多維約束下煤電企業(yè)發(fā)展思路探討
當(dāng)前，全球能源轉(zhuǎn)型往縱深推進，多個國家陸續(xù)更新并發(fā)布了“棄煤”時間表。已有諸多學(xué)者論證了中國燃煤電廠退出的可行性，同時政策層面也明確了下一步煤電行業(yè)的發(fā)展方向。今年3月，中央財經(jīng)委員會第九次會議提出“要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。煤電企業(yè)是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵核心環(huán)節(jié)，面臨著多維約束，進一步發(fā)展需最大可能地實現(xiàn)能源系統(tǒng)清潔、可靠、經(jīng)濟三個目標。
（來源：微信公眾號“能源研究俱樂部” ID：nyqbyj 作者：孫祥棟 董光磊 張勃 北京化工大學(xué)）
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煤電行業(yè)發(fā)展及排放現(xiàn)狀
裝機及發(fā)電量整體規(guī)模大。中國電力企業(yè)聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，全國共有1000多家燃煤電廠，全口徑煤電裝機容量10.8億千瓦，占總裝機容量的49.1%；2020年全國煤電發(fā)電量為4.6萬億千瓦時，占總發(fā)電量的比重高達60.8%。
低碳減排潛力廣受關(guān)注。當(dāng)前我國煤炭行業(yè)清潔發(fā)展成效顯著，火電全行業(yè)超低排放改造比例達到80%以上，煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放完全達到了國際上最嚴環(huán)保標準的要求，燃煤火電大氣污染物控制已經(jīng)走到世界前列。與此同時，行業(yè)發(fā)展的客觀特征決定了煤電行業(yè)碳排放總量較大，電力行業(yè)碳排放占我國碳排放總量的四成左右。
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煤電行業(yè)發(fā)展面臨的多維約束
煤電行業(yè)發(fā)展需順應(yīng)經(jīng)濟社會的清潔轉(zhuǎn)型。煤電裝機容量預(yù)計在2025年前出現(xiàn)峰值，其后進入總量遞減階段，定位由“電量供應(yīng)主體”逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭萘抗⿷?yīng)主體”。2030年后，煤電裝機呈總量遞減趨勢，2050年減少至4億千瓦以下。與此同時，煤電行業(yè)污染物排放治理將進一步強化，需要進一步提高廢棄物資源化利用水平，持續(xù)探索碳減排途徑。電力行業(yè)在助力能源行業(yè)實現(xiàn)碳減排目標的過程中扮演著特殊角色，承擔(dān)著更多責(zé)任。我國能源結(jié)構(gòu)及消費特點，決定了電力行業(yè)在助力能源行業(yè)盡早達峰的同時，其自身碳排放峰值很可能晚于整體能源行業(yè)。
煤電行業(yè)發(fā)展需保障能源系統(tǒng)的可靠運行。新能源上網(wǎng)需要煤電托底，一是煤電的快速爬坡能力優(yōu)于新能源，電網(wǎng)消納風(fēng)能、太陽能等新能源后，系統(tǒng)穩(wěn)定性受自然條件影響較大，需要通過煤電提供調(diào)節(jié)服務(wù)實現(xiàn)其穩(wěn)定出力，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)短時出力不足可以快速提供爬坡服務(wù)，保證電網(wǎng)可靠運行；二是煤電可以提供季節(jié)性容量備用，在新能源容量出現(xiàn)季節(jié)性波動和出力不足時，煤電作為穩(wěn)定出力的典型代表，其作用是無可替代的。
兼顧清潔轉(zhuǎn)型和可靠運行，煤電行業(yè)運行成本將大幅提升。一是減排技術(shù)改造成本高，煤電企業(yè)減排技改主要集中在超低排放改造、污水和無組織粉塵治理以及機組參數(shù)優(yōu)化升級等方面，前期資金投入大，投資回收周期長，對企業(yè)經(jīng)營造成影響；二是煤電靈活性改造成本高，地區(qū)特點、機組運行特性、現(xiàn)有技術(shù)手段和調(diào)峰目標都會影響最終煤電靈活性改造后的安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行，而靈活性調(diào)整過程中的頻繁啟停機不僅會使設(shè)備加速折舊，更會帶來發(fā)電小時數(shù)的減少，整體供電效率的下降，使得本就經(jīng)營困難的煤電企業(yè)雪上加霜。
