为什么在今天的中国,火电仍能占据约一半的发电比例?

by , at 13 July 2020, tags : 火电 发电 核电 光伏 调峰 点击纠错 点击删除
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知乎用户 知乎用户 发表于 7/5/2017

受邀请了,就来说一下。我是做新能源规划和设计的,这是利益相关,先澄清一下。

首先确立一个技术人员常常忽视的观念:在工程领域,技术不是问题,成本才是。这里的成本不止是直接投入的金钱,也包括社会所承担的隐形成本—虽然有时候这些隐性成本不太好计算。

比如,现在要修一条路,为什么总是绕着山脚走,让司机们开着十分不爽?事实上我们完全有能力把山整个炸平在移走,修一条大家行车无比畅快的笔直道路,只是这样做可能要花上百亿,而绕山走可能只需要花几千万,还要考虑炸山引起的潜在生态破坏。

由于:“炸平大山的成本 +因为炸山导致的生态成本“ > ”绕山脚修路成本+因为绕路而产生的额外社会成本,包括油耗、警示牌、事故等+因为绕山修路导致的生态成本”,所以我们最终选择绕山,而不是直接炸平。

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说明这个原则后,我们再来说题主的问题。

发电是一个成熟的行业,本质上不存在技术问题,而仅涉及成本。

由于广义的火电包括燃油、燃煤、燃气、然生物质固体等众多类别,我们假设这里的火电仅指燃煤火电。

我国是一个煤炭资源十分丰富的国家,而且相当多的煤炭品质较好。所以燃煤发电是一个显而易见的经济选择,即使加上脱硫脱硝电除尘,绝大多数省的火电上网电价依然可以控制在0.25~0.45元/度之间,如此低的价格仅次于大型水电。而一直被很多技术人士看好的核电,其核准的电价反而为0.43元/度,超过绝大多数省份的火电电价。

另一方面,火电具有优异的调峰性能,电力的供需需要实时的平衡,但是我们需要保证大家时时刻刻都能用电,不能随便的拉闸限电。所以只能通过调节发电厂的发电量来维持系统的稳定。正如高票答案所说,没风、阴天、没水的时候怎么办?核电调峰性能不太好,只能依靠火电来调节。那么如果不用火电呢?技术角度当然有解决的办法,比如上超大规模的储能、上超级多的抽水蓄能电站,上大量的燃气轮机来补充—但是无一例外,都会出现成本巨大,电价贵的要死的情况。(为了避免误解,我要提一下,火电调峰好,是相对于新能源来说的,调峰最好当然是带库区的水电…..但是水电不够嘛)

电力作为大工业生产的基础能源,如果电价贵的要死,那么我们生活中的一切价格都会出现大幅的涨价,大家一夜回到解放前。

那么取代火电的好处是什么呢?首先,也许能降低一点点污染—大型火电的污染已经很小了。其次,能减少不少碳排放(脱硫脱硝电除尘不包括二氧化碳,二氧化碳不算是污染物,但是算温室气体),这取决于你是否相信碳排放导致了全球气候变化威胁我们的生存,我个人对此没有深入研究,不予置评。最后,煤炭是有限的,可以做化工原料,白白烧掉,从长远来看是很可惜的,对资源不算是优化配置。

我们真的会为了以上这些好处,付出价格大幅上涨的代价吗?不管你们愿不愿意,反正我一个搞新能源的都不愿意。

这就是为什么火电依然在中国占大比例的原因:**丰富的资源,相对较好的性能,让火电在我国拥有无可比拟的成本优势。**由于我国水电储量不能满足全国的用电需求,火电在可预见的未来,依然会拥有十分重要的地位。

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以上算是对火电的支持,再来说说被很多人诟病的风电和光伏。

风电和光伏发电几乎不消耗任何的资源,没有任何碳排放,光伏还可以很灵活的做成很小的系统,用于偏远地区,这是它们的优势。而被人诟病,主要是高昂的补贴、不稳定的出力和光伏生产过程中的高耗能和污染。

1、关于补贴。几乎所有的新兴技术一定需要社会力量的支持,否则新兴技术缺乏成熟产业链,不太可能和完全成型的传统行业相竞争。这种支持可能是风投、企业自身的研发,当然也可以是政府补贴。有人认为只要是新兴行业,自由资本市场一定会给予支持,政府可以完全不必插手,这个看法属于市场万能论,过于理想化,不再展开细说。

一种产业的发展,一般经历“研发阶段—试点阶段—商业开发—成熟产业—优势技术”几个阶段,大多数新技术在研发阶段都可以获得一定支持,但能进入商业开发阶段的新技术少之又少,能进入成熟产业,在上下游拥有成熟供应商的技术更少,需要艰苦的市场培育。风电和光伏也同样沿着这样的道路前进,而国家的大规模补贴,恰恰是在商业开发阶段才开始的—国家觉得你能在前俩阶段脱颖而出,未来就有希望,才来扶你一把。地热发电也是可再生能源,和火电一样有调峰能力,现在还在眼巴巴的等着政策。

