能源动力产业的绿色低碳环保技术与应用研究

能源动力产业的绿色低碳环保技术与应用研究

杜亮

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摘要：虽然近年来我国大力支持新能源研发工作，但是目前我国能源供应仍然以石油、煤炭等传统能源为主，这些能源都具备不可再生的特性，所以我们必须要开发和运用新型低碳能源。基于此，本文将首先介绍绿色低碳环保技术，然后分析能源动力产业绿色低碳环保技术的应用现状，最后探讨能源动力产业的绿色低碳环保技术应用要点，希望可以为相关人员提供一定借鉴。

关键词：能源动力产业；碳中和；碳达峰

1　能源动力产业绿色低碳环保技术的应用现状

1.1　能效提升与节能技术装备

近年来，能源动力产业非常重视节能工作，在行业内部使用了一批起效快、低成本、高效益的大型节能技术改造。通过分析行业机构统计数据可知，2015年我国能源动力产业中高效电机占比低于10%，而在2022年末其占比达到了34%。

同时，在能源动力产业节能降碳过程中数字化技术改造已经成为新驱动力，如中国电网利用互联网平台建立了能源使用情况模型，明确规范操作流程和改进工艺操作参数，从而使煤炭等传统能源拥有了更高使用效率；华能某电厂借助模型体现出各种电力设备热力情况，相关人员通过分析历史数据可精确在各种工况下最佳发电技术煤耗，将平均发电煤耗控制在较低程度[2]。

1.2　可再生能源装备

在各种技术装备不断优化的同时，风电单机容量越来越大，在海上风电可达到10兆瓦最大单机容量，陆上为6兆瓦最大单机容量。在此过程中还研究出了新型海上重型自生自航式风电安装船舶、平原低风速利用技术装备等。光伏组件打破了400瓦功率限制，多晶、单晶电池量产分别拥有19.5%和23.1%平均转化效率，优化和推广了薄膜电池技术、高效晶硅电池生产技术。另外，国内已经实现多种光热核心设备自主研发和生产，如联动型塔式聚光镜等。

1.3　环保装备

环保装备涉及较多领域，详细可分为环境污染防治设备专用零部件、环境监测专用仪器仪表、环境污染应急处理、环境污染防治专用药剂和材料、振动与噪声控制、土壤污染修复、固体废物处理、水污染防治、大气污染防治等。在2022年底，我国拥有12092亿元左右的环保装备制造业产值，为能源动力产业各项工作提供了有效支持。在环保装备方面，能源动力产业中推出了1000兆瓦燃煤机组电袋复合除尘器、国产振动膜生物反应器污水深度处理集成装备等，相关人员在行业中应用各种高效环保装备。在此过程中，国产装备已基本满足能源动力产业的实际环保需求。

1.4　终端电气化技术

正常情况下，电锅炉具备较高效率，有时可达到约99%，但是只存在50%左右煤炭发电与输配电综合效率，由此可知，燃煤锅炉明显拥有更高的效率，若是将电锅炉当做其替代品，并不具备经济性方面优势[3]。从技术适用范围来讲，能源动力产业在电气化方向具备较好的前景，如热力行业使用电锅炉、电窑炉等。电窑炉主要是辐射换热，相较于对流换热其换热效率明显更低，且需要长时间运作，其换热效率无法满足大规模生产需求，所以在能源动力产业中仅可将小规模工艺和装置替换成电窑炉。

1.5　碳捕集、封存和利用技术

现如今，我国同时运作的CCUS示范项目和试点有很多个，整体来讲，在能源动力产业中CCUS技术实际效果还有待进一步验证，在实践中面临着环境风险大、项目支出高等情况。例如，在能源动力产业中主要是运用物理分离和化学吸收两种技术，这些技术在捕集CO2的过程中会在发电和燃料方面支出更高成本。碳运输方面，罐车是相关人员首选的运输工具，其成本支出同样处于较高水平。当封存达到一定规模后也有几率产生各种各样的风险，如碳泄漏、污染地下水、破坏生态等。碳利用方面，主要应用场景为化学品制造、煤层气采集等领域，只有少部分在能源动力产业应用，急需进一步扩大应用范围。

2　能源动力产业应用绿色低碳环保技术的要点

2.1　零碳技术：源头控制

在太阳能发电领域中存在很多类型的光伏微电网发电技术以及光伏电池技术等，相关人员应合理应用和推广，如薄膜太阳能电池、多晶硅电池等，相关技术可运用到常规火电厂与槽式光热发电系统联合运行、光热发电领域等。

