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王志軒:四十年煤電脫胎換骨與新使命

四十年煤電脫胎換骨與新使命

作者:王志軒  2018-10-15

  新中國成立以來,燃煤發電不論從裝機容量比重還是發電量比重看,都處于我國電力的絕對主導地位。歷史實踐證明,煤電好則電力興,煤電穩則電力強;煤電是支撐我國電力工業體系的“頂梁柱”,是保障電力系統安全可靠運行的“穩定器”。


  自1978年改革開放以來,我國煤電行業逐步得到全面、快速發展,我國燃煤發電系統已脫胎換骨成為世界上規模最大的先進燃煤發電系統。然而,隨著能源轉型和以“大云物移智”為特征的技術革命急速而至,對我國以傳統先進性為特征的煤電系統和電力系統帶來巨大沖擊。一方面新能源發展風起云涌,但風電、光伏電能消納問題及補貼問題嚴重。另一方面,由于電力系統適應新能源發展的系統調節能力不足,靈活性電源嚴重缺乏,使煤電成了調峰主力;同時,受各種因素影響,煤電利用率和負荷率下降、煤電企業虧損嚴重。煤電行業遇到了前所未有的挑戰。


  煤電逐步得到全面快速發展


  電力總量大幅度增加,電力結構由水、火二元向多元方向轉變。


  1978~2010年,我國火電發電裝機和發電量長期占比分別在68%~76%、75%~83%之間波動(火電數據近似為煤電數據),其余幾乎全為水電。1978年我國非化石能源發電量即水電發電量比重為17.4%,到2017年水電、核電、并網風電和太陽能發電等非化石能源發電量比重為30.3%。火電發電裝機與發電量也分別由1978年約69.7%、82.6%,到2010年73.4%、80.8%,下降到2017年的61.2%(煤電55.2%)、71%(煤電64.7%);在火電機組中供熱機組的比重不斷提高,由2005年的14.2%提高至2016年的37%,由此可見煤電仍占主導地位。


  燃煤發電設備更新換代,能效水平進入世界先進行列。


  我國煤電超超臨界機組在單機容量、蒸汽參數、機組效率、供電煤耗等方面均達到世界先進水平。百萬千瓦級超超臨界空冷機組、示范電站60萬千瓦超臨界循環流化床機組已經達到世界領先水平。在役機組廣泛通過汽輪機通流改造、煙氣余熱深度利用改造、優化輔機改造、機組運行方式優化等,使機組的技術水平不斷提高。改革開放初期,我國只有少數20萬千瓦機組,而目前已形成以30萬千瓦、60萬千瓦、100萬千瓦的大型國產發電機組為主力機組的發電系統。2017年全國6000千瓦及以上火電機組供電煤耗309克/千瓦時,比1978年的471克/千瓦時下降了162克/千瓦時。單位發電量耗水量由2000年的4.1千克/千瓦時降至2017年的1.25千克/千瓦時,降幅近70%。與世界主要煤電國家相比,在不考慮負荷因素影響下,我國煤電效率與日本基本持平,總體上優于德國、美國。


  煤電單位發電量污染物排放強度持續降低,污染物排放總量得到強力控制。


  通過電力結構調整、提高機組技術水平、實施節能減排建(改)造工程、提高運行優化管理水平等綜合措施,我國煤電污染物排放強度不斷下降、總量得到強力控制,已不是造成環境污染的主要因素。從大氣污染物控制來看,2017年與1978年相比,單位發電量煤電煙塵(顆粒物)、二氧化硫、氮氧化物排放量,分別為由約26、10、3.6克/千瓦時,下降到0.06、0.26和0.25克/千瓦時。煤電煙塵排放量由1978年約600萬噸,降至2017年的26萬噸左右,下降了近96%;二氧化硫排放量由2006年峰值1350萬噸,降至2017年的120萬噸左右,比峰值下降了91%;氮氧化物排放量由2011年峰值1000萬噸左右,降至2017年的114萬噸左右,比峰值下降了近89%。


  低碳電力發展方面,通過電力結構調整、技術進步、管理優化等措施,電力碳排放強度明顯下降。據估算,1978年生產1千瓦時電能,火電碳排放強度與全電力碳排放強度分別約為1312克/千瓦時(以二氧化碳計)和1083克/千瓦時,2017年降低到843克/千瓦時和598克/千瓦時,分別降低了35.7%、44.8%。


  煤電當前及面向未來的問題與挑戰


  一是煤電運矛盾、煤電與新能源和電網矛盾尖銳而具有長期性。我國電煤供應在數量、價格、質量、運輸上,長期以來未形成穩定、良性競爭關系,煤電矛盾起伏、尖銳,造成煤企、電企交替困難或雙方困難,煤電運矛盾是能源發展中最復雜、難解的矛盾之一。近年來,煤價總體在高位運行,但“煤電價格聯動”未能及時啟動,成為煤電企業虧損的重要原因。煤電與新能源發展以及電網的矛盾也是電力工業發展的基本矛盾之一,具有客觀性、系統性、長期性。


  二是煤電經濟、環境、社會效益有效發揮不足。我國煤電機組雖正值年青體壯之時,但設備利用率、負荷率不足,存在有力使不出、大馬拉小車的情況,經濟效益、社會效率都受到嚴重影響。在大用戶直購電、市場電量的爭奪中,明顯低于發電成本的惡性競爭方式,使已經大面積虧損的煤電企業不斷飲鴆止渴,


