■ 本报记者 范毓蓉
长期以来,我国以煤为主的资源禀赋,决定了煤电产业担负着能源保障供应的“稳定器”“压舱石”作用,为我国经济社会发展作出了突出贡献。那么,我国煤电产业发展现状如何?在构建新型电力系统的背景下,煤电产业地位和作用将发生怎样的转变?未来发展的目标和方向是什么?还有哪些制约因素?针对这些问题,本报记者专访了电力规划设计总院高级顾问,原党委书记、院长,全国工程勘察设计大师谢秋野。
国家能源集团报:当前,在世界和我国加速推进能源转型和碳达峰碳中和的背景下,煤电产业在能源体系中有着怎样的地位?作出了哪些努力?面临着怎样的形势?
谢秋野:据IEA统计,2022年全球清洁能源投资与化石能源投资之比是1.7:1,五年前这个比例是1:1。随着全球对减少温室气体排放的承诺加强,以及许多国家和地区逐步减少淘汰煤电的政策和投资导向,煤电产业在全球能源结构中的占比正在逐步降低,面临着转型升级和低碳减量化转型的双重压力。但尽管如此,从保障能源安全转型的角度,在新能源形成安全可靠替代能力前,煤电在一定时期内仍将发挥重要作用。
近十年来,我国煤电产业通过大力推动技术创新,持续优化结构和布局建设,以及全面实施节能减排综合升级改造和超低排放改造,构建了世界最大的清洁煤电体系。尤其“十四五”以来,我国大力实施煤电“三改联动”,截至2023年底,累计完成节能改造、灵活性改造、供热改造合计约7.4亿千瓦。2023年,全国火电(包括气电)平均供电标准煤耗302克/千瓦时,能效水平居于世界领先水平;实现超低排放的煤电机组超11亿千瓦,占比达到94.8%,火电烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量较近十年来峰值分别下降约98%、96%和92%,为生态环境大幅改善作出了重要贡献。
国家能源集团报:我国煤电产业哪些技术在世界同行业处于领先水平?还存在哪些技术难题尚待攻关?
谢秋野:我国煤电在单机容量、蒸汽参数、机组效率、供电煤耗、污染物排放控制等方面均达到了世界先进水平,燃煤发电技术和超低排放技术也位居全球前列,部分技术世界领先,为全球煤电清洁高效发展贡献了中国方案。
当前,我国形成了以30万千瓦、60万千瓦、100万千瓦的大型国产发电机组为主力机组的燃煤发电系统,最新投产的煤电机组主要是大容量、高参数、高效率、高度节水、超低排放的先进煤电机组,超(超)临界机组比例不断提高,世界首台60万千瓦级、100万千瓦级超超临界二次再热机组相继在我国投入商业化运行,世界首台百万千瓦超超临界直接空冷和间接空冷机组也均为我国所创纪录。
此外,我国增量煤电关键技术创新仍存在一些亟须攻关的难题。未来煤电以灵活、低碳为目标,要在深度调峰、快速变负荷、启停调峰、宽负荷高效和低碳排放方面实现突破,但目前从锅炉、汽轮机、发电机、辅机配置及系统设计等来看,仍存在诸多技术难题,如超低负荷下如何保证锅炉干态运行、低负荷下风煤水多变量协同控制、机组快速变负荷及日内启停对机组寿命的影响、高效率低成本的大规模二氧化碳捕集及地质封存等,这些难题都有待进一步汇聚各方力量集中攻关。
国家能源集团报:在构建新型电力系统的背景下,煤电产业在电力系统中的作用将发生怎样的变化?
谢秋野:从构建新型电力系统需要看,随着电力系统高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”特性日益显著,系统转动惯量和无功电压支撑能力需求增加,电网安全稳定运行的挑战越来越大,需要大量的支撑性、调节性资源。
煤电在相当长时间内,都将是支撑新能源大规模发展和电力系统安全稳定运行不可或缺的重要部分。具体而言,近期煤电是能源保供的“顶梁柱”和“压舱石”,中期煤电将力争做到“控容量、控电量”,逐步由基础保障型电源向“基础保障型+系统调节型”电源过渡,远期煤电将向“减容量、减电量”转型,最终转变成为以装机支撑为主、发电为辅的“系统调节型+应急备用型”电源,成为系统运行的“关键支撑力量”。
国家能源集团报:应如何理性看待煤电产业所面临的发电效益与机组效率、灵活性调峰与安全稳定等之间的矛盾?煤电产业应当作出哪些转变?
