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    公司新聞

    煤電在中國仍然具有不可替代性

    1、前言

    中國的煤電目前處在一個十分尷尬的境地。從節能來講,煤電最好都搞成熱電聯產、冷熱電聯產,能源利用率可提高到80%;從節煤來講,煤電最好都“以大化小”,建成單機百萬千瓦的超超臨界機組;但從配合水電、核電、風電和光伏發電的調峰、調頻和作為備用容量來講,煤電的技術最小出力最好能降低到10%甚至更低,煤電大機組承擔深度調峰、調頻機組,超超臨界機組的效率馬上降為亞臨界。

    中國的氣電同樣處在十分尷尬的境地。從節能來講,氣電最好搞分布式能源系統、分布式熱電聯產、分布式冷熱電聯產,能源利用率可達到80%;從節能效益來講,氣電最好能建成燃氣蒸汽聯合循環電廠;但從配合水電、核電、風電和“光伏”發電的調峰、調頻和作為備用容量來講,氣電最好能建成單循環燃氣輪機電廠,雖然發電效率不是很高,但作為水電、核電、風電、光伏發電的調峰、調頻、備用電源卻是得心應手。

    2、中國火電的分類

    中國把火電分類成:煤電、氣電、油電和其他(包括①余溫、余氣、余壓發電,②垃圾焚燒發電,③秸稈、蔗渣、林木質發電)。其中煤電、氣電、油電應歸類為化石能源發電。煤電、油電又稱為高碳、高污染能源發電,氣電又稱為低碳清潔能源發電。其他3類發電可歸類為非化石能源發電。從這個分類中可以看出,氣電和其他3類發電是應當提倡的,油電很少,可以忽略不計,只有煤電屬要逐步淘汰的電力。2015年第8期《能源》雜志提出“向下的火電”,其實應當改為“向下的煤電”。但是煤電是否應該向下,則有待討論。中國的火電分類分得很清楚,國外并沒有把火電分得如此清楚。從20個電力大國的統計資料來看,只把火電發電量分為煤電、油電、氣電和生物質發電進行統計,雖然沒像我國分得那么細,但大致是分清楚了。但火電的裝機容量就無法分清楚,原因是使用的燃料有單一燃料(如固體、液體、氣體和生物質),還有混合燃料(如固體/液體、固體/天然氣、液體/天然氣,還有固體/液體/氣體),發電量可以按使用的固體、液體、氣體量來測算,但是用混合燃料發電的裝機容量就很難計算固體、液體、氣體各自的裝機容量。所以聯合國的電力統計資料中,世界20個國家的電力只有火電總裝機容量,火電總發電量和煤電、油電、氣電、生物質能發電的分類發電量,相應地只有火電設備利用小時數,沒有煤電、油電、氣電和生物質能發電的設備利用小時數。

    3、主要電力大國的電力結構

    如前所述,電力是一個很復雜的復合體,包括最臟的電源———煤電,也包括清潔的化石能源(天然氣)發電,還包括像垃圾焚燒發電和生物質能源這樣的新能源電力。煤電是要控制發展的,氣電和新能源發電是要鼓勵發展的。一般說來風電、太陽能光伏等新能源發電具有間歇性、隨機性、不穩定性,需要有靈活性電源配合運行,包括天然氣發電、抽水蓄能電站、調節性能好的大中型水電站,當靈活電源不足時,燃煤電廠也可作為新能源的配合電源,當然還有儲能設施。用什么電源作為配合新能源發電運行的靈活電源,取決于各國的電源結構。

    要求搞清火電結構還有以下理由:①煤電發電效率低,而氣電發電效率高,發達國家煤電比重小、氣電比重大,各種指標都用火電,就分不清何種能源的發電能效高。特別是中國主要是煤電,氣電很少,所謂火電的經濟指標,實際上就是煤電指標,中國最先進的煤電也比不了落后的氣電,所以最好把火電分類分清楚,便于比較。②火電廠中煤電和氣電的作用不同,前者用于承擔基載和腰載,后者用于調峰、調頻。美國這兩者的設備利用小時相差一倍以上,如近10年美國煤電設備利用小時數高達6000h,而不是火電平均利用小時3000~4000h,原因就是煤電、氣電統算帳,煤電的利用小時數被氣電平均以后火電平均利用小時數就低了??磥響摳闱寤痣姌嫵?,煤電、氣電和新能源發電應當分別統計。不過美國的氣電也是最近10來年才上去的。據統計,發電量中,1990年美國煤電比重為53.07%,氣電僅11.92%;2000年煤電比重52.9%,氣電比重15.76%,變化不大。頁巖氣革命之后,美國才用頁巖氣代煤炭,到2012年美國煤電才降為38.31%,氣電上升到29.83%,有了較大的變化。所以美國煤電承擔基荷、腰荷,氣電承擔調峰、調頻也是近幾年的事,沒有氣電,煤電峰荷、腰荷,基荷都得承擔,就像中國目前的情況一樣。

