《国家重点推广的低碳技术目录》：6项电力低碳技术一览（图表）

snow

  2014/9/9 9:42:11  
为贯彻落实“十二五”规划《纲要》和《“十二五”控制温室气体排放工作方案》的有关要求，加快低碳技术的推广应用，促进2020年我国控制温室气体行动目标的实现，我们组织编制了《国家重点推广的低碳技术目录》(以下简称《目录》)，现予以公告，《目录》涉及煤炭、电力、钢铁、有色、石油石化、化工、建筑、轻工、纺织、机械、农业、林业等12个行业，共33项国家重点推广的低碳技术。

多能源互补的分布式能源技术
一、技术名称：多能源互补的分布式能源技术
二、技术类别：减碳技术
三、所属领域及适用范围：电力、化工、冶金、建筑等行业分布式能源利用领域
四、该技术应用现状及产业化情况
分布式能源技术对能源进行综合梯级利用是我国能源领域的前沿技术之一，同时也被列入我国战略性新兴产业发展规划，发展前景广阔。目前，我国的分布式供能系统发展还处于产业化初期阶段。近10年来，已建成北京燃气大厦、北京会议中心、浦东国际机场、广东宏达工业园等各类分布式能源项目59项，电力装机容量达到176万kW。2012年确立国家示范项目4个，共4万kW。我国计划到2015年建成1000个分布式能源项目，10个典型性示范区域。
五、技术内容
1.技术原理
利用200℃以上的太阳能集热，将天然气、液体燃料等分解、重整为合成气，燃料热值得到增加，实现了太阳能向燃料化学能的转化和储存。通过燃料与中低温太阳能热化学互补技术，可大幅度减小燃料燃烧过程的可用能损失，同时提高太阳能的转化利用效率，实现系统节能20%以上。
2.关键技术
(1)太阳能热化学发电技术
主要包括太阳能集热技术、太阳能燃料转换技术、富氢燃料发电技术、吸收式热泵技术等;
(2)多能源互补的分布式能源系统集成技术
主要包括多能源互补的分布式能源系统设计技术和全工况优化控制技术等。
3.工艺流程
(1)燃料先经过加压和预热后，进入太阳能吸收/反应器，反应器内填充催化剂，燃料流经吸收/反应器内催化床层发生吸热的分解/重整反应，生成二次燃料气，所需反应热由太阳能直接提供;
(2)经过吸收/反应器充分反应后的二次燃料气经过冷凝器冷却，未反应的燃料与产物气体分离;
(3)产生的二次燃料气经过加压后，进入储气罐;作为燃料进入内燃机发电机组发电;
(4)来自储气罐的燃料驱动富氢燃料内燃发动机发电，烟气和缸套水余热联合驱动吸收式制冷机制冷，通过换热器回收系统的低品位余热，生产采暖和生活热水。
具体工艺流程见图1。

六、主要技术指标
1.发电功率可达百MW级;
2.一次能源利用率80%～89%，太阳能所占份额15%～20%，太阳能热发电效率20%以上(常规太阳能热发电技术效率<15%)。
七、技术鉴定情况
该技术于2012年通过国家863项目技术验收，示范项目运行结果经过第三方检测，并通过了华电电科院的实际检测，相关指标达到国内先进水平，共获得国家发明专利3项，实用新型专利5项。
八
典型用户及投资效益
典型用户：广东宏达工业园等。
典型案例1
案例名称：广东宏达工业园分布式冷热电联供项目
建设规模：建设工业园区MW级内燃机冷热电联供系统，为工业园区建筑面积18580m2的厂房、宿舍和办公区提供全面能源服务。建设条件：为太阳能资源充沛、有稳定的电、冷和热需求的用户，具备电力并网和燃料接入条件。主要建设内容：新建园区分布式冷热电联供项目，包括系统技术方案、工程设计、单元调试、系统联调、性能考核试验等。主要设备为燃气内燃机、烟气热水型溴化锂机等。项目总投资1200万元，建设期1年。年减排量1330tCO2，年经济效益400万元，投资回收期3年。减排成本为800～1000元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
与传统集中式供能方式相比，分布式冷热电联供技术具有燃料利用效率高、污染物排放低的优势，分布式供能系统的大规模应用将为我国实现节能减排目标做出实质性贡献。预计未来五年，在分布式能源利用领域的推广比例可达5%，形成的年碳减排能力为70万tCO2 。
