王曉光

（卡奧斯能源科技有限公司，山東 青島 266100）

引 言

綠色低碳環(huán)保技術(shù)屬于一種新型環(huán)境保護(hù)技術(shù)，其主要目的就是降低碳排放，減少環(huán)境污染。綠色低碳環(huán)保技術(shù)內(nèi)涵豐富，國內(nèi)外很多學(xué)者從各種角度進(jìn)行了研究，從技術(shù)演化過程來講，其已經(jīng)從最初的末端技術(shù)而成為污染預(yù)防技術(shù)，包含能源資源控制污染防治、綜合利用、源頭控制、零排放等類型的綠色技術(shù)[1]。相關(guān)部門在2014年1月提出了《節(jié)能低碳技術(shù)推廣管理暫行辦法》，明確指出，低碳技術(shù)是以高效利用資源為前提，以降低或避免CO2排放為基本特點(diǎn)的技術(shù)，在廣義上其控制對象也包括其它溫室氣體。深改委在2019年4月審議通過了《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系指導(dǎo)意見》，在其中詳細(xì)闡述了綠色技術(shù)的概念，其涉及生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)保護(hù)與修復(fù)、城鄉(xiāng)綠色基礎(chǔ)設(shè)施、清潔能源、節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)等領(lǐng)域。

1 能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)綠色低碳環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 能效提升與節(jié)能技術(shù)裝備

近年來，能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)非常重視節(jié)能工作，在行業(yè)內(nèi)部使用了一批起效快、低成本、高效益的大型節(jié)能技術(shù)改造。通過分析行業(yè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，2015年我國能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中高效電機(jī)占比低于10%，而在2022年末其占比達(dá)到了34%，我國2019-2022年的高效電機(jī)變化情況，見表1。

表1 2019-2022我國高效電機(jī)變化情況

同時(shí)，在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)節(jié)能降碳過程中數(shù)字化技術(shù)改造已經(jīng)成為新驅(qū)動(dòng)力，如中國電網(wǎng)利用互聯(lián)網(wǎng)平臺建立了能源使用情況模型，明確規(guī)范操作流程和改進(jìn)工藝操作參數(shù)，從而使煤炭等傳統(tǒng)能源擁有了更高使用效率；華能某電廠借助模型體現(xiàn)出各種電力設(shè)備熱力情況，相關(guān)人員通過分析歷史數(shù)據(jù)可精確在各種工況下最佳發(fā)電技術(shù)煤耗，將平均發(fā)電煤耗控制在較低程度[2]。綜合來講，在現(xiàn)階段能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)下，在落實(shí)雙碳目標(biāo)的過程中必須重視提升能耗和節(jié)能工作。未來，隨著相關(guān)人員的研發(fā)和推廣變革性使用節(jié)能降碳技術(shù)，再加上能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)與智能化數(shù)字化技術(shù)深度融合，必然會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大降碳空間。

1.2 可再生能源裝備

我國在2023年8月實(shí)現(xiàn)了13.22億千瓦可再生能源裝機(jī)規(guī)模，在總裝機(jī)中占據(jù)48.8%比重，詳細(xì)數(shù)據(jù)，見表2。

表2 現(xiàn)今我國可再生能源裝機(jī)情況

在各種技術(shù)裝備不斷優(yōu)化的同時(shí)，風(fēng)電單機(jī)容量越來越大，在海上風(fēng)電可達(dá)到10兆瓦最大單機(jī)容量，陸上為6兆瓦最大單機(jī)容量。在此過程中還研究出了新型海上重型自生自航式風(fēng)電安裝船舶、平原低風(fēng)速利用技術(shù)裝備等。光伏組件打破了400瓦功率限制，多晶、單晶電池量產(chǎn)分別擁有19.5%和23.1%平均轉(zhuǎn)化效率，優(yōu)化和推廣了薄膜電池技術(shù)、高效晶硅電池生產(chǎn)技術(shù)。另外，國內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)多種光熱核心設(shè)備自主研發(fā)和生產(chǎn)，如聯(lián)動(dòng)型塔式聚光鏡等。

1.3 環(huán)保裝備

環(huán)保裝備涉及較多領(lǐng)域，詳細(xì)可分為環(huán)境污染防治設(shè)備專用零部件、環(huán)境監(jiān)測專用儀器儀表、環(huán)境污染應(yīng)急處理、環(huán)境污染防治專用藥劑和材料、振動(dòng)與噪聲控制、土壤污染修復(fù)、固體廢物處理、水污染防治、大氣污染防治等。在2022年底，我國擁有12 092億元左右的環(huán)保裝備制造業(yè)產(chǎn)值，為能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)各項(xiàng)工作提供了有效支持，詳細(xì)數(shù)據(jù)，見表3。