    世界各國火電結構各不相同,電源結構更是千差萬別。20個電力大國的電力結構(見表1)中,有的國家以煤電為主,如南非占93.77%,波蘭占84.33%,中國占70.45%,澳大利亞占69.70%,印度占67.94%。有的國家氣電比重比較大,氣電占總發電量50%以上的國家只有墨西哥(占52.22%);氣電占40%以上的國家有3個,日本占41.2%,俄羅斯占49.31%,還有意大利占46.15%。有的國家以水電為主,如挪威占96.63%,加拿大占58.86%,巴西占80.60%。核電為主的國家只有法國,占76.65%。

    歐美各國發展新能源電力,西班牙、意大利、英國、美國都可利用氣電作為靈活的調峰、調頻、備用電源,像德國氣電數量不多,新能源電力發展多了,還得靠煤電調峰、調頻和備用。我國情況和德國相似,氣電很少,只占2.1%,水電和新能源電力的調節主要靠煤電。

    4、中國煤電的發展前景

    4.1中國的電力需求與煤電的作用

    最近幾年中國電力需求增長較慢,2014年只增長3.8%,2015年上半年增長1.3%,1~7月份僅增長0.8%。電力需求增長慢,新增電力裝機都要發電,都要創收,所以矛盾很突出。2015年1~7月份全國規模以上電廠發電量只增加0.4%,可水電同比增長9.6%,核電同比增長3.5%,而煤電同比下降3%。2015年1~7月份全國發電設備累計平均利用小時為2293h,比上年同期下降188h。其中水電1911h,比上年同期增加59h;核電4183h,比上年同期增加114h;風電1107h,比上年同期下降10h;火電2535h,比上年同期下降259h。從這里可以看到,當電力需求疲軟,電力供大于求時,首先要保非化石能源發電,讓水電、核電、風電、太陽能光伏發電優先發電,盡量減少棄水、棄風、棄光,所以水電、核電發電量較上年大幅度增長,水電、核電的發電設備利用小時數也上升,而火電設備利用小時數則大幅下降。中國燃氣電廠很少,剛剛在發展,由于天然氣價格是煤價的數倍,中國氣電上網電價在0.8元/kW˙h,比煤電貴一倍多,氣電代煤電不順暢,所以中國火電利用小時數下降,實質就是煤電設備利用小時數大幅度下降。

    煤電設備利用小時下降有兩個原因:一是煤電用作水電、核電、風電、太陽能光伏發電的配套電源,作為非化石能源電力的調峰、調頻、備用電源,所以設備利用小時下降。在中國來說,煤電是最好、最便宜的配套電源,據說用蓄電池作為配套電源每千瓦要投資四五萬元,是煤電投資的10倍;壽命僅5年,為煤電的1/6;損耗為30%,煤電不存在損耗。

    其他如制氫儲能、壓縮空氣儲能等都存在投資大、壽命短、能量損失大等問題?,F在認為最成熟的抽水蓄能儲能,本來是低谷蓄能、高峰時發電,可取得最好的積極效益,但當光伏發電盛行時,抽水蓄能高峰發電難以實現,惟有火電配合最為合適。中國的煤電為中國的非化石能源電力的大發展創造了最為優越的條件。二是煤電作為機動電源,當用電需求增長較慢、非化石能源增長迅猛、電力系統無法消納時,煤電要讓位于非化石能源發電,煤電的發電量和利用小時數會急劇下降,而非化石能源電力在任何時候都不存在減產的問題。所以當電力需求疲軟時,受沖擊最大的是煤電。在電力需求疲軟時,人們忽視了煤電在電力系統中對非化石能源電力的作用,都希望減少煤電,但如果煤電配合不上,那么水電棄水,風電棄風,光電棄光會更嚴重。

