煤电命运抉择时刻

李斯洋 韩舒淋 徐沛宇

一面是“金山银山不如绿水青山”的战略选择和公之子世的减碳承诺，一面是经济下行和能源安全的现实压力，中国的能源老大哥煤电在“十四五”期间将何去何从？

煤炭，让中国人爱恨交织

纵观共和国的工业化历程，煤炭作为主体能源的地位持续至今，而作为煤炭最大的使用方，燃煤发电以其低廉的成本在中国电力结构中长期占据统治地位，使得中国成为全球煤电装机、发电量和消费量最多的国家。截至2019年11月，中国燃煤电站装机总量10.3亿千瓦，支撑起全国电力供应的半壁江山。而这种过度依赖煤炭和煤电的能源结构也让中国的能源转型尤为艰难。

无论怎样清洁化利用，相比石油、天然气和风光水等可再生能源，煤炭都是“脏”能源，是导致全球变暖的罪魁祸首， “去煤”也是世界主流。到2018年，煤炭这个工业革命的象征，在全球能源消费中的占比已经下降到27. 2%，但在中国，这个比例仍然高达58.2%，这也让中国成为全球最大的二氧化碳排放国。

“加快构建清洁低碳、安全高效能源体系”已作为中央的施政目标写入十九大报告，诸多专家学者建议：在正在拟定的“十四五”（2021年-2025年）规划中，将该目标提升到国家战略的新高度。这就需要中国大幅减少煤电使用，但在经济下行压力、贸易冲突不断的背景下，诸多业内专家疾呼：不能动摇煤电作为保障电力系统安全稳定的“压舱石”和“调节器”地位。能源界有个“不可能三角”理论——清洁、安全和廉价三大目标不可得，而“十四五”期间，三大目标间的矛盾将更加突出，如何权衡取舍，考验着决策者的远见和智慧。

激辨煤电增减

“‘十四五期间，中国完全可以不新增煤电装机。”发改委能源研究所研究员姜克隽在采访中说。

在他参与编写的《加快中国燃煤电厂退出》报告中，一条向下的曲线横亘在“十四五”期间。按照煤电装机的自然淘汰规律，预计到2030年，国内煤电装机将减至7.5亿千瓦左右，到2050年煤电将全部退出。

中国于2016年4月22日签署《巴黎协定》，并于2016年9月3日通过全国人大常委会批准，被提升至法律高度。这意味着，按照控制全球升温不超过2℃的目标，中国二氧化碳排放总量在2050年要比现在下降65%以上。作为《巴黎协定》承诺的一部分，中国计划到2030年二氧化碳排放达到峰值并争取更早达峰，单位GDP_氧化碳排放量比2005年下降60%至65%。

国家气候战略中心原主任李俊峰表示， “十四五”期间经济从高速度向高质量转型的大趋势，决定了电力需求的增长速度放缓，高耗能高污染的行业将面临更严格的限制，同时可再生能源将得到更快发展，这意味着煤电的发展空间越来越小。“希望煤电在‘十四五期间能够缓下来、停下来，甚至减下来。”

在姜克隽和李俊峰看来，目前煤电的全行业亏损同样无法支撑煤电在下一个五年的扩张。根据中国电力企业联合会（下称“中电联”）报告，截至2018年10月底，煤电企业平均亏损面达58.94%，前三季度亏损额达282亿元。按当前电煤价格、标杆电价和机组年利用小时数测算，仅百万机组存在微利，其余30万、60万级机组处于亏损状态。

“主张‘十四五新增煤电装机是一厢情愿的。”李俊峰说，在能源转型大势前，煤电能做的，一个是淘汰落后产能，另一个是积极为可再生能源提供调峰服务。“煤电行业面对能源转型应该有大气度，不仅要扶上马，还要送一程。”

但与姜李二人为代表的“减煤”派观点相反，主张增加煤电装机容量更是一种强有力的声音。截至2019年11月，中国煤电装机总量为10.3亿千瓦。隶属于国家电网的国网能源研究院2019年12月发布报告预测，从保障电力可靠供应角度看， “十四五”煤电装机总量应达到12.5亿-14亿千瓦;中电联在2019年3月公布的一份专题调研报告中认为，2030年国内煤电装机将控制在13亿千瓦左右;而隶属于中国能源建设集团的电力规划设计总院（下称“电规总院”）在2019年6月的一份报告中认为，煤电装机容量2035年应达到14亿千瓦。