6 直驱永磁风力发电技术
一、技术名称：直驱永磁风力发电技术
二、技术类别：零碳技术
三、所属领域及适用范围：电力行业 风电领域
四、该技术应用现状及产业化情况
目前，我国变速恒频风力发电机组主要包括双馈感应风力发电机组和直驱永磁同步风力发电机组。至2013年底，直驱永磁风力发电技术已在全国30%以上的风电机组上应用，并在1.5MW、2.0MW、2.5MW、3.0MW机组上均实现了产业化。未来该技术在海上风电大兆瓦级发电机组上也具有很大的应用潜力。
五、技术内容
1.技术原理
该技术实现直驱、永磁和全功率变流技术的系统集成，三者相辅相成，以电流的快速变化适应风速变化，可有效减轻机组的机械磨损，适应风速脉动变化和电网需求。由于采用直驱永磁技术，无齿轮增速箱设计，因此单位发电能耗较双馈风力发电机组低。
2.关键技术
(1)载荷控制技术;
(2)大型永磁电机设计技术;
(3)变桨系统控制技术;
(4)信号专用采集技术。
3.工艺流程
直驱永磁风力发电机组结构简图如图1所示。

六、主要技术指标
1.年均机组运行利用率达99%以上;
2.机组平均传动效率相对齿轮箱传动链机组高2%以上;
3.可以实现零电压穿越，功率因数达-0.9～0.9。
七、技术鉴定情况
2.5MW直驱永磁风力发电机组获得2011年度国家能源科技进步奖一等奖;2012年获得德国T&Uuml;V Nord设计认证;2013获得了北京鉴衡认证中心的设计认证。2012年，该项技术还分别获得进入北美、澳洲及欧盟市场所必需的安全认证、CE认证等专项认证，以及职业健康与防火要求评估。
八、典型用户及投资效益
典型用户：中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司、中广核电力集团公司、华润电力集团公司、国华电力集团公司和国投电力集团公司等。
典型案例1
案例名称：金风达坂城试验风电场项目
建设规模：总装机容量为4.95万kW风电场项目。建设条件:风功能密度达到七级标准，风能资源较好，有效风速小时较高;区域电网配套规划建设完善。主要建设内容：安装6台3.0MW和13台2.5MW直驱永磁风力发电机组。主要设备为2.5MW直驱永磁风力发电机组和3.0MW直驱永磁风力发电机组。项目总投资4.2亿元，建设期为1年。年减排10万tCO2，年经济效益6300万元，投资回收期约为7年。减排成本为50～100元/tCO2。
典型案例2
案例名称：河北官厅风电场项目(一期)
建设规模：4.95万kW风电场。建设条件:风资源年平均风速达到3m/s以上，年有效小时数不低于1700h，不能超过机组的极限风速;区域电网建设配套完善。主要建设内容：安装33台1.5MW直驱永磁风力发电机组。主要设备为1.5MW直驱永磁风力发电机组。项目总投资2亿元，建设期6个月。年减排量7.4万tCO2，年经济效益5000万元，投资回收期4年。减排成本为-50～-20元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
我国风力发电领域尚具有较大的开发潜力。2013年，全国新增风电并网容量1449万kW。预计未来五年，该技术将在新增装机容量为2400万kW的风力发电机组上得到应用，推广比例将达40%，可实现年减排3600万tCO2。
低风速风力发电技术
一、技术名称：低风速风力发电技术
二、技术类别：零碳技术
三、所属领域及适用范围：电力行业 低风速区域风电领域
四、该技术应用现状及产业化情况
随着我国风力发电装机容量的不断增加及风电场项目大规模开发，国内可开发利用的优良风资源地区日益减少。余下大量待开发的地域大多属于准Ⅱ类或Ⅲ类地区，有些甚至是IV类风资源区。采用该技术的风力发电机组主要应用于内陆、近海等可开发IEC S类风区，单机规模可达到2MW级。目前，低风速风力发电机组样机已于2011年12月实现并网发电，并在2013年实现规模化生产。
五、技术内容
1.技术原理
