碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)不僅體現(xiàn)了我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的大國(guó)擔(dān)當(dāng)，也標(biāo)志著我國(guó)將進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展將不依賴于煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)，并與化石能源消費(fèi)總量增長(zhǎng)逐步脫鉤。
電力發(fā)展面臨雙重壓力
二氧化碳減排的壓力。二氧化碳排放的最大來源是化石能源燃燒，2020年，我國(guó)煤炭、石油、天然氣消費(fèi)量分別占全世界消費(fèi)總量的51.7%、14.5%、7.8%。其中一半以上煤炭用于發(fā)電和供熱，電力行業(yè)二氧化碳排放占全國(guó)二氧化碳排放總量的40%以上，是二氧化碳排放的最大單一來源。
用電量增長(zhǎng)的壓力。我國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，仍處于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化階段，發(fā)展離不開能源增長(zhǎng)特別是電力增長(zhǎng)。2021年，我國(guó)全社會(huì)用電量達(dá)83128億千瓦時(shí)，比2020年增長(zhǎng)10.3%，即使是新冠肺炎疫情爆發(fā)初期的2020年，全社會(huì)用電量仍比2019年增長(zhǎng)3.24%。我國(guó)的能源資源稟賦特點(diǎn)是富煤貧油少氣，以往主要通過發(fā)展煤電來解決電力供應(yīng)問題，而新的發(fā)展階段必須探索新的發(fā)展道路。
符合國(guó)情的減污降碳之路
到2030年，我國(guó)風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上，這表明新增用電量將從依靠煤電發(fā)電量增長(zhǎng)向依靠可再生能源發(fā)電量增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變。2020年，我國(guó)風(fēng)電和太陽能發(fā)電量新增983億千瓦時(shí)，占全社會(huì)新增用電量2362億千瓦時(shí)的41.6%，首次超過30%。2021年，我國(guó)風(fēng)電和太陽能發(fā)電量新增2550億千瓦時(shí)，占全社會(huì)新增用電量7914億千瓦時(shí)的32.2%。2021年，我國(guó)風(fēng)電和太陽能發(fā)電總量高達(dá)9826億千瓦時(shí)，是英國(guó)2020年所有電源類型發(fā)電總量3128億千瓦時(shí)的3倍多。
美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰后，減少電力行業(yè)二氧化碳排放的主要舉措是增加風(fēng)電和太陽能發(fā)電，同時(shí)采用天然氣發(fā)電替代煤電。2021年，美國(guó)火電發(fā)電量占比達(dá)62.2%，其中煤電發(fā)電量占比達(dá)21.8%;2020年，英國(guó)火電發(fā)電量占比達(dá)37.7%，其中煤電發(fā)電量占比達(dá)2%;2021年上半年，德國(guó)煤電發(fā)電量占比達(dá)27.1%，計(jì)劃最遲到2038年全面淘汰燃煤電廠。上述發(fā)達(dá)國(guó)家均是依靠天然氣發(fā)電的靈活性，解決了風(fēng)電和太陽能發(fā)電的不穩(wěn)定性、間歇性，保障了電力供應(yīng)安全。
我國(guó)富煤貧油少氣的能源資源稟賦及全球最大的電力消費(fèi)國(guó)特點(diǎn)，決定了無法通過建設(shè)高比例天然氣發(fā)電機(jī)組消納風(fēng)電和太陽能發(fā)電。為此，2021年10月，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布了《全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案》(下稱《實(shí)施方案》)，推動(dòng)煤電行業(yè)實(shí)施節(jié)能降耗改造、供熱改造和靈活性改造制造的“三改”聯(lián)動(dòng)。
將提高煤電綜合效率與靈活性
