中國電網(wǎng)線損率降低引起的CO2、SO2、NOx減排量計算

胡剛剛

(華北電力大學(xué)能源動力與機械工程學(xué)院，北京 102206)

中國電網(wǎng)線損率降低引起的CO2、SO2、NOx減排量計算

胡剛剛

(華北電力大學(xué)能源動力與機械工程學(xué)院，北京 102206)

在1953年-2013年全國供電量、火電份額、電網(wǎng)線損率、火電發(fā)電量、供電煤耗以及國內(nèi)158種動力煤元素分析和收到基低位發(fā)熱量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，計算了CO2、SO2、NOx排放系數(shù)平均值和全國電網(wǎng)線損率下降引起的CO2、SO2、NOx的減排量。計算結(jié)果表明:對于國內(nèi)動力煤，1.0kg標(biāo)準(zhǔn)煤的CO2、SO2、NOx的平均排放系數(shù)分別是2.934kg/kg，28171mg/kg，4420mg/kg;1953年-2013年全國電網(wǎng)線損率降低減少CO2排放量為3530萬t，減少SO2排放量為33.9萬t，減少NOx排放量為5.32萬t。1996年后的CO2，SO2，NOx減排量超過總減排量的91%。

電網(wǎng);線損率降低;CO2;SO2;NOx;減排量

0 引言

線損率為線損電量占供電量的百分率［1］。我國的電網(wǎng)容量龐大，每年的供電量在線路中的損失量數(shù)量可觀。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和電網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展，比如1000kV特高壓輸電技術(shù)［2］和500kV超高壓輸電技術(shù)［3］，全國電網(wǎng)的線損率逐步降低。我國的電力生產(chǎn)主要依靠火電，2011年燃煤電廠發(fā)電量占全國發(fā)電量的82.4%［4］。

電網(wǎng)線損率的降低節(jié)約了大量煤炭［5］，同時減少了動力煤燃燒過程中產(chǎn)生的CO2、SO2、NOx等氣體污染物的排放量。目前關(guān)于中國電網(wǎng)線損率降低減排的CO2、SO2、NOx等氣體方面的文獻較少。本文計算了1953年-2013年全國電網(wǎng)線損率降低減排的CO2、SO2、NOx等氣體的量，分析了CO2、SO2、 NOx等氣體減排量隨著年份的變化規(guī)律。

1 數(shù)據(jù)來源與計算方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

年度供電量、線損率和供電煤耗數(shù)據(jù)來自1993年-2012年《中國電力年鑒》［6-9］，2013年數(shù)據(jù)來自中國電力企業(yè)聯(lián)合會網(wǎng)站《2013年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)一覽表》［10］。因為數(shù)據(jù)較多，本文省略數(shù)據(jù)表。其中，某些年份的數(shù)據(jù)不全，這些年份的數(shù)據(jù)根據(jù)相鄰年份數(shù)據(jù)線性插值估算。線性插值的年份包括:1953年-1956年數(shù)據(jù);1971年-1974年的數(shù)據(jù);2005年數(shù)據(jù)根據(jù)2004年和2006年數(shù)據(jù)線性插值得到。1953年-2013年的供電量(Ei)、線損率(ηi)、供電煤耗(bi)、火電量份額(ri)等數(shù)據(jù)見圖1，圖2。

158種國內(nèi)動力煤數(shù)據(jù)來自101篇文獻，［11-14］只是其中一少部分。由于數(shù)據(jù)較多，本文略去動力煤參數(shù)數(shù)據(jù)表。

圖1 1952年-2013年全國供電量和電網(wǎng)線損率變化

圖2 1952年-2013年全國供電煤耗和火電量份額變化

從圖2可知，全國供電量的82%左右來自火電，火力發(fā)電廠的供電煤耗總體上持續(xù)降低。

1.2 計算方法

假設(shè)i表示年份，i=1953～2013，某一年全國的供電量為 Ei，108(kW·h)，全國線損率為ηi，%;當(dāng)年的供電煤耗為bi，g/(kW·h);火電份額為ri。電源分為火電側(cè)、水電側(cè)、核電側(cè)、風(fēng)電側(cè)等。由于線損率的降低火電側(cè)每年節(jié)約的標(biāo)煤:

