中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：7月15日，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案（2024—2027年）》，再次將我國(guó)煤電的產(chǎn)業(yè)政策頂層設(shè)計(jì)推向焦點(diǎn)。從減少二氧化碳排放的角度而言，燃煤機(jī)組發(fā)電量應(yīng)盡可能地“再見(jiàn)”，但在以電網(wǎng)為主要電力利用方式的前提下，煤電正在為可再生能源成為主要電量生產(chǎn)者保駕護(hù)航。作為系統(tǒng)可靠性的“帶刀侍衛(wèi)”，煤電仍需“再建”?！笆逦濉奔磳?lái)臨，在碳達(dá)峰前的最后一個(gè)規(guī)劃周期里，煤電的發(fā)展方向或決定“雙碳”目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)、能源轉(zhuǎn)型是否成功，當(dāng)然，也關(guān)乎各方利益主體的正和共榮。
我國(guó)煤電的辯證發(fā)展
我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦特點(diǎn)，形成了長(zhǎng)期以化石能源為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，也決定了煤電在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)著我國(guó)電力系統(tǒng)的絕對(duì)主導(dǎo)地位。過(guò)去二十年，煤電歷經(jīng)了肯定、否定、再肯定的辯證周期，最終確定了其在能源革命中的正確定位，也就是煤電的容量需隨著最大負(fù)荷的增加而增加，而煤電的電量需隨著可再生能源發(fā)電量的增加而減少，以同時(shí)滿(mǎn)足電力需求的增長(zhǎng)和高質(zhì)量發(fā)展新能源的合理消納率。
圖1 2000年~2023年中國(guó)煤電新增容量（單位：萬(wàn)千瓦）
回顧二十一世紀(jì)以來(lái)我國(guó)煤電辯證的發(fā)展歷程：2001年~2007年為煤電的快速擴(kuò)張期。2001年，我國(guó)加入世界貿(mào)易組織（WTO），國(guó)際貿(mào)易產(chǎn)能大幅提高，帶動(dòng)電力需求激增，2005年前后部分地區(qū)一度發(fā)生拉閘限電。為此，各地大干快上燃煤發(fā)電廠，我國(guó)煤電裝機(jī)容量得以翻倍增長(zhǎng)。2008年~2015年，煤電開(kāi)始平穩(wěn)發(fā)展。2008年后，國(guó)際煤價(jià)提升，煤電企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況不佳，疊加次貸危機(jī)帶來(lái)的海外市場(chǎng)需求降低與融資壓力增加、國(guó)家出臺(tái)關(guān)停小火電機(jī)組等環(huán)保政策，發(fā)電企業(yè)擴(kuò)張意愿減弱，煤電裝機(jī)增速在這一階段維持較低水平。
2016年~2022年，煤電進(jìn)入政策性緊縮期。2016年，我國(guó)煤電利用小時(shí)數(shù)創(chuàng)五十年新低，部分省份為防范潛在的產(chǎn)能過(guò)剩風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)煤電建設(shè)進(jìn)行調(diào)控，導(dǎo)致煤電新增裝機(jī)逐年下降。2020年“雙碳”目標(biāo)提出，煤電發(fā)展進(jìn)一步緊縮。盡管同時(shí)期可再生能源的裝機(jī)容量不斷上升，但在新型電力系統(tǒng)建設(shè)初期，行業(yè)對(duì)系統(tǒng)環(huán)境改變的認(rèn)識(shí)并未及時(shí)跟上，在冬夏“雙峰”期間，“供需緊平衡”“出現(xiàn)電力缺口”等字眼仍頻頻出現(xiàn)。云南是我國(guó)的電力大省，其中，水電裝機(jī)8143萬(wàn)千瓦，而煤電裝機(jī)僅1416萬(wàn)千瓦，占比不足11%。由于水電“看天吃飯”的特性，易受極端天氣影響，云南自2020年起多次陷入“缺電”危機(jī)。如2021年5月，上游來(lái)水偏枯三至四成、入汛時(shí)間大幅滯后，全省水電發(fā)電量大幅下跌，遭遇“斷崖式缺電”；2022年7月，來(lái)水時(shí)而偏枯時(shí)而偏豐，枯汛轉(zhuǎn)換頻繁導(dǎo)致電力再度緊張；2023年，省內(nèi)大部分地區(qū)降雨少、來(lái)水枯，水電蓄能減少，云南電力供給呈現(xiàn)出“枯期缺、汛期缺、月月缺”的新形勢(shì)。