煤電機(jī)組改造升級(jí)是提高電煤利用效率、減少電煤消耗、促進(jìn)清潔能源消納的重要手段，對(duì)推動(dòng)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)具有重要意義。“十一五”“十二五”“十三五”期間，電力行業(yè)按照國(guó)家有關(guān)要求和部署，深入實(shí)施煤電節(jié)能減排升級(jí)改造，火電供電煤耗持續(xù)下降。以2005年為基準(zhǔn)年，2006年-2020年，供電煤耗降低累計(jì)減少電力二氧化碳排放66.7億噸，對(duì)電力二氧化碳減排的貢獻(xiàn)率為36%，有效減緩了電力二氧化碳排放總量增長(zhǎng)。
煤電機(jī)組靈活性改造制造的主要目的是促進(jìn)風(fēng)電和太陽能發(fā)電消納。按照相關(guān)規(guī)劃，存量煤電機(jī)組靈活性改造應(yīng)改盡改，“十四五”將完成2億千瓦煤電機(jī)組靈活性改造，增加電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000萬千瓦-4000萬千瓦，促進(jìn)可再生能源消納。同時(shí)，“十四五”將實(shí)現(xiàn)煤電機(jī)組靈活性制造1.5億千瓦，將增加電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力3000萬千瓦-4000萬千瓦。煤電機(jī)組靈活性改造制造總共將增加電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力7000萬千瓦左右，可保障3.5億千瓦左右可再生能源消納。
如果煤電機(jī)組最小發(fā)電出力能在《實(shí)施方案》提出的30%左右的基礎(chǔ)上進(jìn)一步下降，將進(jìn)一步增加可再生能源消納量。如2021年，國(guó)家能源集團(tuán)電科院完成大同電廠9號(hào)機(jī)組20%負(fù)荷深度調(diào)峰及靈活性供熱改造調(diào)試。此外，始于2014年的燃煤電廠超低排放改造，實(shí)現(xiàn)了燃煤電廠與燃?xì)怆姀S同等清潔，我國(guó)已建成世界規(guī)模最大的清潔煤電供應(yīng)體系。
由此可見，煤電機(jī)組通過“三改”聯(lián)動(dòng)，將進(jìn)一步提高綜合效率與靈活性，在摻燒一定規(guī)模碳中性的生物質(zhì)后，其單位發(fā)電量的二氧化碳排放量有望與天然氣電廠媲美。
持續(xù)改善空氣質(zhì)量
煤電機(jī)組節(jié)能降耗改造、供熱改造的主要目的是提高煤炭利用效率，減少二氧化碳排放。2014年9月，國(guó)家發(fā)改委等三部門聯(lián)合發(fā)布了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》。與該行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施前的2013年相比，2020年全國(guó)火電行業(yè)平均煤耗下降15.5克/千瓦時(shí)，減排二氧化碳近2億噸，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量分別從142萬噸、780萬噸、834萬噸下降至15.5萬噸、78.0萬噸、87.4萬噸，為空氣質(zhì)量改善作出了重要貢獻(xiàn)。
《實(shí)施方案》明確，“十四五”節(jié)能降耗改造規(guī)模不低于3.5億千瓦，供熱改造規(guī)模力爭(zhēng)達(dá)到5000萬千瓦，加快淘汰煤電落后產(chǎn)能，規(guī)范燃煤自備電廠運(yùn)行。這些舉措將促進(jìn)風(fēng)電、太陽能發(fā)電消納，大幅減少煤炭散燒量，提高電力在終端能源消費(fèi)中的比例，助力二氧化碳減排和空氣質(zhì)量持續(xù)改善。
為確保《實(shí)施方案》落地并產(chǎn)生實(shí)效，建議國(guó)家盡快出臺(tái)煤電機(jī)組節(jié)能降耗改造、供熱改造、靈活性改造制造的技術(shù)指南，指導(dǎo)煤電企業(yè)選擇適宜的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳的投資效益比。同時(shí)，國(guó)家及地方政府需完善財(cái)政、金融、價(jià)格、電網(wǎng)調(diào)度等相關(guān)政策，支持煤電機(jī)組改造升級(jí)工作，提高煤電企業(yè)改造的積極性。
(作者系國(guó)家能源集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院有限公司副總經(jīng)理、原亞洲清潔空氣中心中國(guó)區(qū)顧問委員會(huì)委員)
