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煤电“十四五”命途

光伏系统工程  来源:能源杂志  作者:沈小波  2019/11/11 16:45:07  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:“十四五”期间,中国煤电的产业政策顶层设计再一次成为业界关注焦点。这关乎中国能源大消费既定方向中,各方利益主体的零和博弈,或正和共荣。

(来源:微信公众号“能源杂志”ID:energymagazine)

即便中国能源的消费结构与舆论导向扭曲着现实力场,但一个毋庸讳言的事实是,煤电仍是中国电力供应的绝对主体能源。

来自中国电力企业联合会(简称“中电联”)的统计数据显示,2018年,中国煤电44829亿千瓦时,占全社会用电量64.97%;煤电装机100835万千瓦,占53.07%。

但硬币的另一面,煤电的地位也已不同往日。煤电最早诞生于英国。当爱迪生1882年在伦敦开设Holborn Viaduct发电站时,这个世界首个煤电厂也开启了人类第一次工业革命的大门,直到今日,即便在全球范围内,煤电仍是世界能源供给重要部分。

但人类的普世共识倒逼着煤电的生存空间。从全球到中国,煤电对于环境的负面效应广受诟病。煤电的产业环保困境,批评者认为其一是燃煤电厂烟气含有多种污染物,包括一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉尘等,这些气体排入空中,污染空气;其二、烟气中含有大量二氧化碳,导致全球气温升高。

2015年12月12日,《巴黎协定》签署,为控制全球气温上升,约200个缔约方在巴黎气候大会上签约,相约控制各自温室气体排放。

为落实减排目标,欧洲各国列出去煤时间表。先是英国,计划到2025年关闭所有的煤电厂;继而法国,宣布到2021年关闭所有燃煤电厂,然后德国、芬兰、荷兰等国相继确定去煤计划。

中国是《巴黎协定》缔约国之一。中国国家主席习近平承诺,2030年中国碳排达峰,非化石能源占一次能源消费比例达到20%。

“十三五”期间,控制煤炭消费量、发展绿色低碳能源,是能源政策导向。能源供给背景下,结构调整成为主要任务。

此外,为治理大气污染,2013年国务院发布《大气污染防治计划》,提出进行煤炭中长期总量控制,加强散煤利用治理,要求煤电厂进行环保改造,并限制京津冀、长三角、珠三角等区域新建煤电厂。

多种因素作用下,“十三五”期间,煤电增速高开低走。

统计数据显示,2018年,煤电发电量同比增长7.29%,装机增长仅为2.31%。在新增发电装机容量中,煤电2018年新增3056万千瓦,同比降低12.79%。

一面是煤电的污染、碳排恶名,一面是风电、光伏等清洁能源的崛起,“十四五”期间,中国煤电的产业政策顶层设计再一次成为业界关注焦点。

这关乎中国能源大消费既定方向中,各方利益主体的零和博弈,或正和共荣。

煤电的误解

雾霾压国。煤电成为众矢之的。

2013年,雾霾大规模爆发。当年1月,在雾霾重灾区北京,仅有5天不是雾霾天,口罩出行成为京城新景象。报告显示,中国最大的500个城市中,只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准。2014年1月,国家减灾办、民政部首次将危害健康的雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。

2013年9月,国务院发布《大气污染防治计划》,决心大力整治空气污染,其中最重要的是改变能源结构,进行煤炭中长期总量控制,作为煤炭最重要的利用形式,煤电也在防治范围内。根据《大气污染防治计划》,煤电厂必须进行环保改造,并限制京津冀、长三角、珠三角等区域新建煤电厂。

由于公认燃煤是雾霾的主要成因,而煤炭的最大用户又是煤电,于是,煤电被普遍认为是导致雾霾的元凶。

但这实际是一种误解。

“不要将煤电和煤炭画等号,也不要将煤电和雾霾画等号。”电力规划设计总院规划研究部副主任刘世宇表示。

2017年9月,中电联发布了《中国煤电清洁发展报告》,报告显示,在北京,以及更大范围的京津冀,燃煤污染物排放占整个京津冀雾霾成分的34%。

国网能源研究院研究显示,2016年煤电耗煤约14.95亿吨,占全年煤炭消费量43.2%。煤电是名副其实的煤炭第一大用户,但并不代表是污染第一大户。

2007年,国家发改委就和环保部门联合下文,要求煤电机组进行脱硫改造;2015年,发改委、环保部、能源局又联合发文,要求煤电进一步进行超低排放改造。

中电联报告显示,2016年,我国单位火电发电量烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量分别降至0.08克、0.39克和0.36克,达到世界先进水平。从1979-2016年,火电发电量增长17.5倍,烟尘排放量比峰值600万吨下降了94%,二氧化硫排放量比峰值1350万吨下降了87%,氮氧化物排放量比峰值1000万吨左右下降了85%。

京津冀污染物排放的主因是散煤的燃烧。环保部调查显示,京津冀区域每年燃煤散烧量超过4000万吨,占京津冀煤炭用量的十分之一,对煤炭污染物排放量的贡献总量却达一半左右。

据此计算,京津冀地区,散煤燃烧排放的污染物是煤电的7倍左右。根据环保部调查,散煤污染物排放占煤炭污染物排放约50%,而煤电污染物排放占雾霾成分34%,则意味着煤电污染物排放实际仅占雾霾成分2.4%左右。

多位业内人士认为,推进电能替代,将散煤燃烧,转化为煤电形式,实际有利于降低污染物排放,提高煤炭燃烧效率。

煤电负外部性的另一条是二氧化碳排放,二氧化碳是一种温室气体,大量排放会导致全球气温升高。《巴黎协定》正是为了控制温室气体制定。

多家电力咨询机构人士表示,对于电力的“十四五”规划,中国承诺的“碳排2030达峰、非化石能源占一次能源20%”是规划研究的外部硬性约束条件,所有的预测都基于这一条件进行,在这一约束条件下,“十四五”煤电仍然具有发展空间。