事實(shí)上，由大量可再生能源增加的系統(tǒng)總裝機(jī)容量，并沒(méi)有緩解部分省份的“缺電”問(wèn)題，其根本原因在于電力系統(tǒng)有效容量?jī)?chǔ)備不足，無(wú)法及時(shí)應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)最大負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)。有效容量，是指能主動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)特性而調(diào)整，主要增加出力的裝機(jī)，而機(jī)組容量的有效價(jià)值主要取決于發(fā)電與負(fù)荷時(shí)間特性的匹配程度?；诜€(wěn)定可調(diào)的出力特性，煤電的有效容量在80%~90%左右，是同等銘牌容量下多年調(diào)節(jié)式水電有效容量的2倍，徑流式水電、風(fēng)電有效容量的10~20倍。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的深入推進(jìn)以及行業(yè)對(duì)有效容量認(rèn)識(shí)的不斷加深，自2023年起，煤電進(jìn)入增長(zhǎng)回暖和轉(zhuǎn)型成熟期，為緩解系統(tǒng)有效容量充裕性不足引發(fā)的種種問(wèn)題，各地重新規(guī)劃煤電建設(shè)，其裝機(jī)呈現(xiàn)反彈增長(zhǎng)。
煤電在全球碳減排下的跌宕起伏
在全球能源轉(zhuǎn)型的大環(huán)境中，各國(guó)都處于同一起跑線上。至今還沒(méi)有哪一個(gè)國(guó)家已成功抵達(dá)終點(diǎn)，也沒(méi)有哪一個(gè)國(guó)家可以為其他國(guó)家提供可復(fù)制可參考的典型經(jīng)驗(yàn)。隨著政治經(jīng)濟(jì)格局的不斷變化，各國(guó)煤電發(fā)展同樣幾經(jīng)波折、跌宕起伏。對(duì)于煤電，幾乎全世界的能源管理部門(mén)都面臨以“徹底消滅”為理想狀態(tài)，而“迫不得已”繼續(xù)發(fā)展的兩難境地。
德國(guó)是全球最大的褐煤生產(chǎn)國(guó)，擁有400億噸的褐煤儲(chǔ)量。為做好能源綠色轉(zhuǎn)型國(guó)際先行者的表率作用，早在2000年，德國(guó)就頒布了《可再生能源法案》，從投融資、技術(shù)創(chuàng)新等方面大力支持可再生能源發(fā)展。2019年，德國(guó)宣布在2038年前關(guān)閉所有燃煤電廠，在2035年實(shí)現(xiàn)能源行業(yè)碳中和，即可再生能源發(fā)電占比100%。得益于政策傾斜和國(guó)際輿論的雙重發(fā)酵，2021年，德國(guó)可再生能源發(fā)電量占全國(guó)總發(fā)電量的47.1%，而曾經(jīng)的主力煤炭（包括褐煤與硬煤），發(fā)電量?jī)H占23.8%。
然而，減排的成績(jī)背后，是巨大的經(jīng)濟(jì)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)?！犊稍偕茉捶ò浮芬欢纫箅娋W(wǎng)運(yùn)營(yíng)商以固定上網(wǎng)電價(jià)收購(gòu)可再生能源發(fā)電量，由此產(chǎn)生的可再生能源附加費(fèi)由電力用戶(hù)承擔(dān)?？稍偕茉吹拇笠?guī)模發(fā)展伴生該費(fèi)用的急速上漲，一定程度上助推了德國(guó)的終端電價(jià)位于歐洲最高水平。2023年，德國(guó)家庭的用電價(jià)格高達(dá)45.2歐分/千瓦時(shí)（折合人民幣3.3元/千瓦時(shí)），遠(yuǎn)超我國(guó)居民農(nóng)業(yè)和工商業(yè)電價(jià)。安全方面，德國(guó)進(jìn)口電量逐年增多，并于2023年首次成為電力凈進(jìn)口國(guó)，其中三分之一來(lái)自法國(guó)的核電。