考虑到国家不能永远补贴一个产业,在这种潜在的压力下,风电和光伏的技术进步非常迅速,在2009年9月,光伏组件的价格还是9元/W,电站的总造价水平是17000元/kW,而8年之后的今天呢?组件价格水平已经报出了2.3元/W,电站总造价水平是6000~6500元/kW。而印度人的报价可以达到4700元/kW—与知乎讽刺印度的风气不同,我们在部分工程领域的国际竞争中已经感到了印度的强大压力(主要源自低廉的人工,要求不太高的标准)。

8年之内,光伏的价格下降了60%,风电并不如光伏这样迅速,但是也在快速降低。在这种快速的降价趋势下,风电和光伏发电的电价水平也在迅速下降,2016年,迪拜出现了2.99美分/kWh的竞标电价,折合2毛钱,追上甚至超过了火电的水平。这并不是一个孤例:2016年全球可再生能源最低报价盘点-新闻-能源资讯-中国能源网

而我国的光伏、风电标杆电价也在快速下调,1~4类资源区的风电电价即将达到0.4~0.57元/度,光伏是0.65~0.85元/度,对照火电、核电的上网电价,风电的是不是不那么吓人了呢?对比工厂、商场动辄0.8~1.3元/度的用电电价,光伏的电价是不是觉得还不错呢?

所以,补贴终究会取消,这是一个扶持产业的过程,不是一个补贴的骗局。(金太阳、电动车中出现了大量骗补,但这是一个执行层面问题,不是政策大方向的问题)

2、关于出力波动的问题。从目前来看,还没有很好的解决办法,如在火电中所说,抽水蓄能、电池和燃气的价格都很高昂(抽蓄本身价格还行,还是考虑到自身效率和输送损耗,加上选点位置有限,也有很大的劣势)。也这是我作为新能源从业者,一直考虑要不要转行的主要原因。

从技术上看,出力波动问题不能依靠单一技术手段解决,最终可能是这样:

(1)光伏、风电价格进一步下降至火电水平,同时由于无温室气体排放,可以通过碳排放交易获得一些收入(这里是环境效益货币化的体现,不属于补贴)。在此技术上,加上储能设备的价格下降(半年前4000元/kWh的某厂家,现在已经报价到了3000元/kWh,并表示还能再降),可再生能源电站可以配置部分储能,平抑自身波动。

(2)抽水蓄能电站、天然气冷热电三联供的建设(三联供还是有价格优势的),增强系统的调峰能力。

(3)电力市场的实施,有限保证了可再生能源的上网,而火电则可能转为一种调峰电源,通过作为备用容量获取收益。

以上(2)、(3)点除了大规模的技术改造,还涉及到很大的利益重新分配。是否应该这样做,所涉及的内容过于庞大。屁股决定脑袋,大家都会根据自己的岗位,找出一套有利于自己的说辞。所以我不相信任何人,也不建议大家相信任何人的说法。在愿意上知乎答题的人的层次中(比如我),没有人弄得清。

3、光伏污染和能耗的问题,污染问题,我不是上游企业,不是很清楚,但是上大型工业企业都要过环评的,这是一个相不相信政府的问题。

能耗问题,有人说光伏25年发的电还不够制造板子所消耗的电力,这其实是个Energy payback time的事情,有相当多的研究。可以自由的去搜。从学术界成果来看,还是能回本的。

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想起来2009年,在UK做毕业设计的时候,问老师的问题:您觉得未来新能源、核电、火电、水电哪些能在竞争中胜出呢?

我的老师不是啥泰斗,但是现在回想起来,我觉得说的很有道理:还看不到有哪种技术可能产生压倒性优势,因此未来更可能是一个多种能源共同配合的体系。

在这么安静的晚上,超脱出自己的小行业,仿佛感受到了各种技术路线,以及背后的人们,因为生存的压力和利益的驱使—也可能带有一点点的理想—拼命奔跑,互相竞争的宏大图景。

希望我们的未来更好吧。

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开会间隙写的,居然上日报了,补充一些我觉得比较好的一些评论,让答案更严谨:

有关于火电调峰的(玩家):火电调峰性能,煤电启停过程太久,并不具备良好调峰性能,更多是作为网内主力负荷,调峰由燃气和水电来进行。煤炭性能,国内有好的煤炭,但占更大比例的电煤品质只能算是一般,让部分企业不得不好坏掺杂来烧。目前主力机组逐渐往60w,100w机组在发展。以前的30w机组和没配套建设环保设施的正在逐步关停。但目前国产的高合金比如p91材质在百万机组的使用中正逐步出现问题,技术成熟可能只是针对以前30w机组而言了吧。百万机组的技术,任重而道远。

有关于生物质成本的(senyan guo:生物质能发电,是醉翁之意不全在酒。

效率,肯定差。燃煤电厂是怎么处理煤的?要达到煤粉的200目,生物质能燃料在加工时就很可能起火。不那么细的,效率低。还有大量的硫,磷,烟气处理更难。还有水份问题。

生物质能发电,一大块还是环保考虑嘛。为了消化秸秆,贴钱也得上。

这又涉及到国本,农业问题了。虽说家庭联产对基本生存很有必要,但是缺陷也是很显著的。规模农场可以消化很多秸秆,以沼气,饲料,造纸,还田等等消化很多。但是,家庭规模做不到。特别是越发达,家庭农业越认为秸秆是累赘。只好一烧了之,带来了特有的夏秋污染。