從1953年起，由于線損率的降低火電側(cè)累計節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)煤為ΣBsi(104t)為(i=1953，1954，……，2013):

假設(shè)Qnet，ar(kJ/kg)表示煤的收到基低位發(fā)熱量kJ/kg;Car、Sar分別表示動力煤的收到基碳和硫的含量，%;Vy(m3/kg)表示1.0kg動力煤的實際煙氣量(煙氣氧量O2=6%)。假設(shè)煤粉鍋爐采用低NOx燃燒技術(shù)之后的煙氣 NOx平均排放濃度為400mg/m3。1.0kg標(biāo)準(zhǔn)煤的CO2、SO2、NOx排放系數(shù)，見公式(3)～(5):

按照公式分別計算國內(nèi)158種動力煤的CO2、SO2、NOx排放系數(shù)，得到 EFCO2=2.934kg/kg，EFSO2=28171mg/kg，EFNOx=4420mg/kg。

CO2的年度減排量按照公式(6)計算，1953年起的累計排放量按照公式(7)計算。其中 k= 1953，1954，……，2013。類似地可以計算出SO2和NOx的年度減排量、1953年起的累計排放量。

2 計算結(jié)果與討論

把全國年度供電量、線損率、供電煤耗以及CO2，SO2，NOx的排放系數(shù)等已知數(shù)據(jù)已知數(shù)據(jù)帶入公式(1)、(2)、(6)、(7)以及與SO2，NOx相關(guān)的計算公式，得到計算結(jié)果見圖3、圖4、圖5。

從圖3可知，由于全國電網(wǎng)線損率的降低，1953年-2013年的CO2減排量逐步提高。對照圖1可知:1996年以后，全國電網(wǎng)的供電量提高幅度較大和線損率降低幅度較大，以上因素導(dǎo)致了CO2累計減排量大幅度提高。1953年-2013年的CO2累計減排量達到3530萬t。其中1996年以后的累積減排量超過總減排量的91%。

對比圖4和圖3可知，全國電網(wǎng)的線損率降低引起的年度和累積SO2減排量變化規(guī)律類似于CO2年度和累計減排規(guī)律。1953年-2013年的SO2累計減排量達到33.9萬t。

對比圖5和圖3可知，全國電網(wǎng)的線損率降低引起的年度和累積NOx減排量變化規(guī)律類似于CO2年度和累計減排規(guī)律。1953年-2013年的NOx累計減排量達到5.32萬t。

全國年度供電量的上升是由于全國GDP的上升，雖然供電量隨著GDP的上升而增加的趨勢有所放緩，但仍然正相關(guān)。全國電網(wǎng)線損率的降低是由于農(nóng)網(wǎng)改造［15］、超高壓輸電技術(shù)、特高壓輸電技術(shù)改造升級以及低壓電網(wǎng)布局的優(yōu)化［16-17］產(chǎn)生的。隨著電網(wǎng)新技術(shù)的升級換代，線損率會進一步降低。

圖3 1952年-2013年全國電網(wǎng)線損率降低引起的CO2年度減排量和累計減排量變化

圖4 1952年-2013年全國電網(wǎng)線損率降低引起的SO2年度減排量和累計減排量變化

圖5 1952年-2013年全國電網(wǎng)線損率降低引起的NOx年度減排量和累計減排量變化

3 結(jié)語

(1)對應(yīng)于1.0kg標(biāo)準(zhǔn)煤，中國158種動力煤CO2、SO2、NOx平均排放系數(shù)分別是2.934kg/kg，28171mg/kg和4420mg/kg。

(2)全國電網(wǎng)線損率的降低和供電量的提高節(jié)約了火電電源側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量，進而減排了火電廠產(chǎn)生的CO2、SO2、NOx等氣體污染物。

(3)1953年-2013年，全國電網(wǎng)線損率的累計降低減排了CO23530萬t，SO233.9萬t，NOx5.32萬t。隨著電網(wǎng)新技術(shù)的逐步推廣和升級換代，全國電網(wǎng)線損率會繼續(xù)降低，由此引起的火電電源側(cè)污染物CO2、SO2、NOx的排放量會進一步降低。

［1］王濤，忻俊惠.供電量與線損率的關(guān)系［J］.湖北電力，2007，31 (2):1-3.