德國(guó)的脫煤進(jìn)程在2022年遭遇瓶頸。2022年2月，俄烏沖突發(fā)生，歐盟對(duì)俄羅斯進(jìn)行能源領(lǐng)域制裁，導(dǎo)致天然氣價(jià)格高企，德國(guó)天然氣發(fā)電量占比從2020年最高峰的11.9%下降至2022年的7.7%，相應(yīng)地，煤炭發(fā)電量占比在2019年下降至30%以下后重新回升至2022年的33.7%。為此，德國(guó)議會(huì)不得不宣布取消2035年可再生能源發(fā)電占比100%的目標(biāo)。到2023年冬季，為應(yīng)對(duì)寒冷天氣可能出現(xiàn)的天然氣短缺問(wèn)題，德國(guó)決定重啟已封存的燃煤電廠。
不僅德國(guó)，歐盟其他宣稱(chēng)煤炭退出的國(guó)家也紛紛延緩腳步。希臘宣布繼續(xù)開(kāi)采煤炭，并將燃煤電廠運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)至2028年；荷蘭政府表示取消燃煤電廠最大發(fā)電量35%的產(chǎn)量上限，允許其滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)至2024年；奧地利作為歐洲第二個(gè)完全依靠煤炭發(fā)電的國(guó)家，被迫重啟南部一座已經(jīng)關(guān)停的燃煤發(fā)電廠。就連主要依靠核電的法國(guó)，也先后取消燃煤電廠運(yùn)行小時(shí)數(shù)的限制以及延長(zhǎng)國(guó)內(nèi)最后兩座燃煤電廠的使用壽命，以保障電力供應(yīng)穩(wěn)定。
事實(shí)上，一向嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡聡?guó)人，對(duì)待電力行業(yè)脫煤，可能比我們更為保守。
圖2 2011年~2023年德國(guó)發(fā)電容量結(jié)構(gòu)（單位：萬(wàn)千瓦）
從德國(guó)歷年不同類(lèi)型機(jī)組的裝機(jī)容量可以看出，德國(guó)的煤電并未迅速減少。截至2023年底，德國(guó)傳統(tǒng)火電裝機(jī)容量共7730萬(wàn)千瓦（煤電3746萬(wàn)千瓦，氣電3469萬(wàn)千瓦，礦物油、礦井瓦斯等515萬(wàn)千瓦），而當(dāng)年全網(wǎng)最大負(fù)荷為7400萬(wàn)千瓦。也就是說(shuō)，德國(guó)在提高可再生能源發(fā)電量占比的同時(shí)，仍堅(jiān)持以煤電為主的傳統(tǒng)火電裝機(jī)容量能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)最大負(fù)荷的原則。
在美國(guó)，頁(yè)巖氣革命改變了當(dāng)?shù)氐哪茉垂┙o格局，高產(chǎn)廉價(jià)的天然氣使得氣電代替煤電，成為美國(guó)電力系統(tǒng)的主力電源之一。截至2022年底，得州的氣電裝機(jī)容量為7103萬(wàn)千瓦，煤電裝機(jī)容量1814萬(wàn)千瓦，兩者之和已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)得州的最大用電負(fù)荷（歷史上為7400萬(wàn)千瓦~7500萬(wàn)千瓦），這一點(diǎn)與德國(guó)不謀而合。但相對(duì)得州的循序漸進(jìn)，加州采取了更為“進(jìn)取”的能源轉(zhuǎn)型路徑。2018年，加州簽署了關(guān)于州可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)方案的法案，宣稱(chēng)在2026年前實(shí)現(xiàn)可再生能源供電占比達(dá)50%，并在2045年底將該比例提高到100%（該目標(biāo)后由拜登政府提前至2035年）。但在2020年的8月14日，因極端高溫天氣導(dǎo)致可再生能源電力供應(yīng)不足，200萬(wàn)加州人陷入長(zhǎng)達(dá)4小時(shí)的停電黑暗中。同時(shí)，加州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商號(hào)召用戶(hù)在每天下午3點(diǎn)到晚上10點(diǎn)進(jìn)入“極度節(jié)能”狀態(tài)。無(wú)獨(dú)有偶，2021年9月9日，在美國(guó)能源部提出到2035年太陽(yáng)能有望為全美提供40%電力的第二天，加州電力系統(tǒng)再次告急，加州電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（CASIO）向美國(guó)能源部提交請(qǐng)求緊急文件，請(qǐng)求聯(lián)邦政府宣布發(fā)生“電力可靠性緊急情況”，以及允許使用更多的化石燃料發(fā)電來(lái)防止大規(guī)模停電。在系統(tǒng)越來(lái)越不穩(wěn)定的事實(shí)面前，加州似乎仍在一心求零碳，設(shè)想通過(guò)巨型電池在部分時(shí)段取代化石燃料，以一種增加高昂成本冗余的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體可靠。
