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摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。电力行业中燃煤电厂的碳排放量巨大，是进行碳减排的重点对象之一。欧盟等发达地区已开始采用碳排放交易机制来激励高碳排放企业主动进行碳减排，我国也正逐步建立完善的碳交易市场及相关法律机制，探索制定碳税政策。本文就燃煤电厂碳排放对可控运行参数变化的敏感性展开探讨。
关键词：燃煤电厂;碳排放;敏感性分析;可控运行参数
1燃煤电厂二氧化碳排放量影响因素分析
（一）供电煤耗对二氧化碳排放量的影响。
燃煤电厂在运行时要消耗大量的煤，煤炭的燃烧将排放大量二氧化碳。这里用供电煤耗作为电厂CO2排放的影响因素之一。供电煤耗又称供电标准煤耗，它是指火力发电厂每向外提供1kWh电能平均耗用的标准煤量（单位：g/kWh）。理论上在设计负荷下运行时电厂煤耗最低，超负荷运行与低负荷运行都将导致煤耗上升。电厂实际运行中大多处于满负荷或者低负荷运行，超负荷运行的范围与时间对最终煤耗下降程度影响不大，因此此处不深入讨论。因此可以认为，随着负荷的降低，供电煤耗呈上升趋势。在这方面，许多学者结合电厂实际运行进行了大量可靠的测量，结果表明：机组运行负荷越高，煤耗越小，并且机组运行负荷增大，锅炉效率增高，汽轮机热耗减小，供电煤耗减小。
（二）厂用电率二氧化碳排放量的影响。
厂用电率是指燃煤发电机组电力生产过程中所必需的自用电量所占发电量的百分比。综合厂用电率=（发电机有功电量一上网电量）/发电机有功电量一般情况下，厂用电率约占机组容量的5-10%，而厂用电主要消耗在汽机系统的辅机、脱硫设备、脱硝设备、脱碳设备和除尘设备等辅助系统上。厂用电率越高，厂用耗电量越大，上网电量越少，发电煤耗上升。因此，在考虑脱硫设备、脱硝设备等由于电耗对产生的二氧化碳排放量大小的影响时，可将厂用电率作为影响指标之一进行考虑。
（三）脱硫剂对二氧化碳排放量的影响。
作为脱硫反应的主要参与反应物，脱硫剂消耗量的变化会给二氧化碳排放带来较大影响。目前电厂大多使用钙基脱硫剂，如石灰石等。在计算脱硫过程二氧化碳排放时，真正参与反应的是石灰石中的碳酸钙（CaC03），因此石灰石中的CaCO2含量以及脱硫效率是影响CO2排放的重要因素。通过改进脱硫工艺和改善脱硫剂的性能可以提高脱硫效率。因此脱硫剂品种的选择和改善脱硫剂的性能成为日益关注的焦点。脱硫剂利用率低会带来两方面的问题：一是脱硫剂耗量增大、煤渣量增大，这将增加二氧化碳的直接排放量;二是影响现有除尘设备的正常运行，这都将会明显增加发电成本，同时，这将增加二氧化碳的间接排放量。
2燃煤电厂CO2排放指标分配
排放绩效是指单位经济活动排放的污染物数量或者是排放强度，是贯穿于排放标准、总量分配、发电绩效、竞价上网、排污权交易中的环境管理链条的新机制。排放绩效的引入，核心是在电力行业建立一种污染防治新机制，协调电力发展与污染减排的关系，促进清洁电力机制的形成。因此，将排放绩效作为衡量电厂经济活动的污染排放指标，采用排放绩效标准对燃煤电厂CO2的允许排放量进行分配。其首要工作是确定未来电厂的排放控制目标和绩效标准值，然后按照电厂的发电量来确定电厂未来的排放指标，具体步骤如下。（1）预测控制目标年燃煤电厂发电量Gaera。结合地区经济发展水平、用电发展情况预测控制目标年的电厂发电量Gaera。（2）确定控制目标年电厂CO2排放总量Eaera。首先在满足上级环保部门的要求下，确定地区控制目标年CO2排放总量。在确定地区CO2排放总量之后，要根据地区电力行业的发展情况，确定电厂CO2排放量在地区排放量中的比例。（3）确定电厂CO2排放绩效标准GPSaera。在确定目标年电厂CO2排放量和发电量后，就可以得到控制目标年的排放绩效标准。