国情最优方案

中国正在努力提倡煤炭的清洁高效利用。通过煤电机组的环保改造,中国的煤电厂都对外宣布可以达到相当于天然气发电的排放水平,甚至将来比天然气发电更清洁(近零排放)。

对于诸多关注中国能源消费的国人来说,为什么不直接用天然气发电?或者,为什么不使用没有排放的风电、光伏来替代煤电是他们经常提出的产业之问。

事实上,从能源安全的维度考虑,煤炭是中国储量最丰富的能源。相比煤炭,石油、天然气的对外依存度年年攀登新高。

今年3月,《中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书》在北京发布。报告显示,2018年,中国油气对外依存度双创新高,其中石油对外依存度逼近70%,天然气对外依存度升至45.3%。

相比而言,2018年中国煤炭产能36.8亿吨,煤炭消费量为39亿吨。与此同时,煤炭业还在持续推进去产能,以遏制煤炭产能过剩。

此外,电力系统运行需要煤电。相比煤电、天然气发电等,风电、光伏靠天吃饭,属于不可控的间歇式能源。

随着风电、光伏在电力系统中的比例增长,电力系统的安全运行,必须面对的一个现实问题是,风电、光伏的间歇式供应外,如何保证电力系统的稳定可持续。

内蒙古的案例可以作一注解。

内蒙古拥有丰富的风电资源,风电开发也走在全国前列。到2011年,内蒙古风电装机已经达到全国第一。但由于本地消纳有限,外送通道又不畅,内蒙古弃风问题成为关注焦点。

数据显示,2011年蒙西弃风比例23%,2014年一季度弃风比例创下45.2%的弃风记录。即使在情况好转的2015年,内蒙古弃风率也高达18%,弃电91亿千瓦时。

2016年、2017年,由于弃风率高企,国家能源局将内蒙古归为红色预警区域,禁止新建风电项目。2018年,内蒙古弃风缓解,才解除红色预警。

令人始料未及的是,内蒙古原本本地消纳不足,导致弃风弃电,但从2018年开始,反而出现供电不足的现象,当地诸多工业大户不得不面对限电境况。

内蒙古限电困局首先爆发的主要地区是乌兰察布。从2018年国庆往后,乌兰察布就频频发生限电事件。

调研公司报告称, 乌兰察布限电2018年10月最为严重,11月开始逐渐恢复,春节期间限电影响已几乎没有,但春节过后限电再次严重。

今年4、5月,叠加热电机组检修影响,供电出现严重缺口。6月,因系统出力不足,乌兰察布地区又限电用电100万负荷。7月中旬,乌兰察布再度限电。

一位电力研究人士表示,过去蒙西电网是将风电、光伏负荷预测折算10%计入电力平衡,近年来,为了更多消纳可再生能源,风电、光伏负荷预测已经折算90%计入电力平衡,在这一电力平衡模型下,关停了大量的煤电机组,导致气象因素作用下,风电、光伏停止出力,托底的在运煤电机组又爬坡能力不足,进而导致电力用户间歇式限电。

风电、光伏等不可控能源在电网中比例增长,导致在供电侧,需要更多的调峰资源。作为可再生能源发展的先行者,德国早有先例。

一位电力研究人士表示,风电、光伏在电力系统中比例到达一定比例(15%-20%)后,每高一个百分点,对电力系统的调峰要求都是质的改变。

据介绍,2013年,德国有223天对传统能源出力进行调整,以适应风电、光伏波动性特质;2014年,调整天数上升到3 30天。从电量来看,2014年,德国为适应新能源的调整电量为5197吉瓦时(GWH),2015年就变成了16000吉瓦时了。

另外,在用电侧也出现了新的变化。

近年来,工业用电增长放缓,而居民用电则保持快速增长。相比工业用电预测、调度,居民用电的预测和调度则难得多,用电侧负荷的波动性也更大;这意味着,不管在供电侧还是在用电侧,负荷的波动性都在加大,都需要更多的调峰资源。

另外,电力系统的容量也不足。近年来,东南部省份,如河南、江苏、浙江、湖南等地,在区域地区高峰出现供电缺口。今年夏季前,国网各地区公司发布预测,估算高峰时段供电缺口达千万千瓦。

这些供电缺口与过去大面积缺电不可相提并论。负荷监测显示,迎峰度夏期间97%以上尖峰负荷的持续时间也只有几个小时或十几小时。

这意味着为满足尖峰负荷时段电力平衡,最经济的方法,是调节电力用户,在尖峰时段减少用电。东部省份正在推进的需求侧响应,即从用户角度进行削峰填谷。

需求侧响应之外,只能加大区域内备用机组容量,在供电不足时顶上,或者加强区域电网联系,互相调剂。

但不论是备用机组还是调峰机组,中国的选项都很有限,可供选择的可控发电机组主要包括煤电、天然气发电和储能,相较而言,煤电具有最优的经济性。

可再生能源机组搭配储能,可以成为可控电源,但成本更高。目前,储能充放一次成本约在0.5元/千瓦时,仅储能成本就高于煤电;有研究测算显示,煤电运行成本要比天然气发电低25%。

刘世宇认为,在“十四五”期间,即使让核电、水电、天然气发电、风电、太阳能发电、储能等,以及需求侧响应充分发展,还是不足以满足电力供应安全需求,仍然需要适度发展煤电机组,这也是中国国情下最现实、最经济的选择。

投稿联系:陈女士 13693626116   QQ: 1831213786
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