“双碳”背景下浙江省煤电转型应对措施及路径建议

2022-10-13唐健仇敏

上海节能 2022年3期

0 引言

在过去较长的历史时期内，火电一直是中国电力的主要支撑，相较其它发电技术，我国火力发电起步较早，装机容量占到总装机容量的60%以上，发电量占比达70%以上。进入21 世纪以来，全世界范围内掀起了能源革命的新浪潮，开始从传统的高碳能源向低碳能源转型，清洁能源得到迅猛发展，目前中国光伏、风能发电已占全球一半，核能、水能等非化石能源所占比例也有了极大的提高。浙江省作为“两山”理论的发源地，历来高度重视清洁能源的发展，2020 年浙江省建成清洁能源装机5 281万kW，占比52.1%，光伏发电、风电装机规模分别为2015年的7倍、1.9倍。煤电装机4 738万kW，占比46.7%，“十三五”期间下降了9.4 个百分点。2020 年全省非化石能源消纳电量占全社会用电量比重（含外购电量）达到30%，较2015年提高2个百分点。“十三五”期间浙江成为全国首个全面实现大型燃煤机组超低排放改造的省份，2019年电力行业SO

、NO

和烟尘等污染物排放较2015 年分别下降83.2%、76.7%、73%。

能源结构的清洁低碳化是中国低碳转型的根本性措施，也是迫切的要求。但我们也应认识到，我国目前以煤炭为主的资源禀赋和能源结构，决定了未来一定时期内煤电仍然是电力稳定供应的基石，目前可再生能源在发电以及发电装机容量方面的占比仍然较低，短期内难以代替传统能源发电。如何在未来相当长的一个过渡期内实现煤炭清洁化利用与新能源、可再生能源的协同发展，是能源发展亟待解决的关键问题。

1 政策背景与现实问题

从政策来看，2020年9月至2021年7月习近平主席在第75届“联合国大会”“气候雄心峰会”“达沃斯议程”“领导人气候峰会”“亚太经合组织领导人非正式会议”等至少14次重大会议上宣布或强调中国“二氧化碳力争于2030年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”，并要求将“碳达峰、碳中和纳入我国生态文明建设整体布局”

。习近平主席的发言清晰表达了中国坚定走低碳发展道路为全球应对气候变化贡献力量的决心和初心，碳达峰碳中和也逐渐成为我国社会共识，不仅是负责任大国对国际社会的庄严承诺，更是推进我国经济高质量发展的国家战略，将推进经济社会广泛而深刻的系统性变革，对各行各业产生深刻的影响。

从现实来分析概括中国低碳发展的道路、措施及效果，“减煤”二字不出其右，同理，电力低碳发展核心是“减煤电”三字

。但是，煤电在维护电力系统安全稳定、提高能源效率、加强环境污染控制、强化热电联产解决全局性煤烟型污染方面作出了巨大贡献不言而喻。2020 年，在运煤电装机容量10.79亿kW、平均年运行4 216 h、燃用原煤约占全国原煤消费量的60%以上、提供中国约60%电量、80%以上机组容量大于300 MW、50%以上的热电联产机组，浙江省煤炭消费80%以上用于发电供热……这就是中国煤电作用的现实写照。而我国电网只有不到5%的灵活性电源（燃机）、燃气对外依存度约45%，且价格居高不下，煤矿格局、煤炭洗选，电网格局，铁路、港口、工业布局，能源运输，电力流向，核电、水电站布局，水资源配置，省域或地域经济支撑等都与煤电有直接关系。到本世纪中叶我国仍需保有6 亿kW 经过深度调峰改造的火电装机，在中国的一些省，煤电利用小时已经低于2 000 h，但对当地电力系统来说仍不能弃用