3碳敏感性计算模型
机组运行参数分为可控运行参数和不可控运行参数2种，从机组运行角度出发研究碳减排措施，选取现场运行人员能够干预调整的主要可控运行参数进行碳敏感性分析。锅炉效率、汽轮机绝对内效率及厂用电率对燃煤供电碳排放强度的影响最大，根据碳敏感性分析思路，可对影响前2个系统效率的主要可控运行参数建立碳敏感性计算模型。为直观表现厂用电率变化对MCO2的影响，选取厂用电量建立碳敏感性计算模型。
4煤炭固定燃烧CO2排放量计算
在煤炭固定燃烧方面，燃煤电厂可根据自己能够获取的工业分析数据不同的详尽程度选择不同的计算公式。
Wgr：煤炭固定燃烧CO2排放量（统计值），吨;
Wcoal：消耗的原煤量（统计值），吨;
Car：煤炭加权平均含碳量（加权平均，统计值），百分比;
Aar：煤炭灰分（加权平均，统计值），百分比;
q4：锅炉固体未完全燃烧热损失（统计值），百分比;
可以取厂里各机组的统计值，无统计值的可采用下列参照值：烟煤、褐煤，q4=1%;贫煤，q4=1.5%;無烟煤，q4=2.5%;劣质无烟煤，q4=4%。
灰渣平均含碳量，即灰渣中平均含碳量占
燃煤灰量的百分比;
12：二氧化碳的摩尔质量，无量纲;
44：碳元素的摩尔质量，无量纲;
Qnet，ar：收到基低位发热量，兆焦/千克;
Cheat：《省级温室气体清单编制指南（试行）》提供的单位热值含碳量，吨碳/万亿焦耳;
R：碳氧化率，由用户提供，可选用省级清单里建议的燃煤发电锅炉平均值98%;1000：单位转换系数。
结语
实现燃煤电厂碳减排的前提之一就是对燃煤电厂碳排放量能准确的核算。在机组实际运行中各可控运行参数常见的变化范围下，锅炉侧可控运行参数的碳敏感性在所有负荷率下都高于汽轮机侧可控运行参数的碳敏感性;排烟温度、排烟含氧量及飞灰含碳量在高负荷率下的碳敏感性较高，过热蒸汽压力的碳敏感性相对于其他蒸汽参数较高，且随负荷率升高而降低。
参考文献
[1]刘焕章，常太华，刘吉臻，等.2007.电站锅炉温室气体排放量的计算[J].热能动力工程，22（6）：665-668.
华润电力（沧州运东）有限公司，河北沧州 061724
关键词：燃煤电厂;碳排放;敏感性分析;可控运行参数
1燃煤电厂二氧化碳排放量影响因素分析
（一）供电煤耗对二氧化碳排放量的影响。
燃煤电厂在运行时要消耗大量的煤，煤炭的燃烧将排放大量二氧化碳。这里用供电煤耗作为电厂CO2排放的影响因素之一。供电煤耗又称供电标准煤耗，它是指火力发电厂每向外提供1kWh电能平均耗用的标准煤量（单位：g/kWh）。理论上在设计负荷下运行时电厂煤耗最低，超负荷运行与低负荷运行都将导致煤耗上升。电厂实际运行中大多处于满负荷或者低负荷运行，超负荷运行的范围与时间对最终煤耗下降程度影响不大，因此此处不深入讨论。因此可以认为，随着负荷的降低，供电煤耗呈上升趋势。在这方面，许多学者结合电厂实际运行进行了大量可靠的测量，结果表明：机组运行负荷越高，煤耗越小，并且机组运行负荷增大，锅炉效率增高，汽轮机热耗减小，供电煤耗减小。
（二）厂用电率二氧化碳排放量的影响。
厂用电率是指燃煤发电机组电力生产过程中所必需的自用电量所占发电量的百分比。综合厂用电率=（发电机有功电量一上网电量）/发电机有功电量一般情况下，厂用电率约占机组容量的5-10%，而厂用电主要消耗在汽机系统的辅机、脱硫设备、脱硝设备、脱碳设备和除尘设备等辅助系统上。厂用电率越高，厂用耗电量越大，上网电量越少，发电煤耗上升。因此，在考虑脱硫设备、脱硝设备等由于电耗对产生的二氧化碳排放量大小的影响时，可将厂用电率作为影响指标之一进行考虑。
（三）脱硫剂对二氧化碳排放量的影响。