［2］邵方殷.1000kV特高壓輸電線路的電磁環(huán)境［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2007，31(22):1-6.

［3］段建東，張保會，周 藝，等.基于暫態(tài)量的超高壓輸電線路故障選相［J］.中國電機工程學(xué)報，2006，26(3):1-6.

［4］中國電力年鑒編輯委員會.中國電力年鑒2012［M］.北京:中國電力出版社.2012.

［5］王世昌，王盛，葉冠南.我國電站燃煤鍋爐CO2排放狀況及減排措施［J］.熱力發(fā)電，2012，41(12):1-4.

［6］中國電力年鑒編輯委員會.中國電力年鑒1993［M］.北京:中國電力出版社，1993.

［7］中國電力年鑒編輯委員會.中國電力年鑒1998［M］.北京:中國電力出版社，1999.

［8］中國電力年鑒編輯委員會.中國電力年鑒2001［M］.北京:中國電力出版社，2002.

［9］中國電力年鑒編輯委員會.中國電力年鑒2004［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［10］中國電力企業(yè)聯(lián)合會.2013年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)一覽表［EB/OL］.http://www.cec.org.cn/guihuayutongji/tongjxinxi/，2014-04-23.

［11］陳瑤姬，周志軍，周 寧，等.貴州無煙煤的燃燒動力學(xué)特性和NOx生成機制試驗研究［J］.中國電機工程學(xué)報，2011，31(20): 52-58.

［12］段倫博，趙長遂，周 騖，等.CO2氣氛對煙煤熱解過程的影響［J］.中國電機工程學(xué)報，2010，30(2):62-66.

［13］陳紅，昌樹文，李明亮，等.300 MW循環(huán)流化床鍋爐燃用褐煤的試驗研究［J］.鍋爐制造，2009(1):1-4.

［14］陳懷珍，顧大釗，薛寧，等.神華煤與其它煙煤摻燒的結(jié)渣性研究［J］.熱力發(fā)電，2007，36(10):23-26.

［15］趙虹.降低35kV電網(wǎng)線損率的實踐［J］.農(nóng)電技術(shù)，2013(8): 44.

［16］徐鋒.城市中、低壓電網(wǎng)線損率的現(xiàn)狀及降損措施［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟，2012(12):91-92.

［16］王維洲，路民輝，但揚清，等.平均網(wǎng)損系數(shù)法在過網(wǎng)網(wǎng)損分?jǐn)傊械膽?yīng)用分析［J］.電力科技與環(huán)保，2012，28(5):46-49.

Calculation of reduction of CO2，SO2，NOxemission by reducing line loss rate of grid across China

On the data base of the Ultimate Analysis and LHV(as received base)of the 158 Chinese power coals and the power supply，the proportion of the coal fired power，line loss rate and power supply coal consumption from 1953 to 2013，calculation of the CO2，SO2，NOxemission factors and emission reduction of the CO2，SO2，NOxis discussed.The calculation reduction revealed that，for 1.0kg standard coal，the average emission factors of the CO2，SO2and NOxfor Chinese power coal are 2.934kg/kg，28171mg/kg，4420mg/kg，the total emission reduction of the CO2，SO2and NOxesulting from the line loss rate from 1953 to 2013 are 353× 105t，339×103t and 53.2×103t respectively.Besides，the emission reduction the CO2，SO2and NOxfrom 1996 accounted for more than 91%of the total emission reduction.

grid;reduction of the line loss rate;CO2;SO2;NOx;emission reduction

X701

:B

:1674-8069(2016)01-006-03

2016-09-29;

:2016-10-16

胡剛剛(1981-)，男，陜西西安人，工程師，研究方向為火力發(fā)電節(jié)能及環(huán)境技術(shù)研究。E-mail:huganggangc@ncepu.edu.cn

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金