谢秋野:煤电产业首先要处理好保障能源安全和行业转型发展的关系。基于我国的资源禀赋,端好能源饭碗离不开煤炭的清洁高效利用,而煤炭清洁高效利用技术最成熟、最经济的方式就是发电。截至2023年底,我国煤电装机11.6亿千瓦,装机占比39.9%,首次跌破40%,但是发电量贡献近60%,支撑超七成的电网高峰负荷,承担超八成的供热任务。煤电产业要继续加强清洁高效、灵活低碳发电技术的研发应用,夯实自身兜底保障功能,以底线思维、极限思维全力保障经济社会发展用能需求,切实筑牢能源安全保障根基。
其次,面对能源转型和电力市场改革,煤电企业要转变盈利模式和经营理念。非化石能源替代化石能源是大势所趋,煤电企业必须加快推进由“电量盈利”模式向“电量盈利+服务盈利”模式转变,在容量市场、辅助服务市场中积极开拓新的盈利增长点。未来煤电将深度融入电力现货市场、辅助服务市场和容量电价机制等,煤电企业需进一步增强市场意识,提高市场响应效率,做好中长期交易合同和电力现货市场衔接方面的应对,积极参与市场竞价,充分获取容量电价补偿和辅助服务补偿收益;同时也要做好碳资产管理,有效对接碳市场,降低碳排放成本;不断深化企业成本控制机制,持续提高生产经营效率,在参与市场竞争中实现高质量发展。
再次,从节约全社会资源和成本的角度出发,煤电产业应打破“内卷”思维,不宜以牺牲机组安全、经济性为代价,追求无限提高环保、能耗水平和灵活性,重点是结合系统需求,积极做好燃料组织、运行优化、设备管理等安全生产工作,通过技术进步、管理创新和专业技术人才培养等实现煤电可靠性、灵活性和经济性的统一。同时,积极参与碳交易市场,具备条件的积极开展燃煤与农林剩余物、生活污泥、生活垃圾等耦合发电,助推农村和城市环境改善的同时实现碳减排。
国家能源集团报:作为行业专家,您对煤电行业持续转型发展有哪些建议?
谢秋野:我国煤电转型应以确保系统安全运行为基本前提,以适应未来新型电力系统的需求为首要目标,以高效调节、快速变负荷、启停调峰、低碳排放为主线任务,探索性打造具备灵活、低碳、清洁、高效、安全、智能等重要特征的新一代煤电机组,与构建新型电力系统协同转型,为支撑新能源发展当好“备胎”“拐棍”,把新能源“扶上马、送一程”。具体来说:
一是要以清洁低碳为目标转变生产模式。未来煤电行业高质量发展的目标和发展方向决定了煤电企业将由传统的电力生产商向清洁、低碳电力能源服务商转型。煤电产业要创新企业发展模式,一方面与新能源优化组合,向“两个联营”方向发展,另一方面聚焦多能互补和源网荷储“两个一体化”,向“发电+”的综合能源服务型企业和多元化能源企业转变。
二是要加快推进煤电数字化智能化升级。应积极应用新一代信息技术的先进成果,加快建设具备快速灵活、少人值守、无人巡检、按需检修、智能决策等特征的智能示范电厂,进一步推动存量煤电机组设备智能化改造、数字化系统的建设和应用,提升煤电在设备检修、故障诊断、生产运行监控、安全管理、运营决策等领域的智能化水平。
三是要做好老旧机组的关停、延寿、转应急备用电源工作。据不完全统计,我国现役煤电中设计寿命期满的机组,在“十四五”期间约有4860万千瓦,“十五五”期间将达到6860万千瓦,预计“十七五”期间煤电机组退役规模将达到最高。因此要统筹优化存量机组结构,在确保电热供应安全的情况下,统筹考虑能源保供要求、设备状况、服役年限、能耗水平、区域竞争力等因素,淘汰关停一批老旧落后煤电机组。另外,合理确定一批符合条件的关停机组转为应急备用电源,承担支撑电网安全稳定运行的应急保障作用。
最后,要健全完善相关配套政策体系。煤电行业的高质量发展离不开政策支持,要在优化布局、产业政策、资金支持、要素保障等方面给予政策支持。同时,国家层面也需要加大科技创新推动力度,鼓励针对煤电低碳转型升级中的关键技术开展科技攻关,开展示范试点,实现关键技术突破与工程应用推广。