。

浙江省作为国家长三角一体化战略的“主阵地”“排头兵”，积极践行习近平总书记“绿水青山就是金山银山”的生态发展理念，全面推进《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的贯彻落实，研究制定能源“双控”和煤炭消费总量控制有关支持政策，深入推进生态文明建设和清洁能源示范省创建，进一步优化全省能源结构。但是浙江省“七山一水二分田”的地理特征一定程度上决定了其能源电力发展特征，反映了当前宏观环境与现实之间的矛盾，综合来看目前浙江省电力发展呈现5 个特点：浙江省内电力交互频繁复杂，极易遭受台风、雨雪冰冻等恶劣天气影响，电力安全保供压力大；省内资源匮乏，主要又以煤电为主，价格偏高，存在较大的交叉补贴成分；统调各机组发电差异明显，煤机和燃机下降，核电、水电、风电、光伏等近年来增速较快，电网安全稳定运行风险增加；一次能源匮乏，典型的省级受端电网，外购电量增长快速，对外依赖较大，外来电占比较高；电力新技术、新业态和新机制仍待有效突破，如CCUS 试验示范还处于起步阶段，缺乏大规模、全流程示范经验，且捕集成本高、销售和处理难度大。因此，如何保证浙江省电力健康发展、能源的安全供应以及能源结构的平稳转型，对全社会的发展起到了至关重要的作用。

2 应对措施及发展方向

我们应清晰认识到煤电企业发展与以往已大有不同，整体行业面临巨大挑战，随着落后产能的不断淘汰，行业内的各个企业都感受到了未来市场变化将带来的寒意。浙江省煤电转型过程中应在以下几个方面提起注意。

2.1 应充分考虑评估全省统调煤电的功能定位

通过低起点让学生介入了专题性总结只是教学的初级目标，如何实现教学设计中的高立意，设置“问题链”是实现低起点迈向高立意的有效途径．

2.2 严格控制煤电装机规模和比例，推进煤电供给侧改革

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“十四五”时期，浙江省煤电按照“不增发电煤量、少增装机容量、多增发电能力、保底电网安全”原则，有序降低煤电发电占比。其中，大容量高参数的先进煤电机组要充分发挥高能效优势作为基荷电源运行，可以进一步通过提供热、汽、水等综合能源服务来提高能源利用效率；通过完善的辅助服务产品设计，保障300～600 MW 亚临界机组科学合理地发挥灵活性辅助服务作用，实现存量机组由电量型机组向电力型机组转变

；运行年限较长的200 MW 及以下常规纯凝机组，符合能效、环保标准的将逐步向备用和辅助服务机组转型，不符合能效环保标准的则将逐步退出市场。

2.3 不断提升电力系统灵活性的市场机制

受“碳中和”要求影响，煤电机组一定会从基数利用小时滑落至极低利用小时，否则无法实现减碳要求，造成煤电机组提供的商品和服务占比不断发生变化，最终可能成为提供服务的机组类型。当利用小时下降至4 000 h以下，容量功能开始突出，直至成为煤电的主要功能。目前，从国际电力现货市场化的国家和地区来看，容量成本回收机制主要分为容量市场机制、稀缺定价机制以及容量补偿机制三类。典型案例包括英国和美国PJM 的容量市场方式、美国得州市场的稀缺电价机制、智利的容量补偿机制，还有德国介于容量市场和容量补偿机制的战略容量储备机制

。2020 年，浙江省火电平均利用小时数已下降至3 888 h，可以预见煤电企业未来的盈利方向将从“电量”转为“电量”+“容量”，积极参与未来容量市场，或是获得容量补偿，均能够在一定程度上缓解煤电自身压力，维持稳定的运行。

2.4 充分发展气电、储能、需求响应等灵活性资源

每隔24 h取30 mL污泥，将污泥置于1 200 r/min的离心机中离心6 min，取过滤后的水样来测定其氨氮、磷酸盐和COD的浓度，同时做荧光光谱的扫描。将收集的污泥经冷冻干燥12 h后用于中红外光谱分析。

2.5 煤电机组的回报机制应围绕容量功能重新设计

煤电灵活性改造通过各种技术手段提高了煤电机组出力的下限，使得煤电机组能够参与深度调峰，增强系统灵活性，但电力调峰辅助服务市场仅满足了当下的客观需求，仍存在局限性。浙江省电力体制改革正稳步推进，电力现货市场刚刚起步，市场化机制较为复杂，尚需较长的建设时间，短期无法依靠现货市场全面反映灵活性改造成本，难以有效引导发电企业实施灵活性改造。电力调峰辅助服务市场作为创新性的机制，填补了电力现货市场建立与完善前的空窗期，不仅具有鲜明的中国特色，而且也切实满足了当下的客观需求

