整体煤气化联合循环

整体煤气化联合循环(IGCC)现状及发展趋势

供稿人：宋鸿供稿时间：2009-12-23 关键字：整体煤气化联合循环(IGCC) 现状发展趋势

一、IGCC行业发展概况

整体煤气化联合循环(Integrated gasification combined cycle，IGCC)是指将煤炭、生物质、石油焦、重渣油等多种含碳燃料进行气化，将得到的合成气净化后与高效的联合循环相结合的先进动力系统。这种系统不仅可以符合2005-2010年日益严格的脱硫脱硝除尘要求，而且可以符合2010-2020年排上日程的微颗粒（PM10、PM2.5）和金属元素（如汞）的排放要求，同时也克服了天然气供应不足和价格昂贵的问题，并具有延伸产业链，发展循环经济的技术优势。从系统构成及设备制造的角度来看，这种系统继承和发展了当前热力发电系统几乎所有技术，代表21世纪洁净煤发电技术的发展方向。

IGCC的研发始于二十世纪七十年代初，1972年在西德Lǔnen 的Kellerman电厂建立了第一座IGCC装置，但世界上真正试运成功的第一座IGCC电站是1984年启动的美国加州Cool Water 电站。Cool Water电站成功地验证了IGCC技术的可行性，跨过了原理概念性开拓验证阶段，使IGCC从此转上了较为稳健、有效的开发阶段。之后，美国、英国、荷兰、西班牙、德国、日本、印度等国纷纷建起了IGCC商用化示范电站，其中最受关注的是美国的Wabash River（1995）、Free town（1995）、Tampa（1996）和Pinon Pine电站（1996），以及欧洲荷兰的Buggenum电站（1994）、西班牙的Puertollano电站（1998）等。它们多已并入电网作商用化示范运行，证明能够实现有害物质零排放、利于环境保护（污染物排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率达99%，氮氧化物排放只有常规电站的15%-20%，耗水只有常规电站的1/2-1/3），净效率可达43%以上（高于超临界参数燃煤发电机组在同样净化要求下的最高水平），运行可靠性良好，其建设投资和运行成本基本上已具备竞争力。近年来，IGCC的发展呈现

以下一些特征：

1、IGCC商业运行成必然

IGCC的技术日臻成熟，已进入300～400MW大容量机组的商业示范阶段，也就是第二代商用化示范电站。加强整体化，并采用最新技术，提高发电效率，成为世界能源界关注的白热点。现在新型工业燃气轮机的进气初温已达1430℃，用以组成的IGCC 系统净效率应将超过50%。以先进的H级燃气轮机为核心的前置SOFC(固体氧化物燃料电池)、后置HAT(湿空气透平)循环的IGCC 的发电效率将达到60%～70%以上。美国1998年4月推出的《综合国家能源战略》，要求2012年燃煤发电效率提高到60%以上，而目前发达国家火力发电厂的平均发电效率为37%左右。因此IGCC只要具备大规模商用化的技术和物质条件，就将立于不败之地。

目前，由于IGCC技术的发展、环保标准的提高和石油、天然气等能源价格走势等多重因素，IGCC正逐步从商业示范走向商业应用阶段。据统计，全世界已经运行的IGCC电站有59座，最高发电效率已达45%，为IGCC未来电站建设积累了丰富的经验。全球已经宣布或正在规划中的IGCC项目大约50多个（图1）。

从图1看出，全球只有少数几个IGCC项目被延期或取消，更多的IGCC发电厂将在2010-2013年以后实现商业运行。而且从国外的最新研究进展和发展趋势来看，经过多年的发展， IGCC 技术正在逐步走向大规模的商业运行。作为可持续发展的先进洁净煤技术， IGCC 将是未来能源系统的核心技术和重要基础之一。

图1 全球IGCC项目发展情况

资料来源：Status of the global IGCC project pipeline. Emerging Energy Research

2、煤气化容量持续增长

随着煤气化技术和燃机技术的不断发展和进步，IGCC朝着大容量、高效率、低排放发展，而全球煤气化容量虽然各年有所波动，但始终保持增长态势（图2）。根据 公布的调研数据，进入21世纪以来，IGCC行业发展迅速，2007年总容量约58000 MW，2008年接近60000 MW，而2009年还将继续增长，预计到2010年将有一个飞跃，自那以后，IGCC增长势头迅猛，预计2015年全球容量将较2007年增长72%（图3、图4）。

图2全球煤气化容量增长态势

资料来源：Gasification Technologies Council，ISTIS整理

图3 2004年和2007年全球煤气化容量增长调查

资料来源：，ISTIS整理

图4 全球煤气化容量预测

资料来源：，ISTIS整理

3、政府投资力度很大

自20世纪80年代起，美国、欧盟和日本等国政府分别制定和实施了IGCC研究、发展和示范的国家计划，投资持续增加。根据德国联邦银行2007年1月的研究报告，到2030年时全球对于煤气化这种低排放技术热电厂的投资额将会增加到100亿美元，其中中国就将超过20亿美元。

美国政府的投资政策由来已久。1985-2000年，美国先后部署了5轮“洁净煤发展计划”，其中先后资助建成了4座IGCC 示范电站，总投资2117亿美元，占该计划总投资的31%。2002年实施了CCPI(Clean Coal Power Initiative)计划，历时10年安排4轮项目，总投资达20亿美元。2003年美国FutureGen 计划研发和建立一个“零排放”的IGCC发电厂，当时总投资约10亿美元，能源部承担74%，其余由13家企业联盟分担，2007年选定伊利诺斯州的Mattoon作为示范基地，但总投资上升到18亿美元。2008年初该项目进行了重组，重点支持多座IGCC或其他先进燃煤电站示范CO2捕集与封存技术。根据美国能源部的报告，其2008年资助27个IGCC项目，资助额度约5400万美元，