只好上生物质能发电了。鼓励不要烧秸秆,而是集中处理。

但,难度太大。补贴虽说有,但远远不能抵消成本。一般模式多用BOT,主要盈利看政府官方补贴。

收集,运输,处理成本太高。相比之下,发电和烟气处理成本就是小儿科了。

有关核电调峰的(枫叶飘零):核电调峰性能不好?不敢苟同。可以把部分蒸汽排出去,不发电。

**另一位hope20082010:**关于核电调峰不难的补充应该外行了:是用的堆跟机模式,即反应堆功率随发电机功率变化而变化,确实很多限制,就在于反应堆的控制。不可能通过排蒸汽来调峰的,最多紧急跳机时也许会排。至少不可能通过排蒸汽,让反应堆保持满功率而让发电机80%功率~也不是说二回路蒸汽少了功率就低了,如果是,那机组控制也太简单了~也不可能通过持续排蒸汽来来降功率,排气怎么能确保压力温度等等参数的稳定?反应堆的控制可是要严格参考这些参数的。

我母校的博士同学.1.评论中,“核电调峰性能不好?不敢苟同。可以把部分蒸汽排出去,不发电”不可行。2.我刚才提过,不存在单一核电,核电一定有配套的大功率储能(抽水蓄能)。即使核电本体,也具备一定调峰能力,只是不足以应对目前电网复杂的调峰需求罢了。3.核电当然要参与调峰,且实际已经参与调峰。但对核电的要求不同。以核电的体量(在中国电力系统中并不大)和技术机制(低碳、热惯性大),并不必要苛求核电具有极高水平的调峰能力。

核电的这个很有意思,出现了不同意见,我下次和核电同学聊天又有话题了。

知乎用户 大地背逶 发表于 7/6/2017

谢邀,我从事核行业,在大学本科阶段学习过锅炉课程,并跟随某长江学者做过火电厂nox及sox脱除项目,总之我对火电还是有一定感情的~
以前听过世界核协会经济工作小组主席milt caplan的讲座。结合他的PPT说一下火电,核电,天然气的对比。
首先明确一个概念什么叫千瓦成本(cents per kilowatt-hour)这个指每发一千瓦电需要多少钱。如果发电的成本和稳定性(stability)都能满足要求那么这个发电类型可以大规模应用。首先看一下2013年以前的美国各个发电部门成本情况

有图可见,核发电和火电成本很低,4分钱以下。石油和天然气成本很高。后来由于北美页岩气的大范围发现,天然气成本降低很快,变得十分经济,但中国没有美国那么好运气,粤电集团在修建惠州天然气项目时从澳大利亚购买天然气,并签署了5年合同。5年以后再从澳洲买气时发现气价又双叒叕涨了~然而这已经是他们能买到的最便宜的天然气了。
发电成本低自然有利于推广,但深究发电成本我们发现,至少有两方面的因素可以构成发电成本:基建价格,燃料价格。
先说燃料价格,

这是抛去通胀因素后的每千瓦燃料价格。铀(uranium)价格最低。因为铀在地壳中含量很高,甚至超过银的含量。但铀分布平均,少有大规模矿场,同时核电站铀消耗很小,一台百万千瓦机一年消耗30吨燃料,换成矿石不过几百吨。煤的成本次之,石油和天然气成本浮动特别大。那么燃料成本占发电成本的多少呢?

可见对于煤炭发电和天然气发电来说,燃料成本是决定性因素,占总成本80%左右。燃料成本对核电影响小,大约30%。
其次考虑基建成本,大大的PPT里发电成本没有包含机建成本,不过有基建成本占发电站总成本的比例。

可见,核电的机建成本最高,占全部花费的一半以上。启动资金巨大。天然气电厂对燃料价格的依赖过重。而煤炭电厂价格分布比较平均。
综上,火电具有启动资金一般,发电成本较低的优点,非常适合于在煤炭资源丰富的发展中国家使用。
最后和火电的朋友们合伙黑下光伏和风力发电。
德国弃核以后大力发展风光新能源,去年7月的有一阵子,德国风力发电量过大,超过电网容量的1.5倍,为了避免电网被摧毁,德国向荷兰,比利时,波兰免费送电。然后差点把荷兰电网摧毁了~~~11月的一个晚上,光伏和风电的功率降到了0,是的,一点都没发电。要不是德国还有几个煤电厂并向法国紧急买核电,几千万德国人民将面临一个瑟瑟发抖的夜晚~

知乎用户 Henry-航 发表于 7/8/2017

谢谢

@周鑫

邀请。

**无论我们在谈论什么能源形式,在谈及电力的时候有三个指标是一定要满足的:安全、经济、稳定,现在环保正在逐渐成为第四个指标。**一切能源形式都要在这几个指标中取得尽量的高分才能被大规模使用,其他的一切技术手段都是在尝试让各种能源形式能在这几个指标上获得更高的分数。