表3 2019-2022年我國環(huán)保裝備制造業(yè)產(chǎn)值情況

在環(huán)保裝備方面，能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中推出了1 000兆瓦燃煤機(jī)組電袋復(fù)合除塵器、國產(chǎn)振動(dòng)膜生物反應(yīng)器污水深度處理集成裝備等，相關(guān)人員在行業(yè)中應(yīng)用各種高效環(huán)保裝備。在此過程中，國產(chǎn)裝備已基本滿足能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)的實(shí)際環(huán)保需求。

1.4 終端電氣化技術(shù)

目前，能源終端用能電氣化技術(shù)在適用范圍和成熟度方面存在明顯不足。在經(jīng)濟(jì)學(xué)視角分析，以能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中常見的鍋爐為例，其以煤代電的經(jīng)濟(jì)性會(huì)受到電鍋爐與煤電綜合效率的影響。正常情況下，電鍋爐具備較高效率，有時(shí)可達(dá)到約99%，但是只存在50%左右煤炭發(fā)電與輸配電綜合效率，由此可知，燃煤鍋爐明顯擁有更高的效率，若是將電鍋爐當(dāng)做其替代品，并不具備經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)勢[3]。從技術(shù)適用范圍來講，能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)在電氣化方向具備較好的前景，如熱力行業(yè)使用電鍋爐、電窯爐等。電窯爐主要是輻射換熱，相較于對流換熱其換熱效率明顯更低，且需要長時(shí)間運(yùn)作，其換熱效率無法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求，所以在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中僅可將小規(guī)模工藝和裝置替換成電窯爐。

1.5 碳捕集、封存和利用技術(shù)

現(xiàn)如今，我國同時(shí)運(yùn)作的CCUS示范項(xiàng)目和試點(diǎn)有很多個(gè)，整體來講，在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中CCUS技術(shù)實(shí)際效果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證，在實(shí)踐中面臨著環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大、項(xiàng)目支出高等情況。例如，在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中主要是運(yùn)用物理分離和化學(xué)吸收兩種技術(shù)，這些技術(shù)在捕集CO2的過程中會(huì)在發(fā)電和燃料方面支出更高成本。碳運(yùn)輸方面，罐車是相關(guān)人員首選的運(yùn)輸工具，其成本支出同樣處于較高水平。當(dāng)封存達(dá)到一定規(guī)模后也有幾率產(chǎn)生各種各樣的風(fēng)險(xiǎn)，如碳泄漏、污染地下水、破壞生態(tài)等。碳利用方面，主要應(yīng)用場景為化學(xué)品制造、煤層氣采集等領(lǐng)域，只有少部分在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，急需進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

2 能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)應(yīng)用綠色低碳環(huán)保技術(shù)的要點(diǎn)

2.1 零碳技術(shù)：源頭控制

能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)要想順利完成雙碳目標(biāo)，相關(guān)人員務(wù)必以低碳清潔能源體系構(gòu)建工作為入手點(diǎn)。預(yù)估到2060年，在我國能源消費(fèi)中會(huì)有超過80%為非石化能源消費(fèi)。在新型電力系統(tǒng)中應(yīng)以清潔能源為主，合理開發(fā)和應(yīng)用可再生能源，使其具備越來越高的調(diào)峰和儲能能力，詳細(xì)情況，見圖1。

圖1 新型清潔能源系統(tǒng)

在太陽能發(fā)電領(lǐng)域中存在很多類型的光伏微電網(wǎng)發(fā)電技術(shù)以及光伏電池技術(shù)等，相關(guān)人員應(yīng)合理應(yīng)用和推廣，如薄膜太陽能電池、多晶硅電池等，相關(guān)技術(shù)可運(yùn)用到常規(guī)火電廠與槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行、光熱發(fā)電領(lǐng)域等。

風(fēng)力發(fā)電時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)將工作重點(diǎn)集中在成本控制、主動(dòng)頻率調(diào)節(jié)、數(shù)字化風(fēng)電場跨區(qū)消納、提升風(fēng)電場容量與數(shù)量方面。未來，應(yīng)用推廣的技術(shù)主要為大功率中壓變流器拓?fù)浼夹g(shù)、變槳距調(diào)節(jié)、變速運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)、海上風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)電場儲能技術(shù)等[4]。

水力發(fā)電技術(shù)主要為“互聯(lián)網(wǎng)+”智能水電站、機(jī)電設(shè)備制造、保護(hù)與修復(fù)生態(tài)、各種水文地質(zhì)環(huán)境工程建設(shè)、防控安全風(fēng)險(xiǎn)等。

目前應(yīng)用的生物發(fā)電技術(shù)中，生物混燃發(fā)電和生物氣化發(fā)電應(yīng)用范圍廣泛，其中生物混燃發(fā)電技術(shù)的優(yōu)勢更為明顯。