该技术对机组的控制策略进行系列优化，通过加大风轮直径，优化叶片的气动外形，提高机组的效率及寿命;降低额定转速，在保持机组功率等级不变的条件下，可大幅提高机组性能，并突破2MW以上低风速大风轮直径型风力发电机组优化设计。
2.关键技术
(1)低风速利用技术
(2)多环境适用技术
机组具有抗冰冻、抗风沙、抗盐雾等特点，可在各类条件恶劣的低风速风电场应用。
(3)四段式塔筒设计
针对机型可能应用的特殊地形，除设计了标准80m三段式塔筒，还特别设计了四段式塔筒和70m/90m塔筒等，安装更为方便灵活。
3.工艺流程
低风速风力发电机组生产工艺流程图见图1。

六、主要技术指标
1.额定输出功率：2000kW，额定电压：690V;
2.叶轮直径：105m，扫风面积：8626m2;
3.适用风区等级：80m高度年平均风速6m/s的低风速风区;
4.运行温度：-30℃～+40℃(低温型)，-10℃～+40℃(常温型)。
七、技术鉴定情况
该技术已获得3项国家发明专利，1项实用新型专利。
八、典型用户及投资效益
典型用户：中国国电集团公司、中国华能集团公司、中国华电集团公司等。
典型案例1
案例名称：中电投江西笔架山风电场项目
建设规模：50MW风电场。建设条件：80m高度年平均风速6m/s的低风速风区。主要建设内容：风力发电场、变电站。主要设备为2MW低风速风力发电机组。项目总投资4.3亿元，建设期1年。年减排量7.7万tCO2，年经济效益6000万元，投资回收期7年。减排成本为50～100元/tCO2。
典型案例2
案例名称：中国风电湖北江华大陆铺风电场项目
建设规模：50MW风电场。建设条件：80m高度年平均风速6m/s的低风速风区。主要建设内容：风力发电场、变电站、进场道路、风力发电机组设备及相关土建及电气工程。主要设备为2MW低风速风力发电机组。项目总投资4.5亿元，建设期1.5年。项目年减排量7.7万tCO2,年经济效益6000万元，投资回收期8年。减排成本为 100～150元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
预计未来5年，该技术可在适合开发建设低风速风力发电领域推广10%，可形成年碳减排能力达700万tCO2。
生物燃气高效制备热电联产技术
一、技术名称：生物燃气高效制备热电联产技术
二、技术类别：零碳技术
三、所属领域及适用范围：电力行业 生物质热电联产
四、该技术应用现状及产业化情况
生物燃气高效制备热电联产技术已在国内多家大型沼气工程中推广应用，目前在国内大型沼气工程中推广率约10%～15%，其关键设备已实现国产化，有效降低了工程造价和运行成本。
五、技术内容
1. 技术原理
该技术通过高浓度中温厌氧发酵，降解畜禽粪便、农业废弃物、餐厨垃圾等有机废弃物并生产沼气，所产沼气集中收集净化处理后通过燃气发电机发电。同时采用余热回收技术回收发电机缸套水及烟道气的余热，用于发酵系统自身的增温和供暖。高含砂粪便原料的水解除砂技术、高氨氮高效厌氧发酵技术、沼气生物脱硫技术和冬季寒冷地区厌氧罐增温保温技术等已实现技术集成和国产化，成功解决了畜禽粪便原料发酵产沼气过程中高含砂量、高氨氮和高含硫量等难题。
2. 关键技术
(1)水解除砂技术及装置
在预处理阶段设置水解除砂池，采用水解工艺实现粪砂分离。采用螺旋除砂机械将水解池底部沉砂排出池外，避免了砂对设备管道的磨损和在厌氧罐内的沉积，保证系统的高效稳定运行;
(2)高氨氮高效厌氧发酵工艺和关键装置
研发耐高氨氮菌种培养技术及厌氧发酵工艺，将厌氧发酵氨氮耐受浓度从常规的3000mg/L提升至6000mg/L以上，为高浓度纯鸡粪厌氧发酵创造了条件;
(3)新型低能耗慢速中心搅拌技术
采用新型低能耗慢转速中心搅拌机，保证了罐内的充分传质和传热，并比传统的机械搅拌节能50%以上;采用自主研发的新型套管密封技术，提高了设备的效率和可靠性。
3. 工艺流程
生物燃气高效制备热电联产工艺流程如图1所示，主要包括以下几个步骤：
(1)原料预处理