在现在的情况下,火电,又或者更精确一点在中国的背景下,火电里面的煤电,几乎是完美地在所有一次能源形式中达到了前三个指标的最高分。

安全有相当成熟的技术作保障,作为中国运行时间最长的发电形式,有相当丰富的运行经验,具备相当高的技术可行性。

经济性上,在我们国家的环境下有大量廉价高质量的煤炭做保障,近年来的煤炭和钢铁的去产能,产能过剩导致煤炭低煤价,而钢铁的去产能又让这个能源消耗大户进一步减少能耗,从而进一步压低煤价,煤炭价格一直呈现走低的趋势。近年来的低煤价还导致了煤炭的投资过热,加剧了煤电的产能过剩。全球煤炭研究网络(CoalSwarm)统计,截至2016年底全国已运行煤电装机量为9.14亿千瓦,全国煤电过剩产能为1.14亿千瓦,占全国煤电装机量的12.5%。

稳定性上,上下游产业链成熟完备。中国有大量容易开采的的煤炭,大量的煤炭储量也让煤炭在相当一段时间内不成为需要顾虑储量的能源,也进一步保证了能源安全。煤电的存在对保证基础负荷和电网的稳定性来说也是至关重要的,无论可再生能源价格如何低廉,在储能没有大规模使用的前提下,配备一定数量的火电备用冗余机组对电网的稳定运行是必须的。

在这三个指标上的超高分让火电毫无争议地稳坐在我们国家发电量的第一位上多年,那么剩下的指标就只有环保了,这也是最具争议性的一个指标。那么环保这个指标有没有可能在未来把火电从我们国家发电量第一位上的交椅拉下来呢?

环保一开始是不在电力评价的核心指标内的,但随着近年来的人们逐步意识到环境的重要性和开始把目光放长远,环境方面的效应正逐步通过各种货币或政策的形式,被内部化进了电力系统的核心指标里。

具体在环保里面的指标,有三个核心指标需要满足:

1.能源对周围生态环境和自身可持续影响:包括开采、运输、使用、废弃处理的各个环节。

2.污染物:包括氮化物、硫化物、粉尘、PM2.5等。

3.温室气体:主要为二氧化碳、甲烷等。

从能源对周围生态环境和可持续性的影响上来看,中国拥有大量丰富而优质的煤炭,煤层浅,也没有其他化石燃料如天然气或页岩气开采时的诸多不确定因素。煤炭的大储量也让能源的可持续问题变得暂时没那么突出。

污染物是最触动社会神经的,毕竟雾霾和污染颗粒物是明显可见的,加上互联网的放大效应,其实污染物反而是火电里面抓得最紧的一块。前面有很多业内人士已经做了详细解答了,现在的火电加上各种脱硫脱硝和烟尘捕捉后其实污染物的排放相当小。(之前看一部纪录片里面有个案例说上海有一座超净火电机组,可以将排放出来的二氧化碳达到制作碳酸饮料的洁净度)当今雾霾的锅应该还是在散煤燃烧、高污染供暖、交通尾气和农作物焚烧上。

**那么只剩一条——温室气体。**温室气体是最不容易察觉的一条环境指标,也是最晚被内部化的一条环境指标。戈尔曾经把全球变暖比作温水煮青蛙,二氧化碳作为无色无味而负面效应又不会马上在短期内凸显出来的温室气体,这部分成本就算在相当长一段时间内不内部化,也不会影响资本的收益。

目前这一块的主要限制推力则是《巴黎协议》。

中国加入巴黎协议并承诺了在2030年二氧化碳排放达到峰值,2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。但毕竟《巴黎协议》不具备实质性的法律效应,但我们还是看到中国已经将这一承诺逐渐落实,中国“十三五”规划《纲要》确定,未来五年单位国内生产总值二氧化碳排放量下降18%。

降低火电的温室气体排放主要有三种方法:

外部效应内部化:包括通过碳交易等形式,将碳变成碳权或配额,转换成货币形式进行流通,从而计入原有的发电成本。

减少温室气体的排放:通过碳捕捉等技术将温室气体捕捉后封存起来,现今碳捕捉技术的成本还较高,封存后的储存也比较成问题,无法大规模配置进火电厂内。

提升效率,在固定单位的温室气体产生更多电能:事实上我们国家走的就是这一条路线,在近年来煤电的过热投资和碳排放要求的压力下,去年发改委、能源局还曾连发三份重要文件来限制过热投资和淘汰落后产能:《关于进一步做好煤电行业淘汰落后产能的通知》、《关于促进我国煤电有序发展的通知》、《关于建立煤电规划建设风险预警机制暨发布2019年煤电规划建设风险预警的通知》。先进的高能效的机组替代低效的高污染机组不失为一套保证能源需求的前提下,也满足碳排放要求的明智之举。

事实上在大规模储能的成本没有降下来的今天,在公认为电网坚强、可再生能源发电比例相当高的德国,外加法国核电、荷兰风电、挪威水电和自身太阳能和风电加持,2016年依然拥有过半的化石燃料发电占比,火电在保证基础负荷、调峰调频、保证系统惯量和电网运行稳定上依旧发挥了至关重要的作用:

