“雙碳”背景下煤電的機遇與挑戰(zhàn)
發(fā)布日期：2023-02-10
“雙碳”背景下煤電的機遇與挑戰(zhàn)
——訪國家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院副總經(jīng)理朱法華
我國電力系統(tǒng)既面臨為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展不斷增加電力供應(yīng)的需求，又面臨為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)持續(xù)減少碳排放的壓力，一邊是要面對缺煤可能帶來的電力短缺等實際問題，另一邊卻是減煤的必由之路。在嚴(yán)控煤電和“雙碳”目標(biāo)的背景下，我國煤電行業(yè)需不需要發(fā)展、如何實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，已經(jīng)成為亟待解決的問題。
煤電發(fā)展所面臨的機遇
中能傳媒：當(dāng)前，煤電在“雙碳”目標(biāo)下有哪些機遇？
朱法華：調(diào)整能源結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的主要途徑之一，未來我國的能源結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)能、太陽能等非化石能源為主。根據(jù)規(guī)劃要求：2030年一次能源消費量控制在60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi)，非化石能源占一次能源消費比重達(dá)到25%左右，2050年占比超過一半，2060年達(dá)到80%以上，其中2030年天然氣占一次能源消費比重達(dá)到15%左右。
結(jié)合我國的化石能源查明儲量的實際情況，考慮到能源安全，我國的石油消費量不宜增長且占比不宜超過天然氣，若2030年石油消費占比也按15%計算，消費量小于9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，則煤炭消費占比為45%，消費量小于27億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
根據(jù)國家發(fā)展戰(zhàn)略，2035年我國基本實現(xiàn)現(xiàn)代化，2050年全面實現(xiàn)現(xiàn)代化，能源產(chǎn)業(yè)要繼續(xù)發(fā)展，否則不足以支撐現(xiàn)代化建設(shè)，2050年一次能源消費總量按70億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計算。
《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》明確指出：加快煤炭減量步伐，“十四五”時期嚴(yán)控煤炭消費增長，“十五五”時期逐步減少，石油消費“十五五”時期進(jìn)入峰值平臺期。因此，2050年我國天然氣和石油消費量仍分別維持在2030年9億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的水平，則兩者分別占比13%，煤炭消費占比不超過24%，消費量低于17億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2050年非化石能源占一次能源消費總量的50%以上，非化石能源包括風(fēng)電、太陽能發(fā)電、水電、核電、生物質(zhì)發(fā)電等，這些非化石能源中單一種類的能源占比都不會超過24%。可見，2050年煤炭在我國的能源消費中依然排在第一。
2050年我國將全面實現(xiàn)現(xiàn)代化，此后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與能源消費基本脫鉤，2060年一次能源消費總量仍按70億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計算。根據(jù)黨中央確定的目標(biāo)，到2060年，綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系和清潔低碳安全高效的能源體系全面建立，能源利用效率達(dá)到國際先進(jìn)水平，非化石能源消費比重達(dá)到80%以上，碳中和目標(biāo)順利實現(xiàn)，生態(tài)文明建設(shè)取得豐碩成果，開創(chuàng)人與自然和諧共生新境界。2060年我國化石能源消費量不會超過70億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的20%，即不超過14億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
根據(jù)《中華人民共和國2020年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，2020年我國原油產(chǎn)量19476.9萬噸，折算為2.78億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；天然氣產(chǎn)量1925億立方米，折算為2.36億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。另據(jù)中國石油規(guī)劃總院預(yù)測，2060年國產(chǎn)天然氣規(guī)模可達(dá)到2300億立方米，折算為3.06億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。考慮能源安全，各種能源進(jìn)口依存度不宜超過50%，并考慮我國居民對天然氣的需求，2060年我國化石能源消費煤炭需低于5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、石油需低于4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、天然氣需低于5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。盡管未來化石能源在能源消費總量中的占比不斷下降，但不可缺少，到2060年仍占比約20%。
可見，煤炭仍將在未來相當(dāng)長一段時間內(nèi)發(fā)揮重要作用，是我國能源安全和穩(wěn)定供應(yīng)的“壓艙石”。