作为脱硫反应的主要参与反应物，脱硫剂消耗量的变化会给二氧化碳排放带来较大影响。目前电厂大多使用钙基脱硫剂，如石灰石等。在计算脱硫过程二氧化碳排放时，真正参与反应的是石灰石中的碳酸钙（CaC03），因此石灰石中的CaCO2含量以及脱硫效率是影响CO2排放的重要因素。通过改进脱硫工艺和改善脱硫剂的性能可以提高脱硫效率。因此脱硫剂品种的选择和改善脱硫剂的性能成为日益关注的焦点。脱硫剂利用率低会带来两方面的问题：一是脱硫剂耗量增大、煤渣量增大，这将增加二氧化碳的直接排放量;二是影响现有除尘设备的正常运行，这都将会明显增加发电成本，同时，这将增加二氧化碳的间接排放量。
2燃煤电厂CO2排放指标分配
排放绩效是指单位经济活动排放的污染物数量或者是排放强度，是贯穿于排放标准、总量分配、发电绩效、竞价上网、排污权交易中的环境管理链条的新机制。排放绩效的引入，核心是在电力行业建立一种污染防治新机制，协调电力发展与污染减排的关系，促进清洁电力机制的形成。因此，将排放绩效作为衡量电厂经济活动的污染排放指标，采用排放绩效标准对燃煤电厂CO2的允许排放量进行分配。其首要工作是确定未来电厂的排放控制目标和绩效标准值，然后按照电厂的发电量来确定电厂未来的排放指标，具体步骤如下。（1）预测控制目标年燃煤电厂发电量Gaera。结合地区经济发展水平、用电发展情况预测控制目标年的电厂发电量Gaera。（2）确定控制目标年电厂CO2排放总量Eaera。首先在满足上级环保部门的要求下，确定地区控制目标年CO2排放总量。在确定地区CO2排放总量之后，要根据地区电力行业的发展情况，确定电厂CO2排放量在地区排放量中的比例。（3）确定电厂CO2排放绩效标准GPSaera。在确定目标年电厂CO2排放量和发电量后，就可以得到控制目标年的排放绩效标准。
3碳敏感性计算模型
机组运行参数分为可控运行参数和不可控运行参数2种，从机组运行角度出发研究碳减排措施，选取现场运行人员能够干预调整的主要可控运行参数进行碳敏感性分析。锅炉效率、汽轮机绝对内效率及厂用电率对燃煤供电碳排放强度的影响最大，根据碳敏感性分析思路，可对影响前2个系统效率的主要可控运行参数建立碳敏感性计算模型。为直观表现厂用电率变化对MCO2的影响，选取厂用电量建立碳敏感性计算模型。
4煤炭固定燃烧CO2排放量计算
在煤炭固定燃烧方面，燃煤电厂可根据自己能够获取的工业分析数据不同的详尽程度选择不同的计算公式。
Wgr：煤炭固定燃烧CO2排放量（统计值），吨;
Wcoal：消耗的原煤量（统计值），吨;
Car：煤炭加权平均含碳量（加权平均，统计值），百分比;
Aar：煤炭灰分（加权平均，统计值），百分比;
q4：锅炉固体未完全燃烧热损失（统计值），百分比;
可以取厂里各机组的统计值，无统计值的可采用下列参照值：烟煤、褐煤，q4=1%;贫煤，q4=1.5%;無烟煤，q4=2.5%;劣质无烟煤，q4=4%。
灰渣平均含碳量，即灰渣中平均含碳量占
燃煤灰量的百分比;
12：二氧化碳的摩尔质量，无量纲;
44：碳元素的摩尔质量，无量纲;
Qnet，ar：收到基低位发热量，兆焦/千克;
Cheat：《省级温室气体清单编制指南（试行）》提供的单位热值含碳量，吨碳/万亿焦耳;
R：碳氧化率，由用户提供，可选用省级清单里建议的燃煤发电锅炉平均值98%;1000：单位转换系数。
结语
实现燃煤电厂碳减排的前提之一就是对燃煤电厂碳排放量能准确的核算。在机组实际运行中各可控运行参数常见的变化范围下，锅炉侧可控运行参数的碳敏感性在所有负荷率下都高于汽轮机侧可控运行参数的碳敏感性;排烟温度、排烟含氧量及飞灰含碳量在高负荷率下的碳敏感性较高，过热蒸汽压力的碳敏感性相对于其他蒸汽参数较高，且随负荷率升高而降低。
参考文献
[1]刘焕章，常太华，刘吉臻，等.2007.电站锅炉温室气体排放量的计算[J].热能动力工程，22（6）：665-668.
华润电力（沧州运东）有限公司，河北沧州 061724