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基于我國的資源稟賦,煤電長期擔負著能源保供“頂梁柱、壓艙石”的重任,并在大部分時間里保持著“高負荷、高小時、高收益”的狀態。近年來,業內一度出現唱衰甚至“妖魔化”煤電的聲音,有的專家認為煤電裝機峰值將停留在12億~13億千瓦。但隨著極端天氣頻發疊加新能源高比例接入帶來的調整,煤電再次“臨危受命”,擔起了保居民用電、保電網穩定的重任,迎來了新的機遇。
近期,國家能源局先后發布多項有關煤電的行動方案,隨著新型電力系統建設進入加速期,煤電低碳化轉型正式進入深水區。《煤電低碳化改造建設行動方案(2024~2027年)》提出了生物質摻燒、綠氨摻燒、CCUS三條重點低碳轉型路徑,并對摻燒提出了10%的比例要求。《加快構建新型電力系統行動方案(2024~2027年)》提出新一代煤電升級行動,明確未來煤電轉型的主線任務是“清潔低碳、高效調節、快速變負荷、啟停調峰”,關鍵作用是“更好發揮煤電的電力供應保障作用,促進新能源消納”,長期目標是“應用零碳或低碳技術,促進煤電碳排放水平大幅下降”。
未來,煤電既要擔重任、又要降排放,將在“頻繁啟停、寬負荷波動、利用小時數下滑”的道路上掙扎,還要完成自我低碳、自我凈化的蛻變,可謂舉步維艱。我們要抓關鍵、轉思路,以新的方式看待煤電,以新的模式管理煤電,長期保持煤電行業的穩定,才能保障能源供應、經濟社會發展的穩定。
煤電處境已大不同
裝機規模反彈
2017年,國家能源局印發《關于銜接“十三五”煤電投產規模的函》,叫停了超過50吉瓦的在建項目和超過60吉瓦的已核準或列規項目。由中國社科院大學和社科文獻出版社在2022年聯合發布的《世界能源藍皮書:世界能源發展報告(2022)》提出,“十五五”期間,我國煤電裝機預計新增3000萬千瓦,煤電將于2030年達峰,峰值約為12.6億千瓦。
但從現狀看,自2022年起,煤電裝機年均增量在3500萬千瓦以上。據不完全統計,2024年在建百萬千瓦燃煤電廠約116座,預計2025年底裝機規模將超12.5億千瓦。各省納規煤電機組容量超3億千瓦,因此,大部分專家認為2030年煤電達峰的裝機峰值將超過15億千瓦。
利用小時數現拐點 供電煤耗呈反彈
2016年,煤電利用小時數降至4250小時,供大于求。2017年,實施項目“停緩建”。2021年,用電負荷強反彈,利用小時數回升至4600小時以上,近兩年,煤電裝機增速提升,預計2024年煤電利用小時數將有所下降。“十三五”時期,煤電機組容量年均增長3200萬千瓦,預計“十四五”將達到3500萬千瓦,利用小時數就此下行。
長年來,供電煤耗隨著大容量、高參數機組的投產,落后產能的淘汰,節能改造的實施,呈現持續下降的趨勢。但隨著煤電利用小時數下滑、調節為主的運行狀態,2023年,全口徑煤電供電煤耗首次出現“不降反升”。
“三改聯動”規模接近飽和
2021年,國家發改委、國家能源局印發《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》,“三改聯動”開始規模化推進。“十四五”期間,煤電“三改聯動”改造規模合計6億千瓦左右,前兩年已完成4.85億千瓦。可以說,“三改聯動”雖然在資金支持方面略顯不足,但卻是技術最成熟、市場最穩定的煤電節能降碳措施。值得關注的是,目前現役常規機組基本改造完成,如無技術創新或實施高投資的熱電解耦等措施,“十五五”也將陷入改無可改的境地。
煤電運營成本多維度增長
首先是燃料成本。2022年2月,國家發改委印發《關于進一步完善煤炭市場價格形成機制的通知》,明確秦皇島港下水煤及山西、陜西、蒙西出礦價格的合理區間,但在煤炭長距離運輸過程中,物流費用可能高達50%,入廠煤價格仍存在上漲風險。其次是碳排放成本。目前,國內碳市場價格在90元/噸左右,歐洲碳市場價格為50~60歐元/噸,差距將會逐步縮小。2024年,碳配額基準值為0.7822噸二氧化碳/兆瓦時,按2.7725噸二氧化碳/噸標準煤當量的碳排放因子測算,發電煤耗在282克/千瓦時以內的煤電機組可獲得免費配額,部分企業需要有償排放。最后是煤電與新能源的交互救濟。“兩個聯營”的目的之一是新能源與煤電共同開發、共擔成本,這就存在交互救濟的可能,同時為了擴大清潔電量的比例,煤電勢必會增加啟停、備用成本。
“十四五”末煤電低碳轉型