国家电网能源研究院能源战略与规划研究所高级研究员元博表示， “十四五”期间工业用电增长将放缓，居民用电将迅速增加，用电尖峰和用电低谷（峰谷差）的差值将越来越大，相比风光水，煤电是最稳定的电源，从应对电力平衡考虑， “十四五”仍需要增加煤电装机容量。多位主张“增煤”的电力专家还表示，即便考虑到《巴黎协定》中“碳排放2030达峰、非化石能源占一次能源20%”的承诺， “十四五”期间煤电仍有发展空间。

电力需求到底有多大增长空间

对“十四五”经济基本面和电力需求格局的判断将决定煤电未来的命途。未来五年，中国的电力需求将面临哪些新变化？

中电联《“十四五”及中长期电力需求预测》中预计，2020年、2025年全社会用电量分别为7.6万亿千瓦时、9.5万亿千瓦时， “十四五”期间年均增速为4.5%;国网能源研究院的预测与之相近;電规总院预测，到2025年，全社会用电量同比增幅将下降至4.3%。但华北电力大学经济管理学院教授袁家海认为这些预测过于乐观，…十四五期间能有1.4万亿-1.5万亿度电的增量就很不错，增速大约在3.5%。”他分析称，2016年-2020年四大高耗能产业（钢铁、有色、建材、化工）贡献了总电力消费量的近三成，托住了全国总用电量4. 5%的增幅。但从2019年的统计数据来看，即便10%的钢铁增产和6%的水泥增产，对经济的拉动效应也不及预期。“十四五”期间是否延续这样的操作来保增长，决策层会更加审慎。

“高耗能产业不可能再有更大的增长空间。”自然资源保护协会（ NRDC）中国气候与能源项目分析师康俊杰认为，占世界五分之一人口的中国生产了世界一半以上的钢铁、水泥和玻璃，这样的产业结构不可持续。在越来越大的环保压力面前，国家也不希望这些行业继续高速扩张。

除高耗能产业外，电能替代也关系到“十四五”电力需求格局的变化。

发改委等八部委于2016年联合印发《关于推进电能替代的指导意见》，其含义是“在终端能源消费环节，使用电能替代散烧煤、燃油的能源消费方式”。旨在控制化石能源消费、治理大气污染、扩大电力消费。从2014年开始，各地“煤改电”“油改电”轰轰烈烈地开展，电能替代的电量逐年增多，有效地扭转了“十三五”全社会用电量下滑的局面。中电联数据显示，2019年前三季度电能替代电量达1600亿千瓦时，对电力增速的贡献高达3个百分点。根据“十三五”规划，到2020年，电能替代的新增用电量约为4500亿千瓦时。

“十四五”期间，电能替代还有多大潜力可以挖掘？

电能替代产业发展促进联盟的研究人员曾在2017年做出估算，理想状态下，中国每年电能替代电量的潜力可达1.8万亿千瓦时，其中电代煤占62%、电代油占5%、电代气占33%。但如果将经济性纳入考量，还存在区域内配网是否可以承受扩容、已投运的煤电资本是否回收、峰谷电价机制是否到位等因素制约。袁家海认为，电能替代并不是自发的用电量增长，其对电力需求的拉动作用本质上是用电能替代这一短期政策杠桿，提前释放了未来三到五年内的电力需求。“电能替代依赖财政补贴，难以长期维系。…

新挑战：尖峰负荷剧增

最近连续几个夏天，热浪频频席卷中国的中东部地区，居民用电负荷屡创新高。2019年夏天北京电网的最大负荷达到2600万千瓦左右，突破2018年夏天创下的2356万千瓦峰值，其中空调负荷占去45%。这样的局面将大概率向“十四五”期间延续。中国气象局国家气候中心2018年发布信息称，未来中国夏季极端高温事件的出现频率将会增加，到2025年左右至少有50%的夏季可能出现长时间的高温热浪天气。 “越来越频繁的极端高温天气，叠加居民消费水平的提高，显著推升电力负荷。”国家气候战略中心战略规划部副主任陈怡表示，从气候趋势来看，随着全球升温幅度加剧，不仅夏季高温，冬季严寒、干旱和强降雨等极端天气发生的频率和强度都在不断增加。