通过预处理技术去除原料中不适宜进入厌氧罐的杂质，如砂子、长纤维、玻璃等无机杂质，然后通过进料装置将预处理后的原料输入厌氧发酵罐;
(2)厌氧发酵及后处理
原料在厌氧罐内发酵并生产沼气，根据实际需求可设置一级或二级发酵。发酵后的残余物可根据实际需求进行固液分离，沼渣可作为有机肥加工原料，沼液可直接用作有机肥回灌农田，或用于生产高端液态有机肥;
(3)沼气净化贮存
发酵产生的沼气经脱硫系统去除其中的硫化氢，然后通过脱水装置除去其中的水分，净化后的沼气储存在贮气柜中备用;
(4)沼气发电及余热回收
贮气柜中的沼气输送至燃气发电机进行发电，并通过余热回收系统回收余热用于发酵系统增温。

六、主要技术指标
1.总固体(TS)可达 8%～12%;
2.发酵温度35℃～38℃;
3.中温条件下容积产气率≥1.5m3/m3&dot;d;
4.年稳定运行时间≥350天。
七、技术鉴定情况
该技术于2012年获得国家能源科技进步三等奖，并连同其他相关技术共同获得2012年度国家科技进步二等奖，已获得两项国家发明专利。
八、典型用户及投资效益
典型用户：山东民和牧业股份有限公司、北京德青源农业科技股份有限公司和中粮集团等。
典型案例1
案例名称：山东民和牧业3MW沼气发电热电联产工程
建设规模：3MW沼气发电工程，日处理鸡粪500吨和污水500吨。项目建设条件：发酵原料充足，有适合的建设场地。主要建设内容：建设2座2400m3水解池、8座3200m3厌氧发酵罐、1座2000m3后发酵罐、1台2150m3双膜干式贮气柜、3台1064kW沼气发电机组。主要设备为水解池搅拌机、厌氧发酵罐、厌氧发酵罐搅拌机、生物脱硫塔。项目总投资为7000万元，建设期1年。年减排量19600tCO2，年经济效益1670万元，投资回收期4年。
减排成本为150～200元/tCO2。
典型案例2
案例名称：宁波万隆酒精厂2×1.56MW沼气发电热电联产工程
建设规模：2×1.56MW热电联产发电机组，日处理酒精醪液1600 t/天。项目建设条件：酒精醪液1600t/天，占地25亩。主要建设内容：建设4座4000m3厌氧发酵罐，2台1.56MW热电联产发电机组。主要设备为厌氧发酵罐、热电联产发电机组。项目总投资5000万元，建设期1年。年减排量21000tCO2，年经济效益1735万元，投资回收期3年。减排成本为100～150元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
根据国家可再生能源中长期发展规划目标，到2020年计划建成规模化沼气工程16000座，年产沼气140亿m3，发电装机容量300万kW，每年减排温室气体1.5亿tCO2。预计未来5年内，约有10%的沼气工程将采用生物燃气高效制备热电联产技术，可形成年碳减排能力180万tCO2。
微电网并网运行及接入控制关键技术
一、技术名称：微电网并网运行及接入控制关键技术
二、技术类别：零碳技术
三、所属领域及适用范围：电力行业微电网领域
四、该技术应用现状及产业化情况
分布式发电/微电网并网运行及接入控制关键技术，包含分布式电源的并网接入和微电网的运行控制技术两方面内容。近年来，随着能源安全和环境污染问题日益突出，为了实现可持续发展，我国政府加大了可再生能源发电及清洁能源利用技术的推广和应用力度。分布式发电是可再生能源利用的重要形式，也是传统大电网的必要补充。作为智能电网的关键技术之一，微电网并网接入控制及运行控制技术具有较大发展潜力。
五、技术内容
1.技术原理
该技术是以可再生能源利用为基础的微网技术。针对分布式电源(微电网)并网点处并网设备冗余、安全维护性差的缺点，通过先进的集成技术，实现保护、通信、电能质量监测、远动、计量等功能一体化。通过区域性系统管理平台(微网领域使用微网运行控制器)实现区域内各类电源的协调运行，不仅增加了可再生能源供给的稳定性，同时也提高了可再生能源的使用效率，为可再生能源高效利用提供了保障，可减少化石能源的消耗，实现碳减排。
2.关键技术
(1)分布式电源(微电网)保护、测控、通讯、远动、电能质量监测、抄表等多种管控功能的集成化应用技术。