图片来源:Germany’s energy consumption and power mix in charts

在能源的事情上要有压力,但急不得。中国工业化的历史不过是上个世纪后半叶才开始,采用的也是比较先进的机组,历史碳排放量比西方那些老牌工业国家不知道低到哪里去了。在快速工业化的过程中中国还能逐年迅速压低火电比例,可再生能源发展增速已经连续16年全球第一,拥有全球当之无愧的最大可再生能源市场和最大可再生能源发电量,可再生能源发电量比第二名的美国要高出一倍多。近两年的碳排放和煤产量也连续两年下降。这个指标真的不是每个工业国家都能轻松做到的,现在我们国家的火电真的已经做得足够好了。

“不管黑猫白猫,抓到老鼠就是好猫”。如果有一天碳捕捉的技术成熟,火电连环境这一条指标也在各种技术和市场机制的推动下完美地打出了高分,那么占据一半发电比例,也未尝不可吧。

知乎用户 山上三只竹 发表于 6/24/2019

对于我国这种工业门类齐全,生产工业丰富,能源需求大,供电可靠性要求高的大国来说

火电是目前的定海神针。

核电是未来的唯一出路。

水电是重要组成部分。

风电是有益补充。

太阳能是迟早淘汰的伪需求。

我国和欧洲国家的能源目标完全是大相径庭的。

知乎用户 孙亚飞​ 发表于 7/7/2017

@周鑫

邀请;

不学火电,甚至不学电力,所以无法从专业角度解答。

但因为正好在做生物质能源,而且最近正在写相关的商业计划书,多少了解了一些用电方面的内容,班门弄斧一番,从其他角度讲一下。

因为我们做非粮生物质燃料,也就是以秸秆为原料。很多投资人都会问一个问题,那就是不少地区都在鼓励、补助用秸秆去发电,是否会对生物质乙醇(及丁醇)产业造成影响。

这个问题倒是好解释,因为秸秆量很大,原材料匮乏导致成本上升的可能性不大,倒是会受运输和人力的影响。

但是,这里还有个隐性的问题,那就是为什么地方政府要鼓励用秸秆去发电?

我个人的理解,是火电站的灵活性与突发事件后的自给自足都太有优势了。

普通消费者利用一次能源向二次能源过渡的大趋势,这个几乎不可逆转。电这玩意儿,怎么着也比煤好用,比天然气和汽油什么的也要好,标准化程度高得不是一星半点。所以,除了交通领域还存在变数之外(新能源电动车远没有获得压倒性优势),我们生活中其他方面,电气化已是既定事实。

所以,甭管什么来源,最后都会考虑发电。

我们能够理解的能量转化,无非几种:核能向电能转化(于是有核电站和光伏电站)、机械能向电能转化(于是有水电站和风电站,也许还会有潮汐发电)、化学能向电能转化(于是有火力发电和燃料电池)。当然,追本溯源,这些能量都来自宇宙,主要来自太阳。

电是工业的粮食,也是普通居民生活的基本需求。如果我是一名省级执政者(只是妄想一下),我肯定会考虑,我辖区内要能够具备保证最低限度的电能供应,剩下的可以买(或者求中央爸爸派个政策从外省调)。实际上,在对我们生物质项目调研期间,我注意到地方官员普遍有这样的思路。然后我们再看,上述那些电厂,对地域条件要求最低的是哪种呢?

毫无疑问,仅有火电与核电。比如在江苏这种一马平川的地方建水电站,全省人民用上电灯泡估计够够呛,但火电与核电,就没那么多限制了。然后火电与核电选,你猜地方官员选哪个的多?

咱也不胡说八道了,上个图——

这是某公司统计的客户(包括潜在)分布,基本涵盖了国内所有大型火电站。大图点不出来,不过光看这些蓝条的分布,不看图的解释,怕是都以为是黑河腾冲线吧?火电站的分布几乎与人口分布比例重合。

所以,因为技术细节我不知晓,没有办法分析火电站受欢迎的技术性理由。但之所以火电比例高,我比较肯定地认为,是我国的人口密度及分布造成。倘若我国人口都分布在西部,水电风电光伏不用送那么远,情况或许就不同了。又或者,我国东部人口没有那么密,地方官员没有那么强的危机意识,也不会大力建那么多电站。

说到这里,我补充一件去年厦门强台风之后的一点感受。台风重创造成大面积停电,地方政府灾后首先就是大力恢复供电,不到半天主城区就开始陆续供电,两个原因,一是没有电,很多灾后重建搞不起来,二是没有电,你想象不到一个治安超好的文明城市突然之间就能危机四伏。大部分人很善良,这当然不假,但不法分子可管不了那么多,所以停电期间,夜间巡逻车几乎不会停歇(所以地方政府也挺热衷于储油的)。同时,由于翔安区受灾非常严重,停电长达4.5天,很多具备自主发电能力的企业全被动员起来,以满足区内基本生活需求(主要是热水和照明)。台风尚且如此,我国还是个多地震多泥石流的国家,虽然全国可以统一调度,但电网一旦断了,一周之内不恢复,灾区人民可能就活不下去。