    4.2電力需求的預測

    在上述情況下,希望電力需求預測能引領電力投資,但電力需求預測是一件極其困難的事情。曾經有人預測2014~2015年電力需求增長4%~6%,可是實際上2014年只增長3.8%。2015年電力需求增長更慢,1~2月增長2.5%,1~3月0.8%,1~4月0.9%,1~5月1.1%1~6月達到1.3%。從2015年上半年的趨勢看,以為下半年電力需求會繼續升高,全年可以達到3%左右,結果1~7月只增長0.08%。

    連上半年都預測不了下半年,那么要預測10年、20年就更困難了。在需求疲軟增長率下行時,大家都比較謹慎。如有的單位預測:“未來中國電力需求增長速度最高值將是4%以上,不到5%?!睋嘘P部門研究顯示,從目前至2030年電力需求增速會逐步放緩,2020~2030年平均增速將放緩至2.7%,市場供需形勢變化帶來的直接后果是火力發電小時數下降。從最近幾次經濟危機來看,這種預測都是不可靠的,與實際有很大差距。1997年東亞經濟危機當年中國電力消費增長4.8%,1998年僅2.8%。當時預測中國“十五”電力計劃,發電量年增長5.04%,裝機容量年增長4.08%,“十五”計劃實際執行結果,發電量年增長121.7%,裝機容量年增長10.1%,實際增長都比計劃高出一倍多。2008年美國次貸危機波及中國,2008年電力消費增長僅5.6%,2008年以后年發電量平均增長10.92%,裝機容量年平均增長10.96%,增長率恢復都很快。當前雖然與”“十五”、“十二五”處于不同歷史時期,但是不可能會有這么大的差別??磥硐胪ㄟ^基于平均供需情況來決定新增電力容量,基于需求信號來引導電力投資,是非常困難的。

    電力需求預測在計劃經濟條件下比較好預測,在市場經濟條件下預測就困難,特別是經濟轉折關頭,如1997年東南亞金融危機、2008年美國次貸危機,又如2014年開始的經濟新常態下的變革等。如果按照《關于進一步深化電力體制改革的若干意見(中發[2015]9號文)》的設計,管住中間,放開兩頭,大、小、中用戶都向發電廠購電,通過用戶的長期合同就能了解用戶對電力的遠景需求,也就能知道遠景該建多少發電廠,該建什么樣的發電廠,包括該

    建多少煤電和氣電發電廠。但是因中發[2015]9號文剛剛發布不久,依靠電力市場機制的體制尚未建立起來,用戶尚未與電廠簽訂長期合約。

    4.3中國發展非化石能源的瓶頸

    為了發展非化石能源電力,氣電和煤電還是有必要存在下去。氣電和煤電在相當長的時期內要作為非化石能源電力的調峰、調頻和備用電源存在下去。既然它們有存在的必要,就應該提供它們存活下去的條件,即賦于火電承擔調峰、調頻、備用的任務與提供相應的收益,也就是火電因承擔非化石能源的配套作用而降低設備利用小時的部分應給予合理補償。這就是中發[2015]9號文提出的:“建立輔助服務分擔共享新機制。適應電網調峰、調頻、調壓和用戶可中斷負荷等輔助服務的新需求,完善并網分擔企業輔助服務考核新機制和補償機制。根據電網可靠性和服務質量,按照誰受益、誰承擔的原則,建立用戶參與的輔助服務分擔共享機制?!?

