中国电网线损率降低引起的CO2、SO2、NOx减排量计算

胡刚刚

(华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206)

中国电网线损率降低引起的CO2、SO2、NOx减排量计算

胡刚刚

(华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京 102206)

在1953年-2013年全国供电量、火电份额、电网线损率、火电发电量、供电煤耗以及国内158种动力煤元素分析和收到基低位发热量数据的基础上，计算了CO2、SO2、NOx排放系数平均值和全国电网线损率下降引起的CO2、SO2、NOx的减排量。计算结果表明:对于国内动力煤，1.0kg标准煤的CO2、SO2、NOx的平均排放系数分别是2.934kg/kg，28171mg/kg，4420mg/kg;1953年-2013年全国电网线损率降低减少CO2排放量为3530万t，减少SO2排放量为33.9万t，减少NOx排放量为5.32万t。1996年后的CO2，SO2，NOx减排量超过总减排量的91%。

电网;线损率降低;CO2;SO2;NOx;减排量

0 引言

线损率为线损电量占供电量的百分率［1］。我国的电网容量庞大，每年的供电量在线路中的损失量数量可观。随着电网结构的优化和电网新技术的发展，比如1000kV特高压输电技术［2］和500kV超高压输电技术［3］，全国电网的线损率逐步降低。我国的电力生产主要依靠火电，2011年燃煤电厂发电量占全国发电量的82.4%［4］。

电网线损率的降低节约了大量煤炭［5］，同时减少了动力煤燃烧过程中产生的CO2、SO2、NOx等气体污染物的排放量。目前关于中国电网线损率降低减排的CO2、SO2、NOx等气体方面的文献较少。本文计算了1953年-2013年全国电网线损率降低减排的CO2、SO2、NOx等气体的量，分析了CO2、SO2、 NOx等气体减排量随着年份的变化规律。

1 数据来源与计算方法

1.1 数据来源

年度供电量、线损率和供电煤耗数据来自1993年-2012年《中国电力年鉴》［6-9］，2013年数据来自中国电力企业联合会网站《2013年全国电力工业统计数据一览表》［10］。因为数据较多，本文省略数据表。其中，某些年份的数据不全，这些年份的数据根据相邻年份数据线性插值估算。线性插值的年份包括:1953年-1956年数据;1971年-1974年的数据;2005年数据根据2004年和2006年数据线性插值得到。1953年-2013年的供电量(Ei)、线损率(ηi)、供电煤耗(bi)、火电量份额(ri)等数据见图1，图2。

158种国内动力煤数据来自101篇文献，［11-14］只是其中一少部分。由于数据较多，本文略去动力煤参数数据表。

图1 1952年-2013年全国供电量和电网线损率变化

图2 1952年-2013年全国供电煤耗和火电量份额变化

从图2可知，全国供电量的82%左右来自火电，火力发电厂的供电煤耗总体上持续降低。

1.2 计算方法

假设i表示年份，i=1953～2013，某一年全国的供电量为 Ei，108(kW·h)，全国线损率为ηi，%;当年的供电煤耗为bi，g/(kW·h);火电份额为ri。电源分为火电侧、水电侧、核电侧、风电侧等。由于线损率的降低火电侧每年节约的标煤:

从1953年起，由于线损率的降低火电侧累计节约的标准煤为ΣBsi(104t)为(i=1953，1954，……，2013):

假设Qnet，ar(kJ/kg)表示煤的收到基低位发热量kJ/kg;Car、Sar分别表示动力煤的收到基碳和硫的含量，%;Vy(m3/kg)表示1.0kg动力煤的实际烟气量(烟气氧量O2=6%)。假设煤粉锅炉采用低NOx燃烧技术之后的烟气 NOx平均排放浓度为400mg/m3。1.0kg标准煤的CO2、SO2、NOx排放系数，见公式(3)～(5):

按照公式分别计算国内158种动力煤的CO2、SO2、NOx排放系数，得到 EFCO2=2.934kg/kg，EFSO2=28171mg/kg，EFNOx=4420mg/kg。

CO2的年度减排量按照公式(6)计算，1953年起的累计排放量按照公式(7)计算。其中 k= 1953，1954，……，2013。类似地可以计算出SO2和NOx的年度减排量、1953年起的累计排放量。

2 计算结果与讨论

把全国年度供电量、线损率、供电煤耗以及CO2，SO2，NOx的排放系数等已知数据已知数据带入公式(1)、(2)、(6)、(7)以及与SO2，NOx相关的计算公式，得到计算结果见图3、图4、图5。

从图3可知，由于全国电网线损率的降低，1953年-2013年的CO2减排量逐步提高。对照图1可知:1996年以后，全国电网的供电量提高幅度较大和线损率降低幅度较大，以上因素导致了CO2累计减排量大幅度提高。1953年-2013年的CO2累计减排量达到3530万t。其中1996年以后的累积减排量超过总减排量的91%。

对比图4和图3可知，全国电网的线损率降低引起的年度和累积SO2减排量变化规律类似于CO2年度和累计减排规律。1953年-2013年的SO2累计减排量达到33.9万t。

对比图5和图3可知，全国电网的线损率降低引起的年度和累积NOx减排量变化规律类似于CO2年度和累计减排规律。1953年-2013年的NOx累计减排量达到5.32万t。

全国年度供电量的上升是由于全国GDP的上升，虽然供电量随着GDP的上升而增加的趋势有所放缓，但仍然正相关。全国电网线损率的降低是由于农网改造［15］、超高压输电技术、特高压输电技术改造升级以及低压电网布局的优化［16-17］产生的。随着电网新技术的升级换代，线损率会进一步降低。

图3 1952年-2013年全国电网线损率降低引起的CO2年度减排量和累计减排量变化

图4 1952年-2013年全国电网线损率降低引起的SO2年度减排量和累计减排量变化

图5 1952年-2013年全国电网线损率降低引起的NOx年度减排量和累计减排量变化

3 结语

(1)对应于1.0kg标准煤，中国158种动力煤CO2、SO2、NOx平均排放系数分别是2.934kg/kg，28171mg/kg和4420mg/kg。

(2)全国电网线损率的降低和供电量的提高节约了火电电源侧的标准煤消耗量，进而减排了火电厂产生的CO2、SO2、NOx等气体污染物。

(3)1953年-2013年，全国电网线损率的累计降低减排了CO23530万t，SO233.9万t，NOx5.32万t。随着电网新技术的逐步推广和升级换代，全国电网线损率会继续降低，由此引起的火电电源侧污染物CO2、SO2、NOx的排放量会进一步降低。

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［7］中国电力年鉴编辑委员会.中国电力年鉴1998［M］.北京:中国电力出版社，1999.

［8］中国电力年鉴编辑委员会.中国电力年鉴2001［M］.北京:中国电力出版社，2002.

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［10］中国电力企业联合会.2013年全国电力工业统计数据一览表［EB/OL］.http://www.cec.org.cn/guihuayutongji/tongjxinxi/，2014-04-23.

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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

胡刚刚(1981-)，男，陕西西安人，工程师，研究方向为火力发电节能及环境技术研究。E-mail:huganggangc@ncepu.edu.cn

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