所以说,自有国情在此啊。

知乎用户 小浩 发表于 1/25/2017

在回家路上简单答一下。
目前发电的主要形式:火电,水电,核电,风光等新能源。
水电有丰水期、枯水期限制,而且主要集中在南方,受地域限制较大。
核电太敏感,建的也不多。
风电不太了解,但是据说弃风什么的也比较多。光伏发电,首先这个板子生产时污染大不大、有没有污染转移,这里要画个问号。其次光伏发电成本高,去掉补贴的话,比火电水电核电贵好多。最后,光伏受天气影响,发出的电能不像火电水电核电,可以随时调整。这点我觉得最重要。火电是目前最安全可靠可以及时调整的发电方式了吧。一次调频二次调频都很成熟。这点对于电网负荷波动时的控制非常重要。
加之中国煤多,另外想想火电厂冬天还可以供暖气,我觉得火电是目前最好的选择。
欢迎指正,谢谢。

知乎用户 闲云野鹤 发表于 7/7/2017

大三学完电力系统分析当时写的(真的是青春年少时间多,那时闲得慌)。先贴出来。回头慢慢修改里面的 不细致不严谨的部分。

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想起来了几点,想到了补充:

1. 新能源电厂尤其是风电场,为了调峰,现在是建多少出力的风电场,配套多少出力的火电厂。so,为什么要弃风弃光呢,,,,想想呗

2.承上条,东部地区新能源基本上全部都入网,弃风弃光一般出现在东北地区和西北地区

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以下为原文:

好了,开始说说用我学到的有限的知识来告诉某些粪青们为什么中国还不能广泛发展核电和停止火电。

首先,众所周知,电力不能储存,有人就说了,不是有电池么,不是有电容么,呵呵了,电池才能存多少啊,还有电容,漏着漏着就没了。所以说电能的产生和使用注定是要同时刻的,所以必须有一个动态的平衡在那里,就是说,你用多少,我就要发多少。但是问题是,不是什么电都是有用的,有的电就没法用,就是所谓的无功,同样,也会有所谓的有功,我们平常用的就是有功。说白了,有功就是能用来发热的,做功的,就是你家电炉子啊,电灯泡啊这些用的。但是为什么要有无功呢,因为你电力要传输,就必须要有电磁场啊,学过麦克西奎大神的电磁场的娃娃们都知道,电能也是波的形式传播的,呵呵,其实再加上德布罗意同志的波粒二象性,神马都是波了(学物理的孩子解释下能否这么说)。无功呢就是建立电磁场,然后使得电能能够传输,所以这个还是很必须要有的。这就跟船和水一样,你要行船的话必须要有水啊,你船要动必须要有水。

好了,接下来就要说说发电的东东了,目前已知的电厂,主要就是,火电厂,水电厂,原子能电厂,风电场,新能源电厂。说实话,发电这东西,两百多年了,除了光伏发电之外,几乎都还是法拉第老爷爷的那套东西,就是拿棍子切割磁感线。火电厂,原子能电厂,地热电厂,热电厂基本上也都是烧开水,然后用水蒸气推动蒸汽轮机切割磁感线。水电厂就是直接用水利推动轮机然后切割磁感线。说为什么还是一定要有火电厂呢?有的人说啊,火电厂每天要排出那么多的烟,烧那么多的煤,还不如全部换成核电厂好了。这样说的话,我就只能呵呵了。火电厂虽然有那么多的缺点,但是存在必然是有用的,而且还一直存在。火电的特点主要是,1.布局建设灵活,2.一次投资较少,3.出力和发电量稳定,4.运行成本高,有最小出力限制,5.启动技术复杂,启动时间长,耗费大量燃料。首先,火电是布局建设灵活,基本上可以建厂房的地方都可以建火电厂,最主要的还是烧锅炉,通过烧锅炉然后烧开水,用开水产生的蒸汽来发电,而且火电厂建设技术很成熟(已经多少年了,能不成熟么),虽然会燃烧煤,但是火电厂出力可调,尤其是高温高压和中温中压电厂,就是传说中的超临界和超超临界火电厂(印象中是,对不对,求能动的科普)。一般在腰荷,还是会给火电厂的。额。。。。。。忘了一点,每天的负荷都是变动的,就是每个时间的用电量都是变化的,而且每天都不一样(不过还是有规律的),就像是,你今天5点开灯了,明天六点开灯,但是每个时间的发电量要和用电量平衡(前面说过的,电能不能大量存储,要是你非要说可以的话,只能说,期待您带来科学技术上的大突破),所以每天每时每刻都要对发电量进行调整,火电厂的话是可以调整的,但是不能太剧烈,所以每天的腰荷(变化但是变化不剧烈的负荷)都给了火电厂。有人就说,核电呢?核电固然是出力(就是发电量)稳定,PS:忽略核电潜在的核辐射和废料处理、投资大,技术要求高的特点 ,但是核电一般不好调,这就是个大问题,就是说核电每天发电基本都是稳定的,不会有太大变动,要是调一次的话,技术复杂,而且消耗人力物力巨大(PS:给你调,你敢调么?),所以核电不能起到调峰的作用,说以,核电就只能光荣的奉献基荷了,就是每天都不怎么变的那部分,当然,这部分不全是核电的,火电还是要有一部分的,毕竟火电建设运行简单,技术不是很复杂,最主要的就是要烧煤,有的火电厂烧的是石油(这个比较少了,至少国内很少),而且火电在运行的过程中会有一部分的强迫负荷,就是你要让我发电,你必须让我最少发这么多,发够这么多,我的锅炉才能够热。热电厂也是,热电厂还要保证供热,就是城市供暖之类的,所以不好让人家调来调去的。然后变动最剧烈的那部分给谁呢?当然,就是给了伟大无私奉献的江河湖海,也就是水电。水电也是部分的,就是有水库那部分,装逼点的说就是有可调库容水库,就是可以通过水库蓄水和放水来进行发电(当然,前提是要保证下游的灌溉,工农民用水,航运神马神马东东的),说白了就是调整水库出水量来让轮机转的快点或者转的慢点来调节发电量,这个调节就很简单了,也不用像火电厂那样调整加煤多少来调整发电量(有木有赶脚像是抗美援朝老电影里面的火车),直接把出水口调一调就好了,然后就可以调节发电量,这个调节的很快,所以就让他们来承担变化最快的那部分。还有很重要的一点,水电站运行基本不要钱,放水就行了,不用那啥啥的烧煤啊啥的。当然,水电也是有出力上下限的,不能把所有的水都放光了。还有一种就是没有水库的,比方说大名鼎鼎的葛洲坝,没水库怎么办,就只能看上游来多少水了,来多少发多少,所以这个也不能调,只能放到不变负荷的那部分。然后基本上大多数的负荷分配方法就完了,这也就是为什么还是要有火电的缘故,而且核电也不是万能的。再者说,核电厂建设好贵的说,一个都是多少多少亿的资金。奇葩的是世界上装机容量最大的核电站是霓虹的福岛核电站,你没听错,就是泄漏的那个,真是大”核“民族啊。

