今年的政府工作報告提出加強煤炭清潔高效利用,同時也要“有序”減量替代,推動煤電節能降碳改造、靈活性改造、供熱改造。煤電清潔發展路在何方?近日,記者采訪了中國電力企業聯合會原專職副理事長王志軒、中國工程院院士黃其勵。
煤電已實現清潔高效發展
在2010年以前,我國電力結構主要是煤電、水電二元結構,煤電占據絕對的領導地位。煤電發電量占比長期約為80%。隨著能源結構調整、環境保護強度增加、新能源的發展等,煤電的發電量逐步下降。2021年煤電裝機容量占比約為49%,依然在所有的發電品種中排名第一。
“這些數據說明,煤電仍然是中國電力系統的主體。”中國電力企業聯合會原專職副理事長王志軒說,“同時,我國以煤為主的國情,就要求必須做到煤炭清潔高效利用。”
王志軒介紹,從煤炭消費方面來講,每年約有55%的煤炭轉化為煤電。經過幾十年的努力,燃煤發電的效率在不斷提高,現在我國是世界上平均效率最高的國家,即使換算成凈效率,即供電能耗,可以達到40%,仍然高于發達國家。
“在提高效率的同時,我們在環境保護方面持續發力,現在煤電已經和污染不掛鉤了。”王志軒說。
據了解,煤電的環保問題主要集中在常規污染物,即煙塵、二氧化硫、氮氧化物。我國先后采取了嚴格的煙塵排放控制、煙氣脫硫、煙氣脫硝、超低排放改造等措施。據統計,2020年,全國火電廠顆粒物、二氧化硫、氮氧化物三項污染物的年排放總量之和已經下降到200萬噸以內,與排放峰值相比下降了90%以上。全國單位火電發電量二氧化碳排放量約為832克/千瓦時,比2005年下降20.6%。同時與美國相比,我國的煤電發電量是美國的2.5倍,但我們的污染物總的排放量與其持平,甚至更低。
“所以無論煤電是否繼續發展,它對環境的影響基本可以忽略。”王志軒說。
“煤電發展已經邁過了煙塵、二氧化硫、氮氧化物這些大坎,未來依然可以通過科技創新解決二氧化碳的問題。”中國工程院院士黃其勵說。
提高利用效率助高質量發展
“我國的能源分布現狀應該是‘富煤貧油少氣富可再生能源’,這就決定未來新能源或者可再生能源將會成為發電的主力軍,但目前煤電還是主力軍。因此,推進煤電‘三改聯動’我認為是最實際、有效的措施,非常支持。”黃其勵說。
據悉,截至2021年底,全國全口徑發電裝機容量為23.77億千瓦。火電裝機容量12.97億千瓦,煤電裝機容量11.09億千瓦。
“這么大的裝機容量,節能是第一位的,要不斷提高效率。”黃其勵說,“我國普遍存在能源利用效率較低的問題,單位GDP能耗是世界平均水平的1.5倍、日本的4倍,因此提高能源利用效率迫在眉睫。”
據黃其勵介紹,現在我國有100多臺超超臨界機組,4億千瓦裝機容量的亞臨界機組。通過節能改造,將亞臨界機組改造為超臨界或者超超臨界機組,可顯著降低煤耗。
黃其勵認為,機組靈活性改造是重中之重。按照國外的發展經驗,一個大的電力系統,具有調峰能力的機組容量要大于總裝機容量10%,目的是去平衡用戶用電的需求和發電的不匹配。風電、太陽能等具有不穩定性,在儲能技術大規模商業化應用之前,靈活可靠的煤電是調峰的最佳選擇。但是煤電機組調峰運行以后則面臨著能耗升高、經濟性降低的問題。因此建議可以設立調峰市場,用來補償煤電因為支持新能源發展而產生的經濟損失,堅持系統觀念,統籌考慮機組的靈活性、經濟性等因素,做到區域機組群的聯合優化調度,實現社會效益的最大化,實現各方共贏。并且要挖掘用戶側的調峰作用,在用戶側樹立參與調峰的理念。
王志軒對此持有同樣的觀點,他認為煤電利用小時數下降是必然趨勢,煤電利用率提高、保障供電、可再生能源發電比重提高三個目標難以同時實現。即若要大幅度提高煤電設備利用率同時提高可再生能源比重,則必然要大幅度減少煤電裝機,此種情況下會造成新的電力短缺狀態,影響電網安全進而影響經濟社會健康發展;減少可再生能源發電比重也可以提高煤電利用率,但顯然與低碳發展目標相悖。
“促進新能源發展,需要煤電支撐。煤電要破解發展過程中經濟性下降的問題,可以嘗試熱電聯產,并且一企一策進行靈活性改造。同時由于我國煤電機組的平均年齡在12歲左右,與其30年的設計壽命相比,還是很年輕,因此可對現役機組進行綜合性利用,如摻燒生物質等。”王志軒說。
正確理解“先立后破”
談到去年的拉閘限電,王志軒認為,先要對缺電進行定義。上世紀70年代中國是絕對的缺電,發不出來電,但是2014年以后,中國的電力供應就達到了總體平衡,略有富余,因此現在的短缺是相對的短缺,出現在局部地區和高峰時段。
“之所以出現大面積拉閘限電,是人們在一定程度上對能源危機、能源供應在思想上放松了,并且隨著煤電利用小時數的下降,部分人判斷發電處于長期富裕,而且這也是能源結構轉型所面臨的問題。”王志軒說,“今年的政府工作報告指出,先立后破、通盤謀劃。能源轉型必須理解好其中的精神。”
王志軒認為,改革開放以來,我國建立了最強大最穩定的電力系統和能源系統,不能自廢武功。同時作為企業要樹立安全降碳、紅線底線思維、全面統籌思維,不能搞盲目式、激進式減碳。同時要認識到社會分工不同,煤炭、煤電在“雙碳”達標的進程中,并不是沒有貢獻,他們守住了保證能源安全的底線,這就是最大的貢獻,沒有能源安全,轉型無從談起。先立后破必須以經濟社會的協調發展、能源安全為前提。
黃其勵認為,現在新能源發展在規模上快速發展,但也存在無法避免的缺點。激進式去煤,是不符合發展現狀的。
“中國工程院做過測算,到2030年,煤炭在一次能源比重中約占46%,在2060年大概是4%到8%,在我們可預見的未來,零煤炭是不太可能的。”黃其勵說。
黃其勵還談到,新能源發電具有不穩定性,新能源電力系統具有“雙高”特點,即高比例新能源、高比例電力電子,具有電力電子設備普遍存在的脆弱性,面對頻率、電壓波動容易脫網,并且新能源無法調峰,因此必須發揮煤電的兜底保障作用。
“應該說我們還沒有找到能夠完全替代煤炭的能源,要守住能源安全底線,就需要發揮好煤電的基礎性作用,新能源與煤炭必須協調發展。”王志軒說。
來源:中國煤炭報
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