由于电力“即发即用、难以储存”的特征，不仅要求发电厂在一段时间内发出的总电量要充足（即电量平衡），还要求每时每刻的发电能力也要随时满足用电需求（即电力平衡），否则就会出现缺电，关系到电力系统稳定运行。 “十四五”期间，相比于电量平衡，电力平衡趋紧愈发明显。

产业结构的调整也加剧了电力负荷的不稳定性。随着工业用电增长放缓，第三产业和居民用电负荷将凸显，尤其对于电气化率更高的东部地区，电力平衡的挑战更大。国网统计数据显示，由于东中部负荷增长快，本地煤电建设又受到严格控制，跨区特高压通道送端配套电源建设滞后，2017年和2018年华北、华东、华中出现供电紧张的局面，最大电力缺口分别达到814万、1245万千瓦。如果不采取措施，2020年夏季高峰时，华北、华东、华中的电力缺口可能分别达到1 000万、800万和1500万千瓦。在产业结构调整影响下，负荷特性也将出现较大变化。过去工业用电量比重较高，日负荷曲线主要表现为白天的“单峰型”;随着第三产业比重不断提升，晚间居民和服务业的用电负荷不断提高，日负荷曲线将逐步转变为白天和夜间的“双峰型”。

元博称，此时煤电作为可靠条件电源，作用更加凸显。不过，各级电网的最大负荷持续时间普遍较短，超过最大用电负荷95%的持续时间普遍低于24小时，对应电量不超过全年用电量的0.5%。随着居民消费负荷占比不断提高，负荷曲线尖峰化趋势更加明显，需要重新审视传统按最大负荷平衡的规划思路。

“过去电网公司按最大负荷100%配置输变电容量，但这样一来，发电资产的利用率就很低。”袁家海认为，如果将最大负荷平衡满足率从100%降到95%，利用需求侧响应（即能够根据电价变化调节用电量的用户）来满足该5%，将会显著削减煤电机组数量。

“全国绝大多数省市的电力都是供过于求的，解决个别省市在尖峰负荷的调峰问题，可以充分利用周边的电力资源进行‘电网互济。”发改委能源所可再生能源发展中心副研究员郑雅楠在采访中表示，如果省间跨区域的500千伏灵活性充分释放，可以带来很好的效益，达到削减煤电机组的目的。

…十四五煤电还是要谨慎发展增量，只是不能盲目大干快上，优化存量煤电更为重要。”国家能源集团国电环境保护研究院副院长刘志坦在2019年12月的一次发言中指出，到2030年，煤电仍是能源主体，未来煤电定位由电量型电源向电力型电源转化。

袁家海认为，在优化煤电存量方面，煤电机组要避免“一刀切”。对于30万千瓦以下的机组，应主要承担供热任务;对于30万-60万千瓦的亚临界机组，应主要承担可再生能源的辅助服务，进行灵活性改造，保障可再生能源消纳;对于60万千瓦以上的超临界和超超临界机组，主要作为基核机组，保障电力系统安全稳定。

风光电到底能不能取代煤电

过去十年，中国政府花大力气扶植风电、光伏等可再生能源的发展，终于培育出了世界上最大的可再生能源市场。截至2018年，中国可再生能源（不含水能）累计装机容量达到3.6亿千瓦，是十年前的2.4倍，占全国总装机容量的比重达到19%。其中光伏消费量增长最快，同比增长75.9%，过去十年的平均增速为91.1%;风电消费量同比增长21%，过去十年的平均增速为51.5%。

新能源成本的快速下降也大大提振了中国推动能源转型的信心。此前制定的《可再生能源发展“十三五”规划》中“十三五”末新能源平价的目标如期实现，这使得国内新能源不仅装机量领跑全球，电价也越来越有竞争力。但在即时应对电力尖峰需求方面，新能源的固有短板间歇性和波动性，依旧没有很好的解决办法。“‘靠天吃饭的风电光伏就好比电源里的‘哈士奇，撒手就没，单纯用它来顶负荷是靠不住的。”在用电高峰期负荷大、煤电装机又限制的地区，很可能会出现缺电。电量过剩而电力紧缺，这是所有可再生电源比例高的地区都可能出现的隐患。

