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王志轩:新常态下中国煤电清洁高效发展的思考

2015-06-01 08:59来源:中国电力企业管理关键词:煤电清洁污染物排放大气污染物收藏点赞

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对煤炭清洁高效利用的几点认识

煤电是支撑中国能源与电力转型的基础

虽然能源转型的重要标志之一是可再生能源替代传统的化石能源,尤其是煤炭,但对于中国这样以煤为主的能源结构和以煤电为主的电力结构而言,任何轻视煤炭作用的行为对能源转型都是不可取的。你可以厌恶煤炭,但你不能忽视煤炭;你希望大力发展可再生能源,但你必须首先重视煤电在转型过程中对能源安全、经济发展的支撑作用。要快速解决中国的雾霾污染问题,优化煤炭的使用是最有效最关键的措施。在能源革命的新形势下,绿色煤电将发挥资源空间优化配置、支持非化石能源发展、促进调整区域及产业循环经济等作用。

经济性因素决定了煤电主导地位的时间长短

目前中国天然气发电的成本比污染物超低排放的煤电成本高约0.2~0.4元/千瓦时。这个成本差价如果折算到碳价上对应的每吨二氧化碳为330~660元人民币,而当前我国试点碳排放交易的价格在20~55元/吨CO2。可见,即使考虑了碳的价格,煤炭仍有很强的竞争力。因此,各种能源的最终竞争力或是否被替代,取决于在考虑了全生命周期内的环境影响、能源安全、二氧化碳控制等要求后的经济性。

优化发展煤电及电力替代是解决环境问题的关键性措施之一

我国大气污染问题从表象上看,煤炭为主的能源结构是祸首之一,但从本质上看主要是由对煤炭的不合理利用造成的。约占燃煤总量20%的散烧煤炭污染物排放远高于燃煤总量55%的电力排放对环境的影响。在排放的污染物对环境质量的影响方面,也有类似“二八定律”现象,即电力行业大气污染物的排放比例为80%,但是对环境质量的影响占20%,甚至不到10%,而其他污染源排放量占20%,但环境质量的影响占到80%甚至更高。这是因为污染物排放量对环境质量的影响不仅与排放量有关,更取决于污染气象条件和排放布局情况,即污染排放与环境质量影响之间呈非线性关系。如电厂排放的污染物与低矮源排放的污染物如果排放量相同,但对环境的影响不同,低矮源排放就在人群的周围,影响要比电厂大得多。发达国家电煤消费占煤炭消费的比重要比我国高得多,如美国约93%、加拿大85%、德国84%、英国75%、俄罗斯64%,世界平均比例约78%。如果中国能够达到世界平均水平,其煤炭的污染就能完全有效解决。此外,电能替代燃油,还能进一步大幅度降低机动车在城市的污染问题。

从现有的技术和经济性来看,常规污染物的控制已不构成对煤电发展的关键性制约条件。即使按照现有的环保要求,再用10年的时间,每千瓦时烟尘、二氧化硫、氮氧化物会进一步降低到0.04克、0.15克、0.2克左右甚至更低。假如有35亿吨的原煤用于发电,这三项污染物年排放总量之和将控制在年300万吨左右,相当于全国不到1亿吨散烧煤排放的三项污染物之和。二氧化碳的问题是煤电发展最大的障碍。中国确定2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰。对煤电来说,温室气体排放控制成为煤炭利用的制约瓶颈,是需要花大力气解决的问题。持续的提高效率和寄希望于CCUS的大规模应用是煤电人需要攻克的堡垒.

煤电在清洁高效发展方面存在的主要问题

一是经过大规模持续节能技术改造,现役煤电机组的经济节能降耗潜力很小,继续提高经济效率空间有限。二是伴随风电、太阳能等可再生能源发电比重的快速提高,煤电调峰作用将显著增强,机组参与调峰越多,利用小时、负荷率将持续走低,影响机组运行经济性,尤其是大容量、高效率机组的低煤耗优势得不到充分发挥。如,美国天然气价格低,燃气轮机用于调峰,而中国燃机发电成本要高得多,美国燃煤机组的年利用小时可以达到6000小时左右,中国的煤电机组目前降至4700小时左右,这就是重要原因。三是通过增加新机组方法优化煤电机组结构降低供电煤耗的空间越来越小。四是煤电环保设施的持续改造,总体上增加了烟气系统的阻力,从而增加了能耗。在煤电环保设施频繁重复改造的同时,污染物削减边际成本也大幅度提高。五是稳定的超低排放技术、监测技术等不仅需要进一步通过实践的检验,还要从全社会角度系统评价环境效益和经济效益之比。六是社会发展进入新阶段、经济进入新常态,以“互联网+”为代表的新的经济形态将会对能源、尤其是对具有网络性的电力工业产生重大的影响。2015年中国政府工作报告中首次提出了要制订“互联网+”行动计划,行动计划将重点促进以云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与现代制造业、生产性服务业等的融合创新,发展壮大新兴业态,为大众创业、万众创新提供环境,为产业智能化提供支撑,促进国民经济转型升级。因此,电力行业要有高度的敏感性,认真研究“互联网+”对电力工业的影响,与时俱进,积极采取各种有效对策。

中国煤电发展的展望及建议

煤电及电力发展展望

虽然中国的人均发电装机、人均电量达到了几代电力人梦寐以求的成效,但是综合考虑中国经济社会发展水平、能源资源禀赋等因素,结合能源革命的要求,中国电力和煤电仍有较大的发展空间。笔者预计2020年、2030年,电力装机将达到约20亿千瓦和31.7亿千瓦;发电量将达到8.5万亿千瓦时、12万亿千瓦时。其中,煤电装机将分别达到11亿千瓦、14.5亿千瓦,分别比2014年增长33%、76%。

但是煤电发电装机和发电量的比重将持续下降,2020年、2030年煤电装机比重将由2014年的60.7%分别下降至55%、46%,发电量比重分别下降至66%、56%。笔者估计电力发展还有较大的空间,是基于两点考虑,一是我们要主动加快电能替代,而不是把电量当成绝对“过剩”来看待;二是我国天然气长期缺乏,价格高,虽然我国电力占终端消费比重已达到22%左右,与发达国家持平,但是由于我国天然气比重太低,应把电力当成天然气使用,所以电能的比重应该更高,这是国情决定的。即便如此,电力二氧化碳排放在2030年前仍将持续增加,但正是电力二氧化碳的增加,促进了全社会总体二氧化碳的减排。

结合能源革命的要求,经过综合分析,作者提出2020年底及2030年底中国电力装机结构和发电量结构的估计,见表。

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