近年，我國核電產(chǎn)業(yè)越來越完善，現(xiàn)今已經(jīng)研發(fā)和運(yùn)用了三代核電技術(shù)，相關(guān)人員正在大力研發(fā)四代核電技術(shù)。在相關(guān)技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，相關(guān)人員可以嘗試應(yīng)用高溫堆新型合金材料、海上核動(dòng)力平臺、小型模塊化反應(yīng)堆、大型先進(jìn)壓水堆、高溫氣冷堆等。

在改善傳統(tǒng)化石能源應(yīng)用情況、實(shí)現(xiàn)可再生能源產(chǎn)業(yè)化過程中氫能應(yīng)用屬于重要途徑。在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中相關(guān)人員應(yīng)推廣和應(yīng)用大規(guī)模氫氣輸送、電解水綠氫制備、重載運(yùn)輸業(yè)、氫氣純化技術(shù)等技術(shù)。

當(dāng)構(gòu)建零碳新能源分布式框架后，能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中電網(wǎng)智能控制、電網(wǎng)智能化調(diào)度、智慧能源服務(wù)等工作會(huì)得到進(jìn)一步改善。如果傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)將轉(zhuǎn)變?yōu)榧行跃W(wǎng)絡(luò)，不但能夠具有更高的堅(jiān)強(qiáng)性、穩(wěn)定性、可靠性，還會(huì)走向靈活化、智能化，為智能電網(wǎng)提供有效的技術(shù)保障。

2.2 低碳技術(shù)：過程控制

能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中，綠色低碳環(huán)保技術(shù)重要的基礎(chǔ)地位，其可以直接影響CO2減排情況。在我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中電力、火力等是主要部門。能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)大多具備流程性行業(yè)，其生產(chǎn)過程擁有連續(xù)性、多段的特征。相關(guān)人員應(yīng)深入應(yīng)用流程性低碳化再造技術(shù)，用以優(yōu)化用能和調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，從生產(chǎn)過程入手減少溫室氣體排放[5]。

在電力產(chǎn)業(yè)深度減排方面。相關(guān)人員需要以提高能源利用效率、使用清潔能源兩方面入手。從電力產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展來看，務(wù)必大力推廣和應(yīng)用碳捕集、封存以及利用技術(shù)，促進(jìn)深度減排與電力產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程深度融合。在實(shí)現(xiàn)電力產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面，相關(guān)人員可從推廣利用碳捕集技術(shù)、創(chuàng)新協(xié)同處理技術(shù)、低碳產(chǎn)品開發(fā)、提升能源利用效率四方面入手。

在熱力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型方面。熱力行業(yè)節(jié)能減排需要以用能方式優(yōu)化作為主要路徑，實(shí)現(xiàn)化石能源從燃料轉(zhuǎn)變?yōu)樵?，從而使其達(dá)到更高能效，實(shí)現(xiàn)全過程低碳生產(chǎn)。實(shí)踐中，主要工作是CCUS技術(shù)研發(fā)推廣、能效減碳、清潔能源，實(shí)現(xiàn)從源頭開始減碳。

2.3 負(fù)碳技術(shù)：終端控制

負(fù)碳技術(shù)能保住化石能源利用滿足低碳目標(biāo)，特別是在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)這種排放高、耗能高的產(chǎn)業(yè)中，此種技術(shù)方案具有較高可行性，可以確保順利完成碳中和目標(biāo)。負(fù)碳技術(shù)可分為生態(tài)碳匯技術(shù)、碳捕集、封存以及利用技術(shù)等。碳捕集、封存以及利用技術(shù)又能細(xì)分為CO2高效轉(zhuǎn)化、生物能碳捕捉與封存、CO2驅(qū)油驅(qū)氣、直接空氣捕獲等。CCUS技術(shù)主要是從以下角度入手應(yīng)用；相關(guān)人員應(yīng)該以生物技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)CO2高效高值利用技術(shù)，或者使用其作為原料制作多碳化合物。使用生態(tài)匯碳技術(shù)主要是借助環(huán)境和生物的綜合作用，更為充分的移除碳，并在海洋或陸地中儲存CO2，進(jìn)而方便碳資源后續(xù)利用。

3 結(jié)語

綜上所述，我國各行各業(yè)對于能源動(dòng)力的需求均處于非常高的水平，而在能源動(dòng)力產(chǎn)業(yè)中卻存在著較為嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象和污染情況。因此，相關(guān)人員應(yīng)注重提升資源利用率和節(jié)約資源的工作，具體舉措為應(yīng)用綠色低碳環(huán)保技術(shù)，在實(shí)際工作中相關(guān)人員可綜合運(yùn)用零碳技術(shù)、低碳技術(shù)以及負(fù)碳技術(shù)，不僅可以緩解行業(yè)中能源緊張問題，還可以發(fā)揮節(jié)能環(huán)保的作用。另外，相關(guān)人員在實(shí)際工作中，務(wù)必積極落實(shí)新型綠色低碳環(huán)保技術(shù)開發(fā)，強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用，只有這樣才能不斷提升能源動(dòng)力行業(yè)技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)。