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碳达峰碳中和研究系列:碳中和背景下的火力发电转型挑战

北极星大气网  来源:中关村产业研究院  作者:Bradley Tang 周易等  2021/9/24 9:16:08  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:碳中和 碳达峰 火电行业

北极星大气网讯:我国火力发电行业年耗煤约10亿吨,所发电力为我国生产生活做出巨大贡献。碳达峰碳中和背景下,如何发挥好火电行业“保发展”和“降碳”两方面的作用,值得进一步思考。本文对火电行业应对碳达峰碳中和的挑战和对策开展了初步探讨,希望能够触发更多观点碰撞。

01行业情况

“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋决定了中国一次能源生产和消费在较长时间内以煤为主的格局不会改变(见图1)。从统计数据看,2019年火电装机总量约11.9亿千瓦,占发电装机比重为59.2%,比2011年降低了13.5%;2019年火电发电量约5万亿千瓦时,在总发电量的占比为68.9%【3】,比2011年降低了13.1%。同时,随着国家加大新能源投入,核电、风电、水电、太阳能发电比重有所提高。

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从燃煤电厂效率看,2019年全国装机容量6000kW及以上电厂发电标准煤耗289g/(kW·h),供电煤耗306g/(kW·h),近年来持续不断取得进步。但与部分国家的燃煤电厂煤耗相比,日本2014年289g/(kW·h),意大利2011年274g/(kW·h),还有进一步优化空间。从燃煤电厂经营成效看,近两年来,由于煤价等原因,五大电力集团所属煤电厂亏损比例超过50%,甚至出现负债率过高的一些煤电厂长期资不抵债而破产清算的。中国碳达峰碳中和目标宣布后,不少电力集团的高层,已经在不同场合严肃地讨论这一目标对行业和企业发展带来的深远的影响。

02面临的挑战

在“碳中和”的目标下,据预测,预计2050年我国非石化发电量占总发电量的比例将超过90%,煤炭比例则将降至5%以下【1】,火力发电行业结构低碳转型乃至最终实现净零所面临的任务十分艰巨。

  • 我国能源需求仍在增长。根据国际货币基金组织研究,我国将以5%以上的经济增速维持较长时间,同时我国人均能源消费仍有较大的提升空间,经济的高速增长将带来能源需求总量的增长。据预计,我国需要将发电量从目前的约7.33万亿kWh【3】增加到2050年的15万亿kWh。

  • 我国电气化率仍将攀升。工业领域提高电气化应用比例、交通领域新能源车加快发展等因素,都会导致对电力需求不断增加。从电力占比看,当前电力在终端能源消费中的占比约为24.89%【3】,而实现“碳中和”要求,预计2030年将电气化占比提升到30%以上,到2050年进一步提升至55%【1】。

  • 火电行业目前经营压力较大。电力市场过剩、新能源竞争冲击、高煤价低电价“两头挤压”等多种因素综合作用,造成火力发电行业接连亏损,负债率高企,转型难度大【2】。

03转型发展方向

碳达峰碳中和背景下,火力发电“灵活性的调节作用及深度调峰能力”作用将更加突出,有研究提出保留火电机组不少于8亿kW,通过充分挖掘火力发电现有资源优势,可以促进大规模可再生能源消纳,有效解决电网安全稳定运行和清洁能源消纳之间的矛盾,是目前阶段最为经济可行的提升手段。

——少新建、多延寿。煤电按30年设计寿命计算,2020~2030年将有1.4亿kW煤电机组退役,2030~2050年则高达9亿kW【1】。从国际经验和我国早期投产煤电机组来看,煤电机组服役40~50年是可以实现的安全运行寿命。对存量煤电机组延长寿命是优化存量煤电的必经之路,可以充分挖掘煤电存量资产的经济潜力。

——加快灵活性改造。包括洁净煤发电技术、生物质发电技术等。

一:洁净煤发电技术

洁净煤发电技术就是尽最大的可能高效、清洁利用煤炭资源进行发电的相关技术。该技术的主要特点是提高煤的转化效率,降低燃煤污染物的排放。目前,在提高机组发电效率上主要有两个方向,一个是在传统煤粉锅炉的基础上通过采用高蒸汽参数提高发电效率,如超超临界发电(UCS)技术;另一个是利用联合循环提高发电效率,如整体煤气化联合循环、增压流化床燃煤联合循环(PCFB)等。在降低燃煤污染物上也有两个方向,一个是以煤气化技术为核心,对煤气净化后进行清洁利用;另一个是利用高效的烟气净化系统脱除或回收污染物。

二:生物质发电技术

生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行发电,是可再生能源发电的一种,包括直接燃烧发电技术、生物质气化发电技术、沼气发电技术、垃圾发电技术等。其中垃圾发电技术包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电,其不仅可以解决垃圾处理的问题,同时还可以回收利用垃圾中的能量,节约资源。

——积极关注前沿技术。积极开展降碳增效技术应用研究,关注二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)技术、零碳技术等低碳新技术,提前布局,掌握先机。

附:近期双碳领域政策行动信息汇总

9月11日-9月24日近期双碳政策

9月11日,国家发展改革委发布了关于印发《完善能源消费强度和总量双控制度方案》的通知。

9月14日,湖南省生态环境厅发布了关于印发《湖南省园区环境污染第三方治理环保服务规范(试行)》的通知。

9月14日,生态环境部办公厅发布了关于征求《重点区域2021-2022年秋冬季大气污染综合治理攻坚方案(征求意见稿)》意见的函。

9月14日,武汉市人民政府印发《武汉市二氧化碳排放达峰评估工作方案》,要求按照2022年全市碳排放量达到峰值的目标要求,进一步明确重点行业、重点领域、重点地区碳达峰的“路线图”。