  進一步擴大虧損面和虧損深度。


  三是煤電節能減排的壓力持續增大。電力工業每年轉化了20億噸左右的煤炭,如此大的用量客觀上成為各級政府污染排放監管的重點,對企業各種環保要求持續趨嚴。近十多年來,污染治理設施幾乎處于不停頓的改造之中,能源轉化效率、水利用效率、固體廢物綜合利用水平、常規污染物排放強度等指標已是世界先進甚至領先水平,但是對煤電清潔、高效發展要求仍持續增強。在經過不斷趨嚴而形成的極嚴排放標準下,電廠排放超標的風險不斷增大,運行維護主體設備及環保設備的工作壓力不斷加大。


  四是煤電高碳電力的帽子難摘。煤電是高碳電力的特性與生俱來,雖然單位發電量碳排放強度持續下降,但減排空間越來越小,煤電二氧化碳排放總量會隨著煤電總量的增長繼續增長一段時間。對企業長期發展而言,二氧化碳的高排放就是煤電生產和發展的“死穴”,而成本不斷降低的可再生能源電力就是打擊“死穴”的拳頭。即使煤電常規污染物排放再低甚至趨近為零,但也遮不住高碳排放的短板;尤其是越新、越大的燃煤電廠,如果不找到合適的定位,會因其高碳性逐步變為發展的“包袱”。


  因此,年青、先進、龐大的我國燃煤發電系統,在能源轉型道路上既要承擔支撐能源轉型的新歷史使命,又要經歷“履霜堅冰”的艱辛,只有精準定位,揚長避短,才能功德圓滿。


  煤電在新歷史使命中的任務及要求


  一是煤電在近中期要繼續發揮好電力、電量的主體作用。持續降低煤炭在能源結構中的比重,大幅提高非化石能源比重,使清潔能源基本滿足未來新增能源需求,實現單位國內生產總值碳排放量不斷下降,是我國能源轉型的戰略取向之一。隨著可再生能源的發展,煤電的主體地位最終將被取代,但當前乃至二三十年內煤電仍是提供電力、電量的主體。


  二是因地制宜、適當開展提高煤電機組靈活性調節性能的改造。煤電機組要提高靈活性運行性能,靈活應對電力調峰問題,促進其他可再生能源的利用,煤電也將逐步轉變為提供可靠容量與電量的靈活性調節型電源。但是要充分注意的是,煤電機組靈活性改造不論從理論上還是從實踐上看,都是逆煤電的技術特性和優勢的一種舉措,是與煤電機組自身清潔、低碳、安全、高效的運行目標相悖的措施。只是從我國能源系統和電力系統看,由于缺乏優質的靈活性電源,需要通過煤電機組的靈活性改造來達到促進新能源發展、并使能源系統整體上達到多目標優化效果。由于是一種不是最好而是不得已采取的措施,所以不應當成為先決性、普遍性、常規性措施。因此,煤電靈活性改造方案應有其嚴格的條件限制,要有前瞻性眼光和系統性考慮,應有對煤電機組在靈活性改造后壽命、效率、環保、經濟性能等方面的改變有制度性支撐。在采用具體方案時,要因地制宜,充分論證,技術措施與政策措施相配套,防止“一刀切”。


  三是燃煤發電技術繼續在清潔、低碳、高效、安全的基礎上向適應性方面發展。一方面,煤電繼續以高效超超臨界技術和更低的污染排放技術為主攻方向,以二次再熱超超臨界燃煤技術、超超臨界機組的高低位錯落布置技術、650攝氏度蒸汽參數甚至更高溫度參數的機組技術、以污染物聯合、系統治理技術為主要研發示范重點;另一方面,根據煤電作用定位發生變化以及“走出去”需求,應從能源電力系統優化上、區域和產業循環經濟   需求上、用戶個性化需要上,在新建或改造煤電機組時,有針對性地選擇或定制機組形式(多聯產還是發電)、規模、參數和設備運行年限。要以價值目標為導向而不是以某種單純的手段為導向,片面、極端追求機組的高參數、大容量和高效率,片面追求已無環境效益的極端低排放,更不能“一刀切”、盲目禁止煤電發展。


  四是污染治理和綜合利用措施要向精準、協同的方向拓展。預計到2020年,煤電排放到大氣中的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物3項污染物年排放總量會進一步降至200萬噸以下,而且以后也不會再升高。煤電對霧霾的平均影響份額可以達到國際先進的環境質量標準10%以內甚至更低。排放標準制及環保要求的不斷提高,要真正落實以環境質量需求為導向(而不是以嚴為導向)與技術經濟條件相適應的《環保法》中規定的原則。要高度重視機組調節性能變化對污染控制措施的影響、污染控制設備穩定性可靠性經濟性和低碳要求之間的協調、一次污染物與二次污染物控制協調、高架點源污染控制與無組源污染源控制協調、固體廢物持續大比例和高附加值利用等問題。


  五是煤電要發揮好調整煤炭消費結構作用,促進全社會煤炭污染問題解決。電煤占煤炭消費的比重,美國、澳大利亞在90%以上,德國、加拿大、英國等在70%~80%之間,而中國約占50%左右,要持續提高電煤比重。同時要注意,提高電煤比重并不意味著提高煤炭在能源中的比重。


  六是要讓煤電有合理的、承擔歷史使命的經營環境,高度防范煤電生產經營困境演變為系統性風險。一個長期、全面、深度虧損的煤電行業,一個被過早唱衰的支柱性行業,一個靠改造設備性能、拼設備壽命、飲鴆止渴維持生產和員工穩定的行業,不僅支撐不了能源電力加快轉型,而且會成為電力、能源、經濟運行中的嚴重風險。


  (作者系中國電力企業聯合會專職副理事長)


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來源:中國電力新聞網

 

標簽:王志軒,煤電,新使命

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