能源轉(zhuǎn)化技術(shù)未取得突破前
煤電何去何從
在對(duì)煤電何去何從問(wèn)題的討論中，不得不提到能源“不可能三角”理論。該理論源于金融領(lǐng)域，解釋為一個(gè)國(guó)家在金融政策方面不可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)資本流動(dòng)自由、貨幣政策獨(dú)立、匯率穩(wěn)定，三者只能實(shí)現(xiàn)其二。應(yīng)用到能源領(lǐng)域后，普遍認(rèn)為國(guó)家的能源政策也存在安全、綠色和經(jīng)濟(jì)的“不可能三角”問(wèn)題。當(dāng)前，“綠色低碳”已成為剛性目標(biāo)，而“人民對(duì)美好生活的向往，就是我們的奮斗目標(biāo)”“能源的飯碗必須端在自己手里”等要求，以及人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的社會(huì)主要矛盾，均表明現(xiàn)階段，我國(guó)電力系統(tǒng)的安全性較經(jīng)濟(jì)性更具優(yōu)先級(jí)，以煤電為主要支撐的有效容量必須跟上電力需求增長(zhǎng)。
“十四五”期間，我國(guó)最大用電負(fù)荷屢創(chuàng)新高，“平時(shí)充裕、尖峰緊張”的電力供需特性凸顯。2021年至2023年，全國(guó)最大用電負(fù)荷從11.9億千瓦增加到13.45億千瓦，平均每年增長(zhǎng)7750萬(wàn)千瓦。據(jù)中電聯(lián)最新預(yù)測(cè)，2024年我國(guó)最大用電負(fù)荷還將比上一年增加1億千瓦，若出現(xiàn)持續(xù)大范圍極端高溫天氣，最大用電負(fù)荷可能達(dá)14.7億千瓦。
展望“十五五”，從我國(guó)未來(lái)產(chǎn)業(yè)布局和經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略來(lái)看，一方面，新能源汽車(chē)、光伏組件、鋰離子電池等新質(zhì)生產(chǎn)力的加速培育，是我國(guó)工業(yè)用電新增長(zhǎng)極；另一方面，以5G基站服務(wù)、人工智能為代表的數(shù)字經(jīng)濟(jì)推動(dòng)我國(guó)服務(wù)業(yè)用電增長(zhǎng)。若以5%的年增長(zhǎng)率保守估算，到2030年，全國(guó)最大用電負(fù)荷將逼近20億大關(guān)。屆時(shí)，取水電、氣電、核電、抽蓄及風(fēng)電光伏等各類(lèi)型電源裝機(jī)的規(guī)劃值，在分別考慮其有效容量折算以及系統(tǒng)合理備用基礎(chǔ)上，煤電裝機(jī)仍需保證每年7000萬(wàn)千瓦~9000萬(wàn)千瓦的增長(zhǎng)，才能保障系統(tǒng)的持續(xù)可靠。
當(dāng)然，煤電容量的增長(zhǎng)不等同于碳排放的增長(zhǎng)。從電量來(lái)看，全國(guó)電源裝機(jī)容量已遠(yuǎn)超過(guò)全社會(huì)總用電量。煤電和可再生能源裝機(jī)的同步攀升勢(shì)必帶來(lái)煤電發(fā)電利用小時(shí)數(shù)下降，也意味著煤電開(kāi)始從電力電量并重的支撐性調(diào)節(jié)性電源向頂峰、深調(diào)、應(yīng)急備用的調(diào)節(jié)性電源轉(zhuǎn)型。
在能源轉(zhuǎn)化技術(shù)未取得突破前，要走好這關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型之路，煤電需從轉(zhuǎn)變已有認(rèn)知、提升自身性能以及完善市場(chǎng)機(jī)制等多方面入手。