    電力需求預測雖有困難,但是電力建設的比例關系是可以預測的,中國電力工業的特點是火力發電比重大,且火電中無調節能力的小火電比重大。大中型水電站的調節性能都較差,水電是中國非化石能源電力中對煤電依賴最大的電力。這幾年中國新能源電力和核電蓬勃發展,也對煤電提出了很高的要求。天然氣發電由于天然氣比煤貴,天然氣發電的上網價比煤電貴一倍多,天然氣發電雖然機動性比煤電好,但經濟上缺乏競爭力,所以天然氣發電替代煤電進展較慢。除此以外,煤電、天然氣發電都有發展熱電聯產和冷熱電聯產的任務,所以煤電和氣電真正能用作非化石能源電力的配套電源并不多。如煤電2014年號稱發電能力有8.2億kW,扣除熱電機組2.5億kW,60萬~100萬kW超臨界、超超臨界大機組用于基礎發電約3.5億kW,能作為配套電源的僅為2.20億kW;天然氣發電0.55億kW,扣去0.2億kW分布式能源系統,可用于配套電源的為0.35億kW;此外,還有用于配套電源的抽水蓄能.0.2億kW。以上3項合計2.75億kW。而要求配套電源的有常規水電2.8億kW、核電0.2億kW、風電0.95億kW、太陽能光伏發電0.26億kW,合計4.21億kW。按每千瓦非化石能源電力配備配套電源1kW計,非化石能源電力需配備配套電源4.21億kW,上述三者合計可提供配套電源為2.75億kW,兩者相減尚缺靈活配套電源1.46億kW。這里還沒有考慮輸變電工程部配套的問題。這是中國目前棄風、棄水、棄光的根本原因。所以雖不能準確預測電力需求,但可以測算一下靈活配套電源是否跟得上非化石能源電力的發展,如果煤電、氣電、抽水蓄能不增建,那么應當適當控制非化石能源電力的發展。

    5、煤電在中國的不可替代性

    對于能源供給革命有各種各樣的理解,習近平總書記對推動能源供給革命的詮釋是:“推動能源供給革命,建立多元供給體系。立足國內多元供應保安全,大力推進煤炭清潔高效利用,著力發展非煤能源,形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅動的能源供應體系,同步加強能源輸配網絡和儲備設施建設?!绷暱倳浿鲝堅谀茉搭I域建立多元供應體系,并沒有排斥煤炭的意思。煤炭是我國能源領域中立足于國內的一種能源,也是多元化能源供應中的重要組成部分,能起到保證國內能源安全、平抑能源價格的重要作用。習總書記一方面提出要大力推動煤炭清潔高效利用,另一方面又要著力發展非煤能源。非煤能源的含義應該比非化石能源廣泛,它應當包括清潔高效利用石油、天然氣在內。習近平總書記的這一論斷是建立在中國最新的電力科技成就的基礎上的。

    中國的煤電與中國的能源革命戚戚相關,中國是一個能源以煤為主的國家,相應的發電能源也是以煤為主的,我國發電裝機容量中60%是煤電,發電量中70%是煤電。煤電真要是像發達國家那樣要用別的電源來替代,是一件非同小可的事情。中國煤電行業下決心著力解決燃煤發電的污染問題,發達國家沒有做到的事,中國已做到了。中國在煤電脫硫、脫氫、除塵等方面通過努力,已經實現了污染物近零排放、超低排放,可以做到比天然氣發電排放的污染物還要少,現在煤電行業正在努力解決CO2減排的問題。所以,習近平總書記所說的大力推動煤炭清潔高效利用就是要使煤炭發電能和天然氣發電一樣清潔高效,能和風能、太陽能一樣清潔高效,而且可以保證國家的能源安全和獲得廉價能源,這是完全正確的戰略決策。

    從另一方面看,煤電的規模很大,2014年末裝機容量8.25億kW,年發電量3.9萬億kW˙h,要想用非化石能源替代在短時間內難以實現,中國火電已開發3億kW,從可開發的資源量來講,最多只能再開發1億kW。我國核電專家認為,“中國核電裝機宜控制在1.5億kW左右,最多不要超過2億kW,而且要穩妥把握建設節奏?!边@就是說核電最多不會超過2億kW,所以非化石能源電力中兩種條件比較好的資源數量有限,不可能替代煤電。由于風電、太陽能光伏發電的間歇性和隨機性,在儲能問題解決之前風電和太陽能光伏發電還得依靠煤電和氣電作為調峰、調頻和備用電源,所以也不可能完全替代煤電。氣電和煤電在今后相當長時間內還有存在的必要,甚至煤電還應有所發展。

    中國煤電已實現近零排放,超低排放,超臨界、超超臨界機組發展迅速,使煤耗年年下降。中國煤電為非化石能源發展提供了輔助服務保障,為能源安全、電力安全提供了保障,為維持世界最低電價提供了保障。中國煤炭實現清潔高效利用使中國能源的低碳綠色發展成為現實。中國煤電可實現環保、安全、廉價三者同時具備的最佳效果。

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