碳排放视角下电力投资与技术改造策略探析

张俊健

一、引言

我国电力行业在过去几十年间发展迅速，从电力供不应求到形成多种发电方式并存的坚强电力系统。虽然我国当前产业和居民用电都能得到保障，供电可靠性相比过去显著提高，但发电结构中火电过高的现状依然存在。在中国不断推行碳减排的背景下，火电企业的发展必将面临挑战，而风电和光伏等新能源发电企业或能迎来发展的契机。本文通过分析碳减排对电力行业的影响，为电力企业的发展提供应对策略，希望能促进电力企业在碳减排背景下的发展。

二、电力产业发展现状

进入21世纪以来，我国电力建设进入了黄金发展期。2018年，我国火电、水电、风电和核电发电量分别为49794.7亿千瓦时、11027.5亿千瓦时、3253.2亿千瓦时和2943.6 亿千瓦时，占全国发电量的比重分别为73.23%、16.24%、4.79%和4.33%。受我国资源禀赋的限制，我国的火电比重始终处于较高水平。虽然当前我国发电装机基本能够满足电网稳定运行的要求，但当前我国发电结构还有进一步优化的空间。

在当前碳减排的背景下，火电企业的生产面临较大的环境压力。我国火电发展时间较长，也是电力系统长期以来的主要能源。部分老旧机组单机容量小，污染物排放量高，对环境的冲击大。这一类小机组在当前环境压力下或将被淘汰。当前，单位装机600MW 和1000MW的大型发电机组不断建成。相比小机组，大机组发电煤耗更低，碳排放量更低。采用大机组替代小机组将成为未来碳排放背景下的主要发展趋势。

拆除小机组并建设大型发电机组虽然在一定程度上减少了碳排放量，但该方式对投资的浪费较大，部分小机组可能远没有达到需要淘汰的年限。此时将小机组退出运行会导致前期的大量投资浪费，给发电企业带来不小的生产经营压力。与重建发电机组相比，对老旧发电机组进行技术改造同时兼顾了企业效益和环境目标。通过对老旧机组加装环保处理装置或对该装置进行更换，使得发电企业能够达到碳排放量的要求，通过追加部分投资的方式维持了企业的正常运行，一定程度上比拆除重建的方式更有优势。

作为清洁高效的发电方式，风电和光伏近年来取得了较大的发展。长期以来，受到技术水平和制造水平的限制，我国的风电和光伏的制造成本一直处于较高水平。与传统的火电技术相比，风电和光伏在市场中不存在竞争优势。此外，高昂的运行和维护成本一定程度上也限制了新能源产业的发展。与投资火电相比，过去投资风电和光伏不仅效益差，而且经营风险相对较高。近年来，随着多项新能源技术的突破，风机和光伏设备的制造成本不断下降，使新能源电站的大规模建设成为可能。在风电和光伏发展早期，国家通过补贴等优惠政策促进新能源产业的发展。近年来，随着风机和光伏设备生产技术的提高和企业管理经验的积累，新能源企业逐渐能够与传统能源共同发展。在生产成本下降导致风电和光伏企业经营状况改善的情况下，新能源产业的优势逐渐凸显。众所周知火电厂具有明显的规模经济效应，设备价格高昂，盈亏平衡点相对较高，一般由资金雄厚的大型企业投资建设和运行。而新能源电站不同，风电和光伏电站的规模可以很大，也可以较小，在一定程度上降低了电站投资建设的难度，使得中小型企业投资电力建设成为可能。在当前碳减排的背景下，风电和光伏凭借其较低碳排放甚至零排放的优势，在未来或将迎来发展的机遇期。

三、碳减排背景下的电力投资

针对当前我国发电结构以火电为主的现状，碳减排对电力投资的影响如下:

(一)风电和光伏等新能源产业投资加大

由于新能源产业具有超低碳排放的优势，未来新能源投资会受到越来越多发电企业的青睐。同时部分传统发电企业为完成碳减排目标，也将开始投资于新能源发电产业。

(二)火电等传统发电投资增速放缓

受到我国当前电力投资增速过快和环境压力的双重影响，未来火电等传统能源的增速或将会减缓。近年来火电企业年利用小时数不断降低，反映出我国当前火电投资过快的现状。在当前碳排放的影响下，未来火电建设投资将不再能继续保持高速增长。