(2)分布式电源的管控与即插即用技术
分布式电源的管控与即插即用技术是实现主站对分布式电源的优化调度、管理，以及分布式电源友好并网的基础。该技术构建了基于IEC61850标准的分布式电源并网标准模型，对主站采用标准信息交互接口，分布式电源建成后通过模型一致性测试，即可接入主站接受调度。
(3)基于全景监测技术的多时间尺度分布式电源/微电网协调调度策略
基于各种清洁能源的特点，从环境和经济效益出发，以储能系统作为动态调节单元，采用多能源互补方法实现能量供需平衡。
并网运行情况下，微电网调度控制器按照既定的目标函数(分布式电源最大化利用/峰谷电价策略/储能最优化利用等)，实现特定的运行结果。离网运行情况下，微电网调度控制器将以微电网的电压频率稳定为基础，以微电网的长期运行为目标函数，最大时间、最大程度的支撑负荷。
3.工艺流程
分布式能源接入系统相关架构图和微电网系统图见图1，图2。

六、主要技术指标
1. 微电网运行控制器
清洁能源利用效率>85%;运行控制周期<2ms;并网点交换功率控制精度<5%。
2. 微电网继电保护
利用基于IEC61850的快速故障隔离技术，保护动作时间小于25ms，保护正确动作率100%。
七、技术鉴定情况
农网分布式发电/储能及微电网接入控制技术研究与应用、智能配电网优化调度关键设备研制及应用项目，2013年通过了中国电机工程学会鉴定。分布式可再生能源/微电网运行控制及接入控制系统相关产品，先后委托电力工业电力系统自动化设备质量检验测试中心、国家电网公司自动化设备电磁兼容实验室、国网电力科学研究院实验验证中心进行了型式试验、电磁兼容试验、61850一致性测试试验等测试与检测。已获得国家实用新型专利3项，软件著作权2项。
八、典型用户及投资效益
典型用户：承德围场御道口、扬州经济技术开发区等。
典型案例1
案例名称：承德围场御道口分布式发电项目
建设规模：一套容量为110kW的村庄模式微电网，含风力发电60kW，光伏发电50kW，储能80kW(128kWh);户用分光储微网4套(共4kW光伏4kW风电)。建设条件：拥有良好的太阳能和风能资源，主要建设内容：新建分布式可再生能源/储能及微电网接入控制系统、分布式可再生能源/储能及微电网监控系统、微电网运行控制关键设备。主要设备为微网并网接口装置、微网区域保护控制装置、微电网运行控制器等。项目投资额20万元，建设期6个月。年减排量8.5tCO2。年经济效益3.2万元，投资回收期约6年。减排成本为200～300元/tCO2。
典型案例2
案例名称：扬州经济技术开发区智能电网综合示范工程?光伏发电并网子项目
建设规模：装机总容量为1108kW，同时配置总容量为250kW×2h的储能系统，选用卷绕式铅酸电池。主要建设内容：建设一种新型智能自愈式馈线自动化处理模块，实现了配电自动化系统故障处理与分布式电源接入的协调配合。通过微电网运行控制系统与配电自动化系统联合调度，以历史负荷曲线、准实时负荷预测曲线、实时光伏预测系统为手段，对微电网内负荷进行监控和管理，在满足电网稳定和电能质量的条件下，动态分配微网内负荷。主要设备为分布式电源智能管控设备、分布式电源并网一体化装置(10KV)、低压分布式电源并网一体化设备(380V)等。技改投资额21万元，建设期6个月。年减排量9tCO2，年经济效益3.4万元,投资回收期约6年。碳减排成本为200～300元/tCO2。
九、推广前景和减排潜力
根据《国务院关于印发能源发展“十二五”规划的通知》，到2015年，分布式太阳能发电达到1000万kW，建成1000个左右天然气分布式能源项目，小水电装机容量1000万kW，保守估计太阳能、天然气、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电、小水电等类型能源2015年的装机容量可达2500万kW。预计未来五年，该技术在可再生能源分布式发电应用领域可推广比例为40%，形成的年二氧化碳减排能力为 30万tCO2。