、互補利用傳統(tǒng)能源和新能源，實現(xiàn)多能協(xié)同供應和能源綜合梯級利用；二是利用大型綜合能源基地風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優(yōu)勢，推進風、光、水、火、儲多能互補系統(tǒng)建設(shè)運行。
推進互補集成應用一方面要整合多種新能源發(fā)電技術(shù)，并且針對中國能源資源分布不均的情況進行差別化的重點發(fā)展。另一方面要創(chuàng)新用能的供需方式，提高經(jīng)濟性實現(xiàn)可再生能源的供能更加貼近用戶、就地取能、就近消納。建設(shè)多能互補集成優(yōu)化示范工程是構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源系統(tǒng)的重要任務之一，有利于提高能源供需協(xié)調(diào)能力，推動能源清潔生產(chǎn)和就近消納，減少棄風、棄光、棄水限電，促進可再生能源消納，是提高能源系統(tǒng)綜合效率的重要抓手，對于建設(shè)清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的戰(zhàn)略意義。
結(jié) 論
能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)條件，中國煤多油少氣不足，煤炭是中國的優(yōu)勢資源，儲量最豐富、性價比最高、生產(chǎn)能力最大。煤炭的高效清潔低碳利用仍將是中國能源戰(zhàn)略的重中之重，而且相關(guān)技術(shù)正在朝著有利的方向發(fā)展。在社會主義建設(shè)進入新時代的背景下，應當腳踏實地地做好煤炭高效清潔低碳利用工作，有力推動中國能源生產(chǎn)消費方式革命。