可再生能源发电波动性往往又与电力负荷的季节特性倒挂。 “极热无风，极寒无光，是可再生能源的‘两极特征。”一位不愿具名的电力调度专家对记者说，多年調度经验表明，炎热天气风电出力很小，严寒天气光伏出力很小。而各地的用电峰值一般都在夏季出现。电力行业普遍认为，尽管可再生能源装机比例在提高，度电成本在降低，但在相当长时间内，仍需煤电这一廉价可靠电源为可再生能源提供调峰服务。

2019年5月，国家发改委、能源局联合发布《关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》，规定各地可再生能源电力总量消纳责任权重，自2020年1月1日起将进行检测评价和正式考核。这意味着，可再生能源的电力消纳比例将进一步提升。

国网能源研究院能源战略与规划研究所所长鲁刚担忧，如果“十四五”期间确实需要新增煤电，但发电企业缺乏投资煤电的积极性，可能无法填补电力缺口，甚至威胁到电力供应安全。中电联的预测印证了鲁刚的担忧： “十四五”中国新能源占总装机比重将提高6个百分点，但煤电等灵活调节电源比重仅提高3.5个百分点。

但中德可再生能源合作中心执行主任陶光远不这么认为。他表示，中国的大电网更有利于可再生能源跨区域调节，对可再生能源的出力波动有更好的抑制条件。容量电价、灵活性改造都只是能源转型过程中的一个过渡，未来煤电可能连调峰的用处都不大。当风光发电的比重超过40%，小于1000利用小时数的发电机组会占到灵活电源的一半，煤电的调峰优势也就消失了。

网间互济也有助于降低负荷峰值。前述调度专家表示，不同省、不同电网的高峰时段不是同步的，比如东部在晚高峰的时候，西部太阳还未下山，可以利用光伏顶上去。但由于光伏的波动性，网间互济虽然可以降低东部省份的煤电装机，但条件之一是其他省份还有煤电。

根据落基山研究所的测算，到2035年，中国的“清洁能源组合”（风电、光伏、储能、需求侧响应、能效管理等的组合）有望实现真正意义平价，届时大部分燃煤电厂将不再具备经济性。

数字化技术将如何改变电力行业

除了市场因素，数字化转型的大浪潮也在影响着能源转型。

赵勇表示，新的信息通讯技术将对煤电的安全稳定运行带来很大帮助。他举例表示，目前煤电厂的维修规程确定了小修和大修的安排周期和维修时间，如果以后布局工业互联网，实时掌控设备的健康状态，可以实现状态检修，从而缩短维修时间，提高机组的使用效率，并且及时解决局部的小问题，让机组始终处于健康状态。

此外，在ICT技术的支撑下，可以实现整个电力系统物理最优和经济最优的平衡，譬如这一方面可以避免机组出现大问题被迫停机，另一方面也可以综合市场和机组运行的信息，在保证电力系统安全稳定的前提下实现电力供应成本的最小化。

不仅在发电侧，在电网侧数字化浪潮也是大势所趋。2019年初，国家电网公司提出了建设“泛在电力物联网”，2019年5月，南方电网也发布了《数字化转型与数字南网建设行动方案》。简单来看，电网领域的数字化转型动力与其他行业基本逻辑一致：对内提质增效，对外创造新的商业模式。国家电网在2019年10月发布的《泛在电力物联网白皮书2019》中提及，泛在电力物联网的价值之一在于推动能源低碳转型。通过建设泛在电力物联网，可以促进清洁能源消纳，提高终端用能电气化水平，提高能源综合利用效率。

总的来看，2019年是电网数字化转型大趋势的元年，两大电网公司不约而同提出了数字化转型战略。而“十四五”将是两大电网数字化转型落地的关键时期，国家电网的目标是泛在电力物联网的建设分成两个阶段，到2024年建成。南方电网则是分三步走，到2025年基本实现数字南网。对于国网和南网这样体量的大型公用事业公司，这一时间目标显得非常乐观。从工业领域的数字化转型探索实践来看，转型不仅是技术变革，更需要管理变革，这对国网、南网乃至发电集团这样的大型国企而言，挑战尤其巨大。但数字化大潮已经深刻影响到了电力行业， “十四五”期间，由此导致的变革值得期待。

中国从煤炭时代转型到可再生能源时代必将是一个循序渐进的过程。涂建军表示，目前欧美发达国家的电力消费已达到峰值平台期，和经济增长已经脱钩，而中国的电力消费还处在增长阶段，还没有和经济增长脱钩，中国的能源转型要找到适合自己的道路。