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煤電企業(yè)下一步發(fā)展思路
一是進一步提升污染物及碳排放治理能力。污染物及碳排放治理將重點關(guān)注煙塵、二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳等排放，可通過研發(fā)高效清潔燃燒技術(shù)，從源頭上實現(xiàn)污染物和二氧化碳減排或不排。比如，研發(fā)700℃超超臨界發(fā)電機組鍋爐、汽輪機及關(guān)鍵輔機和閥門國產(chǎn)化制造技術(shù)；研究新型煤電技術(shù)，重點探索研究基于富氧燃燒的超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電及碳捕集技術(shù)、整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)（IGFC-CC）發(fā)電技術(shù)，以及磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)（MHD-CC）發(fā)電技術(shù)。還應(yīng)重點研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多污染物（SO2、NOx、Hg等）一體化脫除技術(shù)，包括研發(fā)具有同時吸附多污染物的新型高效吸附劑及高效、低成本氧化劑、氧化工藝與設(shè)備以及高效催化劑等，研發(fā)多污染物一體化脫除技術(shù)工藝關(guān)鍵裝置設(shè)計與制造技術(shù)，研究工藝流程優(yōu)化技術(shù)等。
二是進一步優(yōu)化內(nèi)部裝機結(jié)構(gòu)。煤電企業(yè)主要集中于中央能源企業(yè)和地方國有能源企業(yè)。一方面需充分利用資源優(yōu)勢，主動引導(dǎo)內(nèi)部老舊小機組有序退出并引入高參數(shù)、高效率的燃煤火電機組發(fā)電技術(shù)，如因地制宜研究600MW及以上容量機組褐煤預(yù)干燥及水回收高效褐煤發(fā)電集成及設(shè)備開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)在600MW等級或以上容量機組褐煤高效發(fā)電集成技術(shù)的工程應(yīng)用；研發(fā)1000MW等級超超臨界褐煤鍋爐配套風(fēng)扇磨煤機設(shè)計制造技術(shù)；研究并掌握全燃準東煤鍋爐燃燒技術(shù)，建設(shè)示范工程。發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)、煤電一體、港電一體項目，同步配套發(fā)展清潔能源，發(fā)展風(fēng)、光、水、火、儲一體化項目，提高內(nèi)部產(chǎn)業(yè)清潔能源占比。另一方面應(yīng)有序推進煤電機組靈活性改造，提升運行靈活性，為全面提高電力系統(tǒng)調(diào)峰和新能源消納作出積極貢獻。
三是進一步提升企業(yè)經(jīng)濟效益。一方面應(yīng)加強精益管理，主動創(chuàng)造價值增長點。提高煤炭供應(yīng)鏈效率，降低內(nèi)部設(shè)備耗電率，降低單位供電煤耗。推行生產(chǎn)現(xiàn)場的可視化、看板管理，持續(xù)提高生產(chǎn)過程精益水平。另一方面推動煤基循環(huán)產(chǎn)業(yè)，拓展產(chǎn)業(yè)鏈。如以大宗粉煤灰和脫硫石膏高附加值利用為主，示范粉煤灰分離提取碳粉、玻璃微珠等有價組分和高附加值產(chǎn)品技術(shù)，開發(fā)超高強α石膏粉、石膏晶須、預(yù)鑄式玻璃纖維增強石膏成型品、高檔模具石膏粉等高附加值產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)。利用產(chǎn)業(yè)鏈延伸，逐步形成區(qū)域循環(huán)經(jīng)濟，如開展固體廢棄物綜合利用、城市垃圾焚燒等增值業(yè)務(wù)。