(三)储能设备投资加大

随着新能源发电等间歇性能源不断并入电网，电力的稳定性受到极大挑战。同时，随着智能电网建设的加快，储能设备作为维持电网稳定运行的关键设备必将得到大规模建设。储能投资的加大也将成为碳减排背景下智能电网发展的一个主要特征。

(四)信息技术投资加大

随着我国电力行业的智能化建设，未来我国电力行业从电厂到电网的智能化特征将会更加明显。通过建设大型的统一电力系统智能管理系统，能够将电力系统各个节点的信息进行汇总，为实时监控系统运行提供了方便，也进一步增强了系统可靠性和安全性。随着电力系统大数据平台的建设，未来或将形成基于云数据平台的电力系统智能检测和诊断平台，降低了电力行业工作人员的工作强度，也提高了电力企业的管理水平。大规模新能源和间歇能源并网以及储能设施的建设对电网的安全提出了不小的挑战。维护多种能源接入下的大电网稳定运行也需要大规模数据分析的支持。此外，随着未来环境目标成为电力企业运行的主要目标之一，电力企业需要对运行中的经济目标、质量目标、环境目标的多种目标的完成情况进行考核，仅依靠工作人员显然会极大增加工作强度，大型信息和计算机平台的辅助就显得尤为重要。为实现智能电网和智慧电厂的建设，大型数据库、高速通信线路和先进传感控制设备都是不可或缺的。未来随着电力系统大规模的智能化建设，信息投资的增速将会较快，从而加快坚强智能电网的形成。

四、碳减排背景下技术改造策略

在碳减排背景下，火电企业加快老旧设备的技术改造以满足环保要求将成为企业面临的主要难题之一。

(一)提高机组运行效率

当前发电企业的老旧设备大多煤耗较高，通过对设备进行技术改造，一定程度上能够降低发电设备的煤耗，从而间接地控制机组的碳排放量。老旧机组的部分设备老化较为严重，锅炉内部的水垢影响热的传导从而降低了设备的运行效率。通过对老旧设备进行更换能够大幅提高锅炉的运转效率，从而降低发电机组的煤耗。

(二)加装和改造烟气处理装置

通过对老旧设备加装或改造烟气处理装置能最大限度地控制电厂的碳排放量，同时也降低了其他污染物的排放。在过去大多数火电企业对环保装置的建设不够重视，对环境造成了一定的影响。在当前碳减排的背景下，不重视环保问题将无法完成企业的碳减排目标，需要购买大量的碳排放权，无形中增加了企业的成本和经营风险。因此，加装和改造烟气处理设备在未来一段时间会成为火电企业承担社会责任和改善企业管理的重要方式。

(三)对技术改造进行技术经济评价

通过对一项技术改造前后带来的企业效益进行测算，分析该项技术改造措施的经济可行性。进行技术经济评价能避免技术改造的盲目性，避免由于盲目进行技术改造对企业造成损失，使得技术改造不但没有改进企业的经营状况反而使得经营状况变差。

(四)对改造设备进行实时监控

技术改造后的设备能否有效降低碳排放量需要通过实际的排放量测算进行验证。通过构建基于计算机和传感器的碳排放监测设备，并安排专人值守，能够更加有效地监测技改设备的运行效果，从而实现对碳排放量的有效控制。同时记录设备运行的主要参数和碳排放相关数据，构建企业的碳排放数据库，采用智能算法构建碳排放诊断模型，对设备当前碳排放状况进行定期诊断，依靠计算机系统自动生成诊断报告，以便企业能够及时了解设备的碳排放状况，及时控制碳排放量的升高，从而为企业完成碳减排目标提供支持和保障。

五、小结

控制和降低碳排放量对我国可持续发展意义重大。电力行业作为主要的工业部门和碳排放的主要来源，承担有较大的碳减排责任。本文通过分析我国当前电力工业的发展，针对我国电力结构中火电占比较高的现状，分析了碳减排对当前我国电力投资的影响以及电力投资可能出现的新变化。同时，从发电企业设备技术改造的角度分析了应对碳减排的主要策略。