风力发电时，相关人员应将工作重点集中在成本控制、主动频率调节、数字化风电场跨区消纳、提升风电场容量与数量方面。未来，应用推广的技术主要为大功率中压变流器拓扑技术、变桨距调节、变速运行优化技术、海上风力发电、风电场储能技术等[4]。

水力发电技术主要为“互联网+”智能水电站、机电设备制造、保护与修复生态、各种水文地质环境工程建设、防控安全风险等。目前应用的生物发电技术中，生物混燃发电和生物气化发电应用范围广泛，其中生物混燃发电技术的优势更为明显。近年，我国核电产业越来越完善，现今已经研发和运用了三代核电技术，相关人员正在大力研发四代核电技术。在相关技术应用实践中，相关人员可以尝试应用高温堆新型合金材料、海上核动力平台、小型模块化反应堆、大型先进压水堆、高温气冷堆等。

在改善传统化石能源应用情况、实现可再生能源产业化过程中氢能应用属于重要途径。在能源动力产业中相关人员应推广和应用大规模氢气输送、电解水绿氢制备、重载运输业、氢气纯化技术等技术。当构建零碳新能源分布式框架后，能源动力产业中电网智能控制、电网智能化调度、智慧能源服务等工作会得到进一步改善。如果传统电网系统将转变为集中性网络，不但能够具有更高的坚强性、稳定性、可靠性，还会走向灵活化、智能化，为智能电网提供有效的技术保障。

2.2　低碳技术：过程控制

能源动力产业中，绿色低碳环保技术重要的基础地位，其可以直接影响CO2减排情况。在我国能源消费结构中电力、火力等是主要部门。能源动力产业大多具备流程性行业，其生产过程拥有连续性、多段的特征。相关人员应深入应用流程性低碳化再造技术，用以优化用能和调整能源结构，从生产过程入手减少温室气体排放[5]。在电力产业深度减排方面。相关人员需要以提高能源利用效率、使用清洁能源两方面入手。从电力产业中长期发展来看，务必大力推广和应用碳捕集、封存以及利用技术，促进深度减排与电力产业生产过程深度融合。在实现电力产业可持续发展方面，相关人员可从推广利用碳捕集技术、创新协同处理技术、低碳产品开发、提升能源利用效率四方面入手。在热力产业转型方面。热力行业节能减排需要以用能方式优化作为主要路径，实现化石能源从燃料转变为原料，从而使其达到更高能效，实现全过程低碳生产。

2.3　负碳技术：终端控制

负碳技术能保住化石能源利用满足低碳目标，特别是在能源动力产业这种排放高、耗能高的产业中，此种技术方案具有较高可行性，可以确保顺利完成碳中和目标。负碳技术可分为生态碳汇技术、碳捕集、封存以及利用技术等。碳捕集、封存以及利用技术又能细分为CO2高效转化、生物能碳捕捉与封存、CO2驱油驱气、直接空气捕获等。CCUS技术主要是从以下角度入手应用；相关人员应该以生物技术为基础开发CO2高效高值利用技术，或者使用其作为原料制作多碳化合物。使用生态汇碳技术主要是借助环境和生物的综合作用，更为充分的移除碳，并在海洋或陆地中储存CO2，进而方便碳资源后续利用。

3　结语

综上所述，我国各行各业对于能源动力的需求均处于非常高的水平，而在能源动力产业中却存在着较为严重的资源浪费现象和污染情况。因此，相关人员应注重提升资源利用率和节约资源的工作，具体举措为应用绿色低碳环保技术，在实际工作中相关人员可综合运用零碳技术、低碳技术以及负碳技术，不仅可以缓解行业中能源紧张问题，还可以发挥节能环保的作用。

参考文献：

[1]刘峰，郭林峰，赵路正.双碳背景下煤炭安全区间与绿色低碳技术路径[J].煤炭学报，2022，47（1）：1-15.

[2]陆小成.生态文明视域下城市群绿色低碳技术创新体系构建[J].企业经济，2022，41（6）：10.

[3]苏丽娟，陈婷，张姗姗，等.江苏省钢铁产业绿色低碳技术创新发展路径[J].环境监测管理与技术，2023，35（1）：4-8.

[4]张薇，公丕芹.绿色低碳技术创新发展现状与路径研究[J].中国能