構(gòu)建新型電力系統(tǒng)是一個長期的過程，盡管我國目前的風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機規(guī)模都處于世界第一的水平，但總發(fā)電量占比仍然很低。即使在最有利的氣候條件下，風(fēng)能和太陽能也無法產(chǎn)生足夠的電能滿足全年100%的需求，無法填補能源需求的空白。
截至2020年底，我國煤電機組平均運行年齡僅為12年，顯著低于歐美國家平均運行40年的水平。讓這些煤電機組提前退役，不僅會給相關(guān)企業(yè)造成高額的沉沒成本與財務(wù)負(fù)擔(dān)，更會對電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定構(gòu)成威脅，并造成經(jīng)濟(jì)社會資源配置的低效率。因此，我國煤電在電力保供中的地位短期內(nèi)難以改變，仍需有序發(fā)展，防止煤電大規(guī)模過快退出而影響電力安全穩(wěn)定供應(yīng)，解決好煤電發(fā)展問題是我國穩(wěn)妥實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。
國家政策很明確，“十四五”期間嚴(yán)控煤電項目，根據(jù)發(fā)展需要合理建設(shè)先進(jìn)煤電，繼續(xù)有序淘汰落后煤電。預(yù)計“十四五”期間煤電規(guī)模及發(fā)電量仍有較大增長空間，裝機容量增長約在2億千瓦；“十五五”后期，將逐步削減煤電存量，不過削減量不大；到2030~2035年，削減會加速；到2060年，我國仍需要保留5億千瓦左右煤電。
煤電發(fā)展需應(yīng)對的挑戰(zhàn)
中能傳媒：未來煤電在碳中和目標(biāo)實現(xiàn)中面臨哪些挑戰(zhàn)，如何應(yīng)對？
朱法華：煤電是二氧化碳排放的最大來源之一，碳中和要求能源消費結(jié)構(gòu)向低碳化、無碳化調(diào)整，因此煤電是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的“排頭兵”。在未來一段時間內(nèi)，煤電將與非化石能源并存，煤電地位由“主體”向“兜底”轉(zhuǎn)變，煤電發(fā)電利用小時數(shù)減少、占比逐年下降，面對高比例非化石能源發(fā)電的新時代，煤電在未來需積累化石能源與非化石能源發(fā)電相結(jié)合的經(jīng)驗，面臨清潔低碳化、深調(diào)靈活化、功能多元化和能源智慧化的改造技術(shù)挑戰(zhàn)，在碳中和時期為電力系統(tǒng)發(fā)揮電力平衡和調(diào)節(jié)作用。
一是清潔低碳化。我國煤電發(fā)展的主要制約因素已從常規(guī)污染物排放控制轉(zhuǎn)為低碳排放，清潔低碳化是面臨的首要挑戰(zhàn)。在清潔化（污染物排放控制）方面，煤電機組在發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗不大于全國平均水平時比燃?xì)怆姀S更清潔，在污染物控制技術(shù)上，繼續(xù)向深度一體化協(xié)同控制發(fā)展，逐步使大氣污染物排放接近于零。要實現(xiàn)煤電機組低碳發(fā)展，需要逐步完成低碳—零碳—負(fù)碳排放，這主要需在節(jié)能改造技術(shù)、生物質(zhì)等非煤燃料摻燒技術(shù)、煤電機組耦合碳捕集利用與封存（CCUS）技術(shù)三方面進(jìn)行技術(shù)突破。
二是深調(diào)靈活化。未來大規(guī)模可再生能源接入的電力系統(tǒng)對靈活性電源的需求將不斷提高，煤電機組需要承擔(dān)基荷和峰荷等多重功能，需要深度參與系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓和備用等電力輔助服務(wù)。提升電力系統(tǒng)深調(diào)靈活技術(shù)將成為碳中和時期煤電發(fā)展的關(guān)鍵，國家明確“十四五”期間完成存量煤電機組靈活性改造2億千瓦，增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000萬~4000萬千瓦。此外煤電機組利用小時數(shù)逐年降低，還需電力市場化改革加快推動煤電功能定位調(diào)整，建立包括電量、財稅、補貼、容量供給等服務(wù)在內(nèi)的煤電評估機制和政策，通過市場手段，確保高效機組獲得經(jīng)濟(jì)發(fā)電小時數(shù)，調(diào)峰機組得到符合市場規(guī)則的效益，進(jìn)而促進(jìn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電的消納。
三是功能多元化。我國電力企業(yè)需要從能源供應(yīng)商向能源服務(wù)商轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)功能多元化。煤電可利用生物質(zhì)、垃圾、污泥等與煤摻燒發(fā)電，能將大量的能源植物收購作為能源利用，獲得較好的經(jīng)濟(jì)收益，并為城市消納生活工業(yè)垃圾、污泥等“靜脈服務(wù)”。建設(shè)以煤電機組為核心的供熱、供汽、供水、蓄熱、蓄電等跨能源系統(tǒng)利用方式，為城市提供“電、熱、冷、汽、水、氫、壓縮空氣”等“動脈服務(wù)”，實現(xiàn)多種能源的相互轉(zhuǎn)化、相互控制、互補應(yīng)用，促進(jìn)多能融合互補，打通城市發(fā)展建設(shè)的“動、靜脈”。
四是能源智慧化。煤電未來要通過互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合，利用大數(shù)據(jù)、云計算提供智能感知、預(yù)警及診斷、綜合一體化全流程協(xié)同控制等綜合服務(wù)，實現(xiàn)自動化管理、精細(xì)化管理、精準(zhǔn)化預(yù)測，從而完成煤電向數(shù)字化轉(zhuǎn)型。集成先進(jìn)的傳感測量技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)，提升煤電機組運行靈活性，連續(xù)監(jiān)測污染物排放，調(diào)整催化劑輸入等，構(gòu)建基于實時在線煤質(zhì)、爐內(nèi)燃燒及污染物生成機理的“煤風(fēng)水汽電污”智能全流程一體化協(xié)同聯(lián)動控制，開發(fā)形成煤電—儲能耦合發(fā)電多場景多目標(biāo)應(yīng)用的高效低碳新型智能化協(xié)同控制系統(tǒng)。