基于3060目标的陕西省火电行业节能减排路径与潜力研究

江川　孔茜　焦倩　余继香

关键词：火电行业；电力生产结构；煤炭利用效率；减排路径；减排潜力

中图分类号：X32 文献标志码：A

前言

火力发电作为陕西省最主要的电力来源，在促进当地经济发展的同时也面临着诸多压力：首先是能源资源方面。煤炭作为最重要的一次化石能源，2020年陕西省煤炭消费量18820.24万吨，其中用于火力发电消费量为7683.52万吨，占陕西省煤炭消费总量40.82%。其次是环境保护方面。根据陕西省第二次全国污染源普查公报，电力、热力生产和供应业SO₂、NO₂排放量均居陕西省工业行业首位，是陕西省工业行业大气污染物的重要排放源。三是碳减排方面。能源行业二氧化碳排放量主要来自于煤炭，仅燃煤热电厂本身的碳排放量就超过中国碳排放总量的42%，以煤电为主的电力生产结构与“双碳”目标的发展要求极不适应。因此积极推进电力生产结构优化调整，降低煤电占比，提升煤炭利用效率，有序推进化石能源消费减量增效对陕西省高质量绿色发展具有重要的现实意义。

目前针对火电行业污染减排及碳减排路径研究较多，“十三五”期间火电行业减排潜力研究重点聚焦到末端治理上，从“十三五”后期开始，研究方向逐渐趋于电源结构的优化调整。目前针对陕西省电力结构优化调整及能效提高方面的减排潜力研究较为缺乏，文章将从优化电力结构、降低发电能耗两方面通过设置不同减排情景，测算火电行业的节能减排潜力。

1陕西省火电行业现状

1.1大气污染物及碳排放现状

2020年陕西省火电行业SO₂NO_x颗粒物排放量分别为1.2万吨、2.4万吨、0.43万吨，分别占工业源排放总量的19.7%、20.1%、2.2%。以能源消费量粗略估算火电行业C02排放量高达1.7亿t，约占到陕西省总排放量的一半左右，温室气体排放量巨大。从排放强度看，2020年陕西省污染物平均排放强度在全国11个火力发电量高于2000亿kw·h的省（自治区）中位居第四位，每生产1亿度电排放SO₂、NO_x颗粒物分别为5.76t、11.52 t和2.06t。总体来看，陕西省火电行业呈现污染物排放量大且排放强度偏高的特征。（见表1）

1.2陕西省电力生产结构现状

与西北其他省份相比，陕西省煤电占比明显偏高。2020年，陕西省煤电装机容量和煤电发电量占陕西省装机容量和发电量的比例分别为68%和85%，高于全国平均11个百分点和18个百分点，位居西北地区首位。（见图1）

1.3火电机组能耗情况

2020年陕西省发电煤耗300.8g/千瓦时，高出华北地区平均水平12个百分点、全国平均水平5个百分点，即每生产1度电比全国平均水平多消耗13.6 g标煤，是全国发电煤耗第二高省份。发电厂用电率居高不下，导致供电煤耗高达322.3g/千瓦时，每供应1度电比全国平均水平多消耗17.4 g标煤。总体来看，陕西省发电煤耗、供电煤耗整体偏大。（见图2）

2火电行业减排潜力分析

2.1电力需求分析

2020年陕西省发电总量2 426亿千万时，采用趋势预测及部门需求预测法，若电力需求保持稳定增长，至2030年预计陕西省电力生产量将达到5000亿千瓦时左右（含外送电力）。（见图3）

2.2优化电源生产结构节能减排潜力分析

目前煤电仍是中国主力能源，实现“双碳”需要“多能互补”，推动煤炭和新能源优化组合。研究统筹考虑了碳达峰目标要求、陕西省特殊能源地位和风、光、水电的禀赋及装机容量，设置陕西省2030年电力生产结构优化减排情境（如表2所示）。其中不同情景下大气污染物及二氧化碳的减排效益应为：

2.3提升煤炭利用效率节能减排潜力分析

对标全国平均水平及华北地区平均水平兼顾区域发电结构现状，设置陕西省2030年煤炭利用效率提升减排情景（如表3所示）。其中不同情景下大气污染物及二氧化碳减排效益应为：

3结论

经测算，当煤电占比下降至70%时，可节约煤炭590万吨标煤，减排1674.3万吨CO₂、1345.2吨SO₂739.2吨NO_x、230.6吨颗粒物；煤电占比下降至65%时，可节约煤炭1327.5万吨标煤，减排3771万吨CO₂、3026.7吨SO₂、2739.2吨NO_x、230.6吨颗粒物。当发电煤耗下降至272 g标煤/kw·h，可节约煤炭805万吨标煤，减排2480.1万吨CO₂、1990.58吨SO₂、4053.37吨NO_x、341.24吨颗粒物；发电煤耗下降至266 g标煤/kw·h，可节约煤炭942.5万吨标煤，减排2968.62万吨CO₂、2 382. 69吨SO₂4851.81吨NO_x、408.45吨颗粒物。因此2030年之前，陕西省火电行业节能、减排路径推荐实施以能源结构调整、能源效率提升为主线的减排路径，即提升清洁电力共给能力，大幅降低煤电占比，优化火电机组配置降低单位产品煤耗。