直入深水區
前文提到的兩個“行動方案”均是以2024~2027年為時間維度,可見從“十四五”末開始,煤電將進入一個新的時代。前述的問題依然存在,后續的壓力將會更大。
低碳路徑需要攻堅克難
生物質摻燒、綠氨摻燒和CCUS是現階段煤電實現自我凈化的主要可行路徑,但這三項技術均尚存未攻克的技術難點。生物質摻燒原料中氯離子、鈉、鉀等堿金屬含量過高或摻燒比例擴大時,容易導致鍋爐制粉系統堵塞、鍋爐受熱面腐蝕結焦等問題;綠氨摻燒廠內設置氨罐,安全部門將其認定為重大危險源;CCUS碳封存地質數據庫、封存選址與安全監測平臺尚不完善,源匯匹配難度大,技術與市場等問題亟待解決。
成本問題更是不可忽視。經初步測算,化學吸收法二氧化碳捕集成本超300元/噸,封存成本超60元/噸;綠氨制備成本約3000元/噸;生物質成本折算標準煤后,也接近1000元/噸。如一臺煤機,耦合三條路徑,達到減碳50%的效果,改造的初始投資可能高達15億元。
新常態運行方式帶來更大挑戰
深水區的常態運行方式為“寬負荷調節、快速變負荷、頻繁啟停調峰”,會對機組可靠性及能耗水平帶來極大的挑戰。雖然煤電機組實施靈活性改造后,基本都會承諾鍋爐具備20%的穩燃能力,機側可實現30%的調峰,但能否規避鍋爐超溫、氧化、結焦,汽輪機易發生水蝕,磨煤機、風機、給水泵等輔機設備磨損加大等風險,尚未可知。同時,對供電煤耗的影響也已成為行業共識。目前,某省百萬千瓦機組在啟停調峰的過程中,也出現了非停次數增加的情況。新建熱電聯產機組在設計過程中,為確保頂峰能力、足額獲取容量電價,增加投資、增大爐膛的現象已成常態。為提升變負荷速率,配置新型儲能更是煤電企業首選的技術路徑,熱電解耦配置電鍋爐、熔巖蓄熱設施比比皆是。由此帶來的問題是,投資增加,但回收途徑稀缺;硬件配備,但運行策略滯后;能力提升,但傳統指標(煤耗、廠用電率等)上浮。
公平競爭決定優勝劣汰
新型電力系統的終極目標是系統穩定、用能清潔,“新能源+儲能”與“煤電+清潔設施(含三大低碳化改造路徑)”都是新型電力系統不可或缺的支撐底座,但在不同技術環境下,仍存在較大的競爭關系。電力市場內,新能源耦合儲能入市,具有一定的置信容量價值,也具備一定的曲線控制能力;調頻市場內,電化學儲能、飛輪儲能等響應速度更佳,打開市場壁壘后,將沖擊煤電的絕對優勢。總體講,電網對任何電源的需求都是一致的,哪種路徑經濟性最優,哪種路徑將優勝于市場。
需轉變對煤電的認知與態度
規劃部門要轉變
供需平衡是市場的最佳狀態,也是市場決定資源配置的本質。現階段,電力規劃仍側重于傳統模式,電力平衡過程中,風電裝機按5%~10%參與平衡,光伏不參與,新型儲能也尚未完全體現其日內調節的能力,在最大負荷評估過程中,對午高峰的、凈負荷的關注不足,僅把火電、水電、核電作為可靠容量,評估電力缺口,導致煤電機組具有永恒的建設空間。極端省份甚至出現火電裝機大于最大負荷的情況。新型電力系統特性與傳統規劃模式的錯位,導致煤電機組的產能大于實際需求,利用小時數極速下降,大量沉沒成本成為負累。建議建立一套符合新型電力系統技術能力的、客觀有效的電力電量平衡模式,為市場優化資源配置提供支撐。
管理部門要轉變
“一刀切”是傷害最大的管理模式,因地制宜、因勢利導才能更有效地提升管理效力。不同類型的機組應有其主要的基礎功能,具備條件時,可輔以更多的功能需求,但要求純凝、供熱機組具備同樣的調節能力,要求在運、延壽機組達到同等排放標準,要求調峰機組與高負荷機組能耗水平一致,在現有的技術環境下,還缺少支撐手段。建議在碳排放總量可控的基礎上,制定差異化的標準,適度調整對不同機組供電煤耗、排放標準的要求,為不具備經濟性改造價值的煤電機組松綁,由煤電企業自主選擇生存路徑,為整個煤電行業創造良性的生存環境。
煤電企業自身要轉變
煤電企業也同樣需要從思想意識及管理模式上轉變。進入深水區后,優勝劣汰是必然的,運營滿30年不再是保障,盈利更不存在必然。但去留取決于市場需求,老舊機組運行成本低、競價空間大;高效機組響應速率快、調頻能力強;超超臨界二次再熱機組碳減排成本少,各有優勢。同時,運營管理模式要轉變,要做到以市場為導向,以經濟效益為中心,發與不發電看價格;運行安全性要保障機組可執行市場約定的曲線,提高新常態運行方式下的安全可靠能力。
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