碳達峰碳中和目標不僅體現(xiàn)了我國應對氣候變化的大國擔當，也標志著我國將進入一個全新的發(fā)展階段，經濟發(fā)展將不依賴于煤炭消費增長，并與化石能源消費總量增長逐步脫鉤。
電力發(fā)展面臨雙重壓力
二氧化碳減排的壓力。二氧化碳排放的最大來源是化石能源燃燒，2020年，我國煤炭、石油、天然氣消費量分別占全世界消費總量的51.7%、14.5%、7.8%。其中一半以上煤炭用于發(fā)電和供熱，電力行業(yè)二氧化碳排放占全國二氧化碳排放總量的40%以上，是二氧化碳排放的最大單一來源。
用電量增長的壓力。我國是世界上最大的發(fā)展中國家，仍處于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化階段，發(fā)展離不開能源增長特別是電力增長。2021年，我國全社會用電量達83128億千瓦時，比2020年增長10.3%，即使是新冠肺炎疫情爆發(fā)初期的2020年，全社會用電量仍比2019年增長3.24%。我國的能源資源稟賦特點是富煤貧油少氣，以往主要通過發(fā)展煤電來解決電力供應問題，而新的發(fā)展階段必須探索新的發(fā)展道路。
符合國情的減污降碳之路
到2030年，我國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上，這表明新增用電量將從依靠煤電發(fā)電量增長向依靠可再生能源發(fā)電量增長轉變。2020年，我國風電和太陽能發(fā)電量新增983億千瓦時，占全社會新增用電量2362億千瓦時的41.6%，首次超過30%。2021年，我國風電和太陽能發(fā)電量新增2550億千瓦時，占全社會新增用電量7914億千瓦時的32.2%。2021年，我國風電和太陽能發(fā)電總量高達9826億千瓦時，是英國2020年所有電源類型發(fā)電總量3128億千瓦時的3倍多。
美國、英國、德國等發(fā)達國家實現(xiàn)碳達峰后，減少電力行業(yè)二氧化碳排放的主要舉措是增加風電和太陽能發(fā)電，同時采用天然氣發(fā)電替代煤電。2021年，美國火電發(fā)電量占比達62.2%，其中煤電發(fā)電量占比達21.8%;2020年，英國火電發(fā)電量占比達37.7%，其中煤電發(fā)電量占比達2%;2021年上半年，德國煤電發(fā)電量占比達27.1%，計劃最遲到2038年全面淘汰燃煤電廠。上述發(fā)達國家均是依靠天然氣發(fā)電的靈活性，解決了風電和太陽能發(fā)電的不穩(wěn)定性、間歇性，保障了電力供應安全。
我國富煤貧油少氣的能源資源稟賦及全球最大的電力消費國特點，決定了無法通過建設高比例天然氣發(fā)電機組消納風電和太陽能發(fā)電。為此，2021年10月，國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《全國煤電機組改造升級實施方案》(下稱《實施方案》)，推動煤電行業(yè)實施節(jié)能降耗改造、供熱改造和靈活性改造制造的“三改”聯(lián)動。
將提高煤電綜合效率與靈活性
煤電機組改造升級是提高電煤利用效率、減少電煤消耗、促進清潔能源消納的重要手段，對推動碳達峰碳中和目標如期實現(xiàn)具有重要意義。“十一五”“十二五”“十三五”期間，電力行業(yè)按照國家有關要求和部署，深入實施煤電節(jié)能減排升級改造，火電供電煤耗持續(xù)下降。以2005年為基準年，2006年-2020年，供電煤耗降低累計減少電力二氧化碳排放66.7億噸，對電力二氧化碳減排的貢獻率為36%，有效減緩了電力二氧化碳排放總量增長。
煤電機組靈活性改造制造的主要目的是促進風電和太陽能發(fā)電消納。按照相關規(guī)劃，存量煤電機組靈活性改造應改盡改，“十四五”將完成2億千瓦煤電機組靈活性改造，增加電力系統(tǒng)調節(jié)能力3000萬千瓦-4000萬千瓦，促進可再生能源消納。同時，“十四五”將實現(xiàn)煤電機組靈活性制造1.5億千瓦，將增加電力系統(tǒng)調節(jié)能力3000萬千瓦-4000萬千瓦。煤電機組靈活性改造制造總共將增加電力系統(tǒng)調節(jié)能力7000萬千瓦左右，可保障3.5億千瓦左右可再生能源消納。
如果煤電機組最小發(fā)電出力能在《實施方案》提出的30%左右的基礎上進一步下降，將進一步增加可再生能源消納量。如2021年，國家能源集團電科院完成大同電廠9號機組20%負荷深度調峰及靈活性供熱改造調試。此外，始于2014年的燃煤電廠超低排放改造，實現(xiàn)了燃煤電廠與燃氣電廠同等清潔，我國已建成世界規(guī)模最大的清潔煤電供應體系。
由此可見，煤電機組通過“三改”聯(lián)動，將進一步提高綜合效率與靈活性，在摻燒一定規(guī)模碳中性的生物質后，其單位發(fā)電量的二氧化碳排放量有望與天然氣電廠媲美。
持續(xù)改善空氣質量
煤電機組節(jié)能降耗改造、供熱改造的主要目的是提高煤炭利用效率，減少二氧化碳排放。2014年9月，國家發(fā)改委等三部門聯(lián)合發(fā)布了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》。與該行動計劃實施前的2013年相比，2020年全國火電行業(yè)平均煤耗下降15.5克/千瓦時，減排二氧化碳近2億噸，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放量分別從142萬噸、780萬噸、834萬噸下降至15.5萬噸、78.0萬噸、87.4萬噸，為空氣質量改善作出了重要貢獻。
《實施方案》明確，“十四五”節(jié)能降耗改造規(guī)模不低于3.5億千瓦，供熱改造規(guī)模力爭達到5000萬千瓦，加快淘汰煤電落后產能，規(guī)范燃煤自備電廠運行。這些舉措將促進風電、太陽能發(fā)電消納，大幅減少煤炭散燒量，提高電力在終端能源消費中的比例，助力二氧化碳減排和空氣質量持續(xù)改善。
為確?！秾嵤┓桨浮仿涞夭a生實效，建議國家盡快出臺煤電機組節(jié)能降耗改造、供熱改造、靈活性改造制造的技術指南，指導煤電企業(yè)選擇適宜的技術，實現(xiàn)最佳的投資效益比。同時，國家及地方政府需完善財政、金融、價格、電網(wǎng)調度等相關政策，支持煤電機組改造升級工作，提高煤電企業(yè)改造的積極性。
(作者系國家能源集團科學技術研究院有限公司副總經理、原亞洲清潔空氣中心中國區(qū)顧問委員會委員)