9月14日,国家能源局公布《整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点名单的通知》,全国共有676个县(市、区)被列为整县屋顶分布式光伏开发试点。

9月15日,工业和信息化部科技司发布了公开征集对《石油和化工行业碳排放核查技术规范》等197项碳达峰相关行业标准计划项目的意见。

9月17日,浙江省生态环境厅办公室发布了关于印发《碳达峰碳中和工作厅内分工方案》的通知。

9月20日,河北省政府印发《关于建立降碳产品价值实现机制的实施方案(试行)》。

9月22日,国家发展改革委就近日印发的《完善能源消费强度和总量双控制度方案》发布政策解读。

政府层面行动

9月14日,习近平总书记在陕西考察时强调,煤炭作为我国主体能源,要按照绿色低碳的发展方向,对标实现碳达峰、碳中和目标任务,立足国情、控制总量、兜住底线,有序减量替代,推进煤炭消费转型升级。

9月14日,江西省人大碳达峰碳中和决定征求意见座谈会暨环境与资源保护专家聘任会在南昌召开。

9月22日,浙江省委常委、温州市委书记、市碳达峰碳中和工作领导小组组长刘小涛主持召开温州市碳达峰碳中和工作领导小组第一次全体会议。

9月22日,生态环境部发布了关于第五批国家生态文明建设示范区和“绿水青山就是金山银山”实践创新基地拟命名名单的公示。

行业企业行动

9月14日,中国石化集团公司召开二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术汇报会。

9月14日,中国质量认证中心(CQC)向大自然家居颁发《碳中和证书》,标志着大自然家居成为中国家居行业首个实现碳中和的“灯塔”企业。

9月16日,黑龙江森工集团所属黑龙江森工碳资产投资开发有限公司与光大银行黑龙江分行签约碳中和项目。

9月17日,启迪环境、城发环境与漯河市政府碳达峰碳中和战略合作签约仪式在漯河举行。

9月17日,在上海举行的十四届21世纪"金贝奖"资产管理竞争力研究学术盛典上,平安国际融资租赁有限公司,荣获"2021卓越金融碳中和实践机构"奖。

9月18日,为推动高温气冷堆制氢技术和产业发展,助力“碳达峰、碳中和”国家战略目标实现,高温气冷堆碳中和制氢产业技术联盟在清华大学成立。

9月22日,中国石化、中远海运和中国东航共同在上海举办国内首船全生命周期碳中和石油认证仪式,上海环境能源交易所分别向三家企业颁发中国首份碳中和石油认证书。

9月22日,中国提出“2030碳达峰2060碳中和”战略一周年之际,碳阻迹正式升级一站式碳管理SaaS平台“碳云”。

社会各界行动

9月11日,中国承诺大国担当——“30·60”碳达峰碳中和专题展览亮相中国科技馆。

9月11日,国家应对气候变化战略研究和国际合作中心首任主任、中国能源研究会常务理事李俊峰《碳达峰碳中和,中国发展转型的挑战和机遇》专题报告会在广西科技馆学术报告厅举行。

9月12日,由华东理工大学、上海科学技术交流中心和中国工程院全球工程前沿项目组共同主办的“碳中和未来技术论坛暨华东理工大学碳中和未来技术学院成立大会”及“绿色工程前沿论坛”在上海举行。

9月14日,东北能源大数据中心与辽宁省生态环境厅正式推出“辽宁省电力双碳数据大脑”数据产品,推动全省节能减排。

9月15日,抚州(资溪)“碳中和”实践创新中心揭牌仪式在资溪县举行,这也标志着资溪县创建“碳中和”示范县工作正式启动。

9月15日,以“全面推进市场化、加速跨产业融合、携手实现碳中和”为主题的“2021世界新能源汽车大会(WNEVC)”,在海南国际会展中心召开。

9月16日,以“全球碳中和与能源变革”为主题的“清华五道口‘碳中和经济’论坛”在清华大学举行。

9月16日,由四川省住房和城乡建设厅举办的绿色建造与绿色建筑专题报告会,在中国建筑西南勘察设计研究院举行。

9月16日,中国科学院大气物理研究所碳中和研究中心主任刘毅在2021江西智库峰会主论坛上,通过大数据分析了我省碳达峰、碳中和面临的五大难题。

9月17日,中国(深圳)综合开发研究院在北京举办碳中和与绿色经济发展国际论坛。

9月18日,由中国首席经济学家论坛、四川省国资委、四川省地方金融监管局联合主办的“双城双碳双循环——中国首席经济学家高峰论坛”在成都举行。

9月18日,由中国林业科学研究院木材工业研究所提交的《林产工业企业碳中和实施指南》团体标准,通过了中国林产工业协会组织的立项评审。

9月22日,由厦门大学“碳中和发展力”研究团队编制的中国碳中和发展力指数(2021)通过厦门产权交易中心在线发布。

9月22日,清华大学碳中和研究院正式成立,该研究院由国家生态环境保护专家委员会副主任、中国工程院院士、清华大学环境学院教授贺克斌担任院长。

参考文献:

1.赵兵,景杰。北京京能电力股份有限公司。“碳达峰、碳中和”目标下火力发电行业的转型与发展[J]。

2.清华大学气候变化与可持续发展研究院,中国长期低碳发展战略与转型路径研究[R]。北京:清华大学气候变化与可持续发展研究院,2020。

3.中国电力统计年鉴-2020

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