。

3 总结

通过对宏观政策背景、浙江省电力行业发展状况以及煤电企业现状的分析，不难发现随着国家能源结构的不断优化，对环境保护要求的提升，煤电这种依赖传统煤炭资源、碳排放量较多的发电企业所面临的生存环境日益严峻。但在未来相当长的过渡期内，煤电企业仍然要扮演好“压舱石”角色，挑起更多“调节器”的担子，为未来高比例可再生能源系统提供更多灵活性，发挥调节功能，使整个电网既具有稳定性，又不失灵活机动性。

针对当前浙江省电力发展的一般特征，以及电力低碳转型的深入推进，可再生能源渗透率不断提升的现实情况，提出以下几点应对措施。

“十四五”期间，浙江省预计新增风电、光伏装机1 700万kW，力争2 000万kW，面向未来高比例可再生能源的电力系统，仅依靠煤电灵活性改造无法充分满足灵活性需求。在负荷不变的情况下，可再生能源高渗透率情景下的电力系统处于冗余状态，煤电机组容量过剩，大量发电机组闲置停机，从而增加了大量的煤电机组闲置成本。40%渗透率加入多种灵活性资源情景下，煤电机组的闲置成本相较基准情景增加了13.03%，通过加入气电、储能等多种灵活性资源较仅依靠煤电灵活性改造，弃风电量将可减少39.9%，煤电启停次数和启停成本分别下降27.19%和25%。

2008 年，浙江省遭受严重的冰雪灾害，外来电源无法正常入浙，浙能集团所属兰溪发电公司作为浙西南支撑电源点，全力承担了金华、衢州地区的用电负荷，有效应对了极端恶劣天气，确保了正常的生产生活和经济发展。2021 年新冠疫情复工复产和严寒天气叠加，兰溪发电公司有效保障金华全市用电负荷，科学地支撑了高峰用电，保障了地区能源供应安全。同时，煤电企业应充分融入城市发展，利用现有机组大力开发集中供热、商业供水等衍生业务（浙江省大部分煤电机组已开展集中供热项目，疫情期间帮助医疗保障类企业复工复产），对地方淘汰小锅炉，实现能源“双控”政策。同时还可参与“中水深度回用”（浙能长兴）、“海水淡化”（浙能乐清）、“燃煤耦合污泥发电”（浙能长兴）、“污泥干化”（浙能嘉兴）等项目，解决城市发展中的问题，增强城市韧性。

3.1 认识到煤电仍然是构建清洁高效能源体系的基础，仍要在较长时间内扮演着至关重要的角色

电力行业碳达峰根本在于减少火电发电量占比（而非火电装机），减低火电发电量的核心在于控制用电量和扩大非化石能源与外来电。同时，直面能源结构调整的大趋势，认真审视企业各自特点，充分挖掘自身潜能，增强机组的灵活性，加快碳捕集及封存利用技术的降本升级。

在库恩看来，“一个新理论只有在常规的问题解决活动宣告失败之后才突现出来”[2]63，新理论是对危机的一个直接的回答，危机是新理论出现的一个前提条件。“科学中像制造业中一样，更换工具是一种浪费，只有在不得已时才会这么做。危机的意义就在于：它指出更换工具的时机已经到来了。”[2]65危机和反常一样，是范式动态性的重要表现。反常和危机伴随着常规科学的发展，如何应对常规科学中越出范式所预期的现象和问题成为了科学共同体成员重要的任务。

3.2 能源的高效、清洁是煤电企业未来生存的重要乃至唯一方式

要通过引进科技人才，优化管理制度等多种方式，不断提升内功。进一步科学评估企业生产指标，全力推进提质增效，提升存量减亏能力，科学研判市场形势，积极调整燃煤等采购策略，加强过程管控，深化对标挖潜，将提质增效、提升效率、推进清洁技术作为考核的重要指标，将发展重心进一步向其倾斜，汇聚高端要素资源，推动企业的高质量、高效以及清洁化发展。

第一，进一步完善绿色GDP的研究小组，统筹绿色GDP研究工作。绿色GDP的研究涉及到的领域较多，必须要构建一个绿色GDP领导小组，同时需要各个相关部门的配合，共同研究绿色GDP的核算体系以及基础资料的整理等。由于绿色GDP核算体系对应的层次是自然资源以及社会经济，因此，需要由国家发改委、财政部门、国家环保局、统计局、国家林业局等相关的部门共同参与，组成不同的核算专题小组进行统一协调，这是促进绿色GDP理论及技术研究的组织保障。