一是改變煤電產(chǎn)能是否過(guò)剩的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在呈現(xiàn)“雙高”特點(diǎn)的新型電力系統(tǒng)中，通過(guò)年利用小時(shí)數(shù)判斷煤電產(chǎn)能是否過(guò)剩已經(jīng)不再具有太大參考意義。系統(tǒng)有效容量應(yīng)與最大負(fù)荷相匹配，基于我國(guó)資源稟賦，煤電仍是電力系統(tǒng)能提供大部分有效容量的可行來(lái)源。因此，煤電產(chǎn)能過(guò)剩的衡量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)向適應(yīng)系統(tǒng)最大負(fù)荷的方向改變。
二是“經(jīng)濟(jì)能耗”不再是煤電的第一追求。隨著新能源的加速發(fā)展，煤電利用小時(shí)數(shù)進(jìn)一步下降，機(jī)組通過(guò)經(jīng)濟(jì)煤耗優(yōu)勢(shì)回收增量投資成本變得愈發(fā)困難。未來(lái)煤電機(jī)組將通過(guò)提供電力平衡責(zé)任獲得大部分經(jīng)濟(jì)收入，而不再依賴(lài)于降低煤耗節(jié)省燃煤費(fèi)用來(lái)提高收益。
三是加快提升煤電靈活調(diào)節(jié)能力。明確煤電基礎(chǔ)保障性和系統(tǒng)調(diào)節(jié)性電源的功能定位，對(duì)機(jī)組進(jìn)行特定技術(shù)改造，提高靈活調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)更快速的爬坡和更低成本的快速啟停以及長(zhǎng)期備用能力，充分發(fā)揮系統(tǒng)可靠性“帶刀侍衛(wèi)”職能。
四是建立健全煤電經(jīng)濟(jì)性回報(bào)機(jī)制。當(dāng)系統(tǒng)最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間不及預(yù)期（最多一周），煤電產(chǎn)能過(guò)剩的衡量標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)組調(diào)節(jié)能力以及“經(jīng)濟(jì)能耗”的第一追求均已發(fā)生改變的前提下，煤電頂峰機(jī)組除在冬夏雙峰發(fā)揮作用外，將長(zhǎng)時(shí)間處于備用狀態(tài)，導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)性下滑嚴(yán)重。為此，在政策制定方面要杜絕“小農(nóng)意識(shí)”，通過(guò)提高容量電費(fèi)、放開(kāi)市場(chǎng)限價(jià)、取消煤電套利回收等方式，允許煤電企業(yè)在市場(chǎng)中獲得高收益，以滿(mǎn)足基本生存需求。同時(shí)，加快電力現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)，有效疏導(dǎo)輔助服務(wù)費(fèi)用，集齊煤電經(jīng)濟(jì)性回報(bào)的完整拼圖，讓企業(yè)停止“自掏腰包”。
能源綠色轉(zhuǎn)型不應(yīng)該“談煤色變”。在注重供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的同時(shí)，也應(yīng)意識(shí)到需求側(cè)的重要性，將綠色發(fā)展理念貫穿于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全過(guò)程各方面。為促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型，需加快我國(guó)高耗能產(chǎn)業(yè)節(jié)能降碳改造，追求更高附加值的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，突出科技在實(shí)現(xiàn)中國(guó)式現(xiàn)代化中的作用。在“雙碳”目標(biāo)下，煤電將繼續(xù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵功作用，遠(yuǎn)不到說(shuō)再見(jiàn)的時(shí)候，當(dāng)然，這需要煤電切實(shí)完成角色轉(zhuǎn)變，同時(shí)推動(dòng)市場(chǎng)機(jī)制不斷健全完善。