再来说说新能源,尤其是风能。风么,时有时无的,啥时候有也不知道,所以说风力发电机就是能看风有多大,风大的时候出力多,风小的时候出力少,没办法,风小转的慢么,就跟风车似的(说白了就是风车转动然后带动发电机转,还是法拉第老爷爷的东西)。然后这变来变去的,就带来了谐波(谐波是神马?就像是你在听收音机的时候是不是的会有刺啦啦的声音,差不多就是那种,就是时不时的时候冒出来的),谐波会加大电力系统损耗的(这个还是很重要的,高电压的原因就是为了降低损耗),然后还会要求增加电力设备容量(说白了,这里面有好多的无功,为什么电力系统特别讨厌铁路系统,就是因为电力机车运行的时候混引入很多的谐波,很烦,现在还有好多老师在做无功谐波抑制的东西),所以说一般都不太希望风电入网。要是大规模风电场的话,可以通过增加设备容量来实现(说白了就是跟掺砂的米里添米一样,添的米多了,砂子占的比重自然就少了),所以现在还是有大规模风电场,分布式风电场的话,呵呵。。。。。

至于太阳能,呵呵呵,太贵了,效率也不高。。。。。。。

知乎用户 一头老山羊 发表于 2/24/2017

作为一名清洁能源的从业者这可能是我唯一能回答的问题了,我工作于某国企风光电站,总装机容量380MW。厂址处于全国二类风区,选用200台金风1.5兆瓦,光伏选装逆变器160台500kW
个人认为,风电和光伏短期之内登上主舞台几乎是不可能的。可靠性不高,很难解决小风天和无风天气的稳定出力,光伏发电时间有限,到了夜晚,逆变器成了耗电设备。
第二就是风力发电和光伏发电解决不了供热,冬天作为三北地区大风季节,负荷却要让给负责供热的火电。
而且风电的电能质量不高,毛刺多。电网允许最高搭载风电负荷只有百分之二十,峰值时风电只能占到电网总量的百分之五十。如果全用风电的话,对用户的设备有损害。
我比较看好燃气

知乎用户 傅晓东​ 发表于 6/21/2019

先上数据,2018年中国发电量结构图。燃煤火电在中国2018年总发电量中的占比达64%!!

是不是太多了?确实太多了!!

燃煤火电占据这么大比例的最主要原因就是其发电成本相对最低,能赚钱。因此前些年各地是抢着上。结果是现在中国发电装机总体过剩,而且还挤压了其他新能源发电的发展空间。

燃煤火电的缺点也很清楚,就是较高的排放。这些年通过“超低排放”改造,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放已经得到极大的改善,在这方面中国燃煤火电可以说总体达到了国际领先水平。

但是对于二氧化碳排放,燃煤火电却是无解!因为燃煤的化学原理就是C+O2=CO2。而前些年国际上吹过的CCS-碳捕集与封存,几乎就是花天价的钱去打水漂。因此国际上现在也吹不动了。

而中国政府对二氧化碳减排是有承诺的 ,即“中国将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现,2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%—65%”。要实现这个承诺,就必须降低中国的燃煤消费。而且我们确实烧煤太多了,中国的煤炭消费量几乎是全球消费总量的一半!

