“碳达峰、碳中和”目标下火力发电行业的转型与发展

文_赵兵 景杰 北京京能电力股份有限公司

在“双碳”目标的指引下，我国电力行业必须满足于能源需求现状和变化趋势，抓紧制定“碳达峰、碳中和”行动方案，健全企业碳排放制度。在保障电力安全的基础上，加快推进火电“高效化、清洁化、减量化”发展，积极探索“电热为主、多能互补”发展战略，稳步实施机组灵活性、深度调峰、热电解耦等技术改造，实现源网荷储一体化发展，促进火电企业向综合能源供应商转型升级。

1 火力发电行业转型发展的重要意义

我国目前已是全球温室气体排放的第一大国，根据世界资源研究所（WRI）数据显示，煤炭是碳排放强度最大的化石能源，2018年中国火电行业所产生的温室气体排放占全国总排放的43%，是未来减碳的最大主体。

“碳中和”核心内容是能源活动领域的零碳燃料替代，而电气化将成为各行业的重要脱碳手段。由于电力是技术上较容易脱碳的行业，那么电力需要在各行业中做最早达峰的“排头兵”。如果没有电力行业的尽早实现“碳达峰”，全国“碳达峰”目标的实现将难以完成。因此，电力行业应该把二氧化碳排放达峰作为推动行业转型发展的重中之重，不仅要有紧迫感和责任感，还应积极采取有效措施，力争电力行业二氧化碳排放早于2030年达峰。

2 火力发电行业面临的挑战和困难

“碳中和”目标的实现需要全新的低碳发展转型战略，它将倒逼我国的能源转型，使其逐步摆脱对化石燃料的依赖，这将使火力发电行业面临巨大的挑战和困难。

2.1 我国能源需求仍在高速增长

我国未来经济仍将保持较高的增长速度，能源需求难以很快达峰。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。

我国能源禀赋多煤、贫油、少气，目前的发电结构以火电为主，而火电以燃煤为主。2020年全国22亿kW全口径发电装机容量中，煤电装机占49.07%，煤电发电量所占比重高达60.8%。在“碳中和”的目标下，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，电力结构低碳转型乃至最终实现净零所面临的任务十分艰巨。

2.2 电力供给结构以煤炭为主导，转型难度大

由于我国当前电力供给以煤炭为主导，工业用能占比较高，能源需求尚未达峰，因此“碳达峰、碳中和”所面临的困难和挑战比发达国家更多。对我国来说，“碳中和”进程将进一步提升中国的电气化率，电力需求将在未来40年内继续较快增长。从总量上看，中国在实现“碳中和”的过程中，同时需要将发电量从目前的约7万亿kWh增加到2050年的15万亿kWh。从电力占比看，当前电力在终端能源消费中的占比约为25%左右，而实现“碳中和”要求2030年将电气化占比提升到30%以上，到2050年进一步提升至55%。

现阶段，能源行业逐步加快绿色低碳发展的步伐，火力发电虽然依旧占据“压舱石”主体地位，但产能、电量比重逐年下降，机组利用小时数逐年减少，“两极化”与“区域差异”明显加剧，单机30万kW以下未达标机组已被陆续关停，落后产能加速出清。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,转型难度极大。

2.3 热电联产企业供热问题制约

热电联产集中供热具有能源综合利用效率高、节能环保等优势，是城市和工业园区集中供热的主要供热方式之一，也是解决我国城市和工业园区存在供热热源结构不合理、热电供需矛盾突出、供热热源能效低、污染严重等问题的主要途径之一。但目前我国热电联产发展面临严峻挑战，一是大型抽凝供热机组比例过大，其热电比通常较小，难以全面参与深度调峰；二是当前热电联产机组普遍未能实现热电解耦，或采用的热电解耦技术能耗较高，亟待开展基于“能级匹配”的高效热电联产机组深度调峰技术。

3 火力发电企业转型发展的方向

在“碳达峰、碳中和”目标下，火力发电企业面对转型发展的困难和挑战，要大力推动电力的绿色转型，充分利用火电在“压舱石”主体地位，大力开展技术改造，有效破解高比例新能源接入电力系统后的电网运行瓶颈，有机衔接碳市场、电力现货市场、辅助服务等市场，努力向综合能源供应商转型。

3.1 “少新建、多延寿”是发挥存量煤电作用的重要途径

我国能源资源禀赋决定煤电仍将是当前及未来较长一段时间电力、电量的主体。但随着新能源发电比例快速增加，电力系统的结构和运行方式日益复杂，煤电机组正逐步由电量型电源向电量、电力调节型电源转变。

随着高比例的可再生能源并网，调峰需求激增，需要占比较大的煤电提升灵活性能力以支撑电网的稳定运行。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。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，充分挖掘煤电存量资产的经济潜力，促进国有资产保值增值。

3.2 加快火力发电机组灵活性改造

未来可再生能源占据主导的电力系统中，由于风、光等新能源的自然属性特点，未来电力市场，电网更加缺乏调峰能力，火电机组很难再依靠增发电量提高收益，应加快从电量供应型发展向电力调节性转变。采用创新技术，大力实施火电机组灵活性改造，实现热电联产机组的热电解耦，通过发挥其灵活性的调节作用及深度调峰能力，促进大规模可再生能源消纳，有效解决电网安全稳定运行、供热保障、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，火电机组的“灵活性”发展的重要性将愈发突显。

3.3 探索“电热为主、多能互补”发展形式，推广综合能源基地建设

在保障能源安全和稳定供应上，火力发电应承担托底保供和重要负荷中心支撑性电源的作用，在促进新能源发展上要发挥灵活调节的主力电源作用，不断提高现有燃煤电厂的效率和效益，在能源资源大范围优化配置上要发挥区域能源基地的作用。通过负荷调整管理用电需求，即搜集用发电信息进行实时响应、削峰填谷；充分利用分布式电源、储能等装备反向供电，做到源-网-储-荷协调配合。

3.4 深入研究低碳技术发展路径，积极应对碳排放交易

2019年中国二氧化碳排放总量约113亿t，其中能源领域98亿t，占比87%，电力行业碳总量42亿t，占全国总量的37%，因此电力行业不仅仅首批参与碳排放权交易，更是双碳目标下减碳的重中之重。

生态环境部将在2021年上半年出台碳排放权登记交易结算管理细则、发电设施温室气体核算国家标准、企业温室气体核查指南等政策文件，要应及时做好政策跟踪及解读，做好总体协调，修订相关制度；把碳排放管理纳入生产对标及环保巡查；依托能源管控平台搭建碳排放管理信息系统平台，实现碳排放数据监测、数据报送、数据诊断、数据分析、履约、交易等功能。

积极开展降碳增效技术应用研究，关注清洁能源利用、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；开展风电光伏相关的CCER（核证自愿减排量）项目研究；充分利用集团内部资源配置碳资产的能力，研究碳交易协同机制。

4 结语

“碳达峰、碳中和”是一场能源变革和转型，是一场非化石能源取代化石能源的革命，要解决好转型发展和技术进步的协同问题，火力发电行业转型要实现能源的清洁化、低碳化和智能化，还应研究碳中和场景下新一代电力系统发展所需要的技术支撑和机制支撑，为电力行业达到净零排放奠定技术基础。“碳达峰、碳中和”是国家的既定战略，是统领各项工作的重大举措，各行各业都不能置身事外，电力行业发展转型要为国家实现“双碳”目标承担应有责任、做出应有贡献。