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评论丨煤电退出不会一蹴而就,或表现为整体利用小时数逐渐降低

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长期以来,煤炭在中国能源结构中占据主要地位,火电(基本上煤炭发电)满足了电力需求持续快速增长和电力平稳运行。随着应对气候变化日益迫切,限制煤炭成为共识,以煤炭为原料的煤电也将面临严峻挑战。

(原标题:评论丨煤电退出不会一蹴而就,或表现为整体利用小时数逐渐降低)

林伯强(厦门大学中国能源政策研究院院长)

最近我国局部地区出现了电力供应偏紧和短暂缺电的情况,引起市场对煤电在中国碳达峰碳中和进程中的地位和作用的广泛关注。长期以来,煤炭在中国能源结构中占据主要地位,火电(基本上煤炭发电)满足了电力需求持续快速增长和电力平稳运行。随着应对气候变化日益迫切,限制煤炭成为共识,以煤炭为原料的煤电也将面临严峻挑战。

中国将建设以清洁能源为主体的电力系统,未来风电光伏将成为发电主力,煤电必须退出。尽管中国风电光伏快速崛起,但2020年煤电依然占据电力结构的主导地位。近年来煤电的职能似乎已在悄然改变,更大幅度参与调峰,保障电力稳定和电网安全。今后四十年碳中和进程中,煤电短中期可以满足电力需求的增长,中长期可以为不稳定的风光备份和调峰,应对极端气候灾难。煤电通过灵活性改造,清洁化转型,参与辅助服务等,仍将是电力结构中重要且不可或缺的一部分。大体量高效率的煤电机组可以在风电光伏大规模接入过程中成为电力系统备份、参与调峰和保障系统安全,并且可以有效应对极端气候灾难。

短中期来看,煤电的退出既取决于清洁能源发展,也取决于电力需求增长。目前清洁能源中有快速大规模增长可能性的只有风电和光伏,但目前其电量贡献只有9%左右,无法满足比较高的电力消费增长。目前,风电光伏对天气依赖性和发电不稳定性带来的各类上网问题尚未得到完全解决,储能虽然可以提供解决方案,但成本依然居高不下。因此,短中期让风电光伏担任供电主力尚不现实,煤电仍然需要保障持续增长的用电需求。

中长期而言,中国将建设以清洁能源为主体的电力系统,风电光伏将成为发电主力,但在这一过程中依然需要煤电为低碳转型保驾护航,确保电力系统安全稳定运行。特别是在极端天气或电力需求波动性较大的时段,煤电能够作为备份提供大量稳定可靠的高品质电力,保障正常生产和生活,降低电网调度调整成本,同时也能实现煤电机组的“沉没”成本的有效利用。未来随着风电和光伏大规模接入,容量电价机制逐渐成熟,煤电灵活性改造铺展开来,煤电职能将从主力供电逐渐转向备份和辅助服务,继续担任电力系统安全稳定可靠供应的后盾。目前实现中长期煤电职能转型虽然有可选路径,但也存在亟待解决的问题,煤电的退出不会是一蹴而就,更可能表现为整体年发电小时数逐渐降低,盈利方式由电量电价逐渐转向容量电价。

技术是碳中和进程中煤电职能转换将面对的重要问题。大多数煤电机组的启停、改变参数都是一个复杂、高代价且时间跨度较长的过程。低负荷与变参数运行将会给燃烧室稳定燃烧和汽轮机稳定运转带来挑战,需要从设备硬件改造和控制系统软件改造双管齐下,对技术水平较低的煤电机组进行灵活性改造,使其能够担任备份和辅助服务的角色,用以对冲风电光伏带来的不稳定性和应对极端气候灾难,保障安全稳定供电。

成本消纳是煤电转型需要解决的根本性问题。目前中国的火电机组普遍可以接受60%以上的负荷水平而不会引起较大额外成本,当然收益会因发电量减少而减少。60万千瓦至100万千瓦机组能够有更大的承受范围,但继续降低至50%负荷左右将进入深度调峰状态,机组损耗等额外成本出现,更低的负荷水平将大大提高运行成本。因此,通过技术改造煤电能够实现调峰调频等灵活运行方式,但相关成本如果没有比较好的消纳方式,在实际运行中将较难落实。

低利用小时数带来的不只是电量电价的收益降低,还会带来机组损耗和整体运行成本的提高,需要电力部门、煤电企业、消费者多方共同努力才能实现成本消纳。企业需要开始灵活性改造和清洁性改造,降低灵活性运行的成本。政府需要改革电价,将单一电量电价营收方式转变为容量电价、辅助服务收益、碳市场收益等多维综合性的营收方式。电力部门和政府应当完善辅助服务补偿方案,建立并优化容量电价机制和全国碳交易市场,为煤电企业实现多维营收提供支持。

2020年中国煤电装机总容量约1079GW,30万装机以上占总装机容量超过90%,服役年限普遍不长,平均运行年龄不到12年,60万装机以上的平均运行年龄更短。在碳中和进程中,需要尽可能合理规划区域性煤电机组配置,最大化利用现有机组,进一步落实小锅炉淘汰和散煤整治等相关政策及计划,保证煤电能够提供稳定电力的同时,提高整体技术水平和清洁性,为最终深度脱碳做准备。

CCUS(碳捕集、利用和封存)等技术可以为煤电开拓新出路。煤电的碳排放如果能通过CCUS解决,将在电力市场拥有更强的竞争力。目前CCUS相关技术逐渐成熟,成本也在缓慢下降,但国内缺少成型的规模产业链和相应的扶持政策,尚难以展开大规模商业运用。

火电(煤电)为中国经济快速增长立下了汗马功劳。建立以清洁能源为主体的电力系统是既定目标,煤电必须退出。出于政府和公众对安全稳定和保障供应的考虑,煤电退出的基本形式不是大规模“退役”,更可能是整体利用小时数逐渐降低,因此需要为此做好相应的技术和价格机制的准备。碳捕获、利用与封存的技术突破,在很大程度上决定了未来煤电规模和利用小时。

应该严格限制新建煤电机组数量。近年来整体煤电利用小时数只有约四千多,说明煤电产能足够,应该采用其他方式解决局部地区的供应偏紧和短暂缺电。毕竟煤电整体利用小时数逐渐降低是个大趋势,新建煤电既无必要,对投资者也没有太大好处。

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