因此中国燃煤火电会随着中国煤炭消费的降低有一个逐渐的降低过程。预计到2030年以前,随着可再生能源在发电结构中占比的不断提高,燃煤发电的比例将从现在的64%降到50%以下。2030年之后当然会继续更加逐渐下降。

水电因为征地搬迁以及大工程,目前成本不算低,更大的问题在水电项目基本在西部大山里,要把电送到几千公里外的东部用电负荷中心,加上这个长距离输电成本,水电成本就不占优势了。

核电的问题一个是灵活性,更主要问题也是成本,可以参见中国能源报这篇文章“核电面临经济性大考”

中国能源报-人民网​paper.people.com.cn图标

风电、太阳能发电是这些年媒体上的明星,但从上面比例来看,他们要在中国经济上起顶梁柱的作用,还需要假以时日。还好,他们目前都还比较争气,一方面发展速度快,更重要是成本在不断下降中,而且有政策支持,未来前途广阔。

而从另外一方面看,风电、光伏发电等可再生能源虽然清洁,但却也有着间歇性与波动性的特点,这些特点对电网而言是很大的挑战。

这里就要提到最具灵活性和高效性的天然气发电了。天然气发电是目前最清洁的化石能源发电方式,稳定且清洁,所产生的二氧化碳约占同等规模燃煤电厂的50%,其他污染物如汞、氮氧化物和硫氧化物和粉尘的排放水平更低。天然气发电具有快速启停,调峰成本低的优势,能够对可再生能源的波动性做有效补充。

因此,在中国,天然气发电与可再生能源发电并非竞争关系,而更主要是互补支持关系。

天然气气价?目前只能呵呵,因为管输收费就占了终端用户气价的一半。相信会逐步降低下来的。

举个栗子,在今年年初发布的《粤港澳大湾区发展规划纲要》中指出构建能源安全保障体系的重要性,并明确提出优化能源供应结构,建设清洁、低碳、安全、高效的能源供给结构,加快天然气和可再生能源利用。若干大型天然气发电项目在大湾区规划中。

在我看来,未来对大型高效率单轴联合循环机组需求会增加。

如目前在建的中国内地最大的燃气——蒸汽联合循环项目,即华电广州增城燃气冷热电三联供项目。该项目采用了西门子H级燃气轮机,其发电效率超过62%。一台联合循环机组即可满足一个300万人口规模城市的家庭用电需求。

图片:2019年3月底,中国大陆第一台西门子H级燃气轮机就位成功

西门子H级燃气轮机的可靠性超过99%,可利用率超过96%,广泛应用于热电联产(CHP)电厂中,是将燃料转化成可用能源最高效的方式之一。截至2019年2月,西门子H级燃气轮机点火运行时间数累计超过100万运行小时。

如果你对于燃气轮机感兴趣,下面这些文章你可能会感兴趣:

当「制造业皇冠上的明珠」遇上东方之珠,我们放出这篇干货满满的科普文

知乎用户 李绍唐​ 发表于 7/13/2017

首先,2016年火电发电量占比为71.6%。确实是一半以上的比例。但题主接下来的几个问题就外行了,主要源于缺乏定量思维、不了解事物发展的脉络:

1. 其他新能源技术趋于成熟

用词很好,是趋于成熟,因此需要一个过程,以下基于光伏详述;

2. 为什么不能大力推广

国家政策利好,光伏与风电投资者已经使出浑身解数来做了,但是火电基数大,又不可能建好了不让人家发电吧;风电好资源都建得差不多了,所以开始做成本更高的海上风电。数据说话,中国光伏和风电累计装机规模和当年装机规模都已经世界第一了。火电以外的能源占比由10年10%左右上升到16年超过20%。

3. 阻力困难何在

这个问题还是有价值的,问题就在于用电量增长停滞,因此缺乏新建大量电站的需求而无法通过大量的新能源电站来摊薄火电的比例,电不稀缺则地方政府倾向于用自己的火电而非西部传输来的光伏与风电。再一个就是经济面临困难,因此难以使用加税、提升火电用电电价或新能源发电电价的方式来促发展,目前新能源的补贴难以为继,国家推出了绿证希望企业与群众自愿来推动新能源的发展,目前来看影响不够。而所谓新能源是垃圾电,电网难以接受、储能不成熟一定程度上都是借口,只要有需求以及经济支持,功率预测已经较准,火电进行灵活性改造再配合一定储能并不存在障碍。

————————————

中国光伏生产产业是自2002年欧洲启动光伏电站需求而启动的,2010年左右中国开始启动国内的电站需求,度电电价1~1.15元。从2014年开始才有可观的量,目前不过3年多,装机占比已达5%,发电占比超过1%。17年地面大型电站电价下调为0.65~0.85元/度,度电成本在0.45~0.65元,保障投资者8%以上的IRR。目前光伏发电成本仍在显著下降中。未来的发展是广阔的。

所谓污染,过去是指SiCl4的剧毒废液,目前已完全循环利用;对于能耗,据统计全产业链单W能耗1.6~1.8度(仍在下降中),一年半以内可回收,而25年是光伏电站保守发电年数。

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