“碳達峰、碳中和”目標下火力發電行業的轉型與發展

文_趙兵 景杰 北京京能電力股份有限公司

在“雙碳”目標的指引下，我國電力行業必須滿足于能源需求現狀和變化趨勢，抓緊制定“碳達峰、碳中和”行動方案，健全企業碳排放制度。在保障電力安全的基礎上，加快推進火電“高效化、清潔化、減量化”發展，積極探索“電熱為主、多能互補”發展戰略，穩步實施機組靈活性、深度調峰、熱電解耦等技術改造，實現源網荷儲一體化發展，促進火電企業向綜合能源供應商轉型升級。

1 火力發電行業轉型發展的重要意義

我國目前已是全球溫室氣體排放的第一大國，根據世界資源研究所（WRI）數據顯示，煤炭是碳排放強度最大的化石能源，2018年中國火電行業所產生的溫室氣體排放占全國總排放的43%，是未來減碳的最大主體。

“碳中和”核心內容是能源活動領域的零碳燃料替代，而電氣化將成為各行業的重要脫碳手段。由于電力是技術上較容易脫碳的行業，那么電力需要在各行業中做最早達峰的“排頭兵”。如果沒有電力行業的盡早實現“碳達峰”，全國“碳達峰”目標的實現將難以完成。因此，電力行業應該把二氧化碳排放達峰作為推動行業轉型發展的重中之重，不僅要有緊迫感和責任感，還應積極采取有效措施，力爭電力行業二氧化碳排放早于2030年達峰。

2 火力發電行業面臨的挑戰和困難

“碳中和”目標的實現需要全新的低碳發展轉型戰略，它將倒逼我國的能源轉型，使其逐步擺脫對化石燃料的依賴，這將使火力發電行業面臨巨大的挑戰和困難。

2.1 我國能源需求仍在高速增長

我國未來經濟仍將保持較高的增長速度，能源需求難以很快達峰。根據國際貨幣基金組織研究，我國將以5%以上的經濟增速維持較長時間，同時我國人均能源消費仍有較大的提升空間，經濟的高速增長將帶來能源需求總量的增長。

我國能源稟賦多煤、貧油、少氣，目前的發電結構以火電為主，而火電以燃煤為主。2020年全國22億kW全口徑發電裝機容量中，煤電裝機占49.07%，煤電發電量所占比重高達60.8%。在“碳中和”的目標下，2050年我國非石化發電量占總發電量的比例將超過90%，煤炭比例則將降至5%以下，電力結構低碳轉型乃至最終實現凈零所面臨的任務十分艱巨。

2.2 電力供給結構以煤炭為主導，轉型難度大

由于我國當前電力供給以煤炭為主導，工業用能占比較高，能源需求尚未達峰，因此“碳達峰、碳中和”所面臨的困難和挑戰比發達國家更多。對我國來說，“碳中和”進程將進一步提升中國的電氣化率，電力需求將在未來40年內繼續較快增長。從總量上看，中國在實現“碳中和”的過程中，同時需要將發電量從目前的約7萬億kWh增加到2050年的15萬億kWh。從電力占比看，當前電力在終端能源消費中的占比約為25%左右，而實現“碳中和”要求2030年將電氣化占比提升到30%以上，到2050年進一步提升至55%。

現階段，能源行業逐步加快綠色低碳發展的步伐，火力發電雖然依舊占據“壓艙石”主體地位，但產能、電量比重逐年下降，機組利用小時數逐年減少，“兩極化”與“區域差異”明顯加劇，單機30萬kW以下未達標機組已被陸續關停，落后產能加速出清。電力市場過剩、新能源競爭沖擊、高煤價低電價“兩頭擠壓”等多種因素綜合作用，造成火力發電行業接連虧損，負債率高企,轉型難度極大。

2.3 熱電聯產企業供熱問題制約

熱電聯產集中供熱具有能源綜合利用效率高、節能環保等優勢，是城市和工業園區集中供熱的主要供熱方式之一，也是解決我國城市和工業園區存在供熱熱源結構不合理、熱電供需矛盾突出、供熱熱源能效低、污染嚴重等問題的主要途徑之一。但目前我國熱電聯產發展面臨嚴峻挑戰，一是大型抽凝供熱機組比例過大，其熱電比通常較小，難以全面參與深度調峰；二是當前熱電聯產機組普遍未能實現熱電解耦，或采用的熱電解耦技術能耗較高，亟待開展基于“能級匹配”的高效熱電聯產機組深度調峰技術。

3 火力發電企業轉型發展的方向

在“碳達峰、碳中和”目標下，火力發電企業面對轉型發展的困難和挑戰，要大力推動電力的綠色轉型，充分利用火電在“壓艙石”主體地位，大力開展技術改造，有效破解高比例新能源接入電力系統后的電網運行瓶頸，有機銜接碳市場、電力現貨市場、輔助服務等市場，努力向綜合能源供應商轉型。

3.1 “少新建、多延壽”是發揮存量煤電作用的重要途徑

我國能源資源稟賦決定煤電仍將是當前及未來較長一段時間電力、電量的主體。但隨著新能源發電比例快速增加，電力系統的結構和運行方式日益復雜，煤電機組正逐步由電量型電源向電量、電力調節型電源轉變。

隨著高比例的可再生能源并網，調峰需求激增，需要占比較大的煤電提升靈活性能力以支撐電網的穩定運行。煤電按30年設計壽命計算，2020～2030年將有1.4億kW煤電機組退役，2030～2050年則高達9億kW。從國際經驗和我國早期投產煤電機組來看，煤電機組服役40～50年是可以實現的安全運行壽命。對存量煤電機組延長壽命是優化存量煤電的必經之路，充分挖掘煤電存量資產的經濟潛力，促進國有資產保值增值。

3.2 加快火力發電機組靈活性改造

未來可再生能源占據主導的電力系統中，由于風、光等新能源的自然屬性特點，未來電力市場，電網更加缺乏調峰能力，火電機組很難再依靠增發電量提高收益，應加快從電量供應型發展向電力調節性轉變。采用創新技術，大力實施火電機組靈活性改造，實現熱電聯產機組的熱電解耦，通過發揮其靈活性的調節作用及深度調峰能力，促進大規模可再生能源消納，有效解決電網安全穩定運行、供熱保障、清潔能源消納之間的矛盾，是目前階段最為經濟可行的提升手段，火電機組的“靈活性”發展的重要性將愈發突顯。

3.3 探索“電熱為主、多能互補”發展形式，推廣綜合能源基地建設

在保障能源安全和穩定供應上，火力發電應承擔托底保供和重要負荷中心支撐性電源的作用，在促進新能源發展上要發揮靈活調節的主力電源作用，不斷提高現有燃煤電廠的效率和效益，在能源資源大范圍優化配置上要發揮區域能源基地的作用。通過負荷調整管理用電需求，即搜集用發電信息進行實時響應、削峰填谷；充分利用分布式電源、儲能等裝備反向供電，做到源-網-儲-荷協調配合。

3.4 深入研究低碳技術發展路徑，積極應對碳排放交易

2019年中國二氧化碳排放總量約113億t，其中能源領域98億t，占比87%，電力行業碳總量42億t，占全國總量的37%，因此電力行業不僅僅首批參與碳排放權交易，更是雙碳目標下減碳的重中之重。

生態環境部將在2021年上半年出臺碳排放權登記交易結算管理細則、發電設施溫室氣體核算國家標準、企業溫室氣體核查指南等政策文件，要應及時做好政策跟蹤及解讀，做好總體協調，修訂相關制度；把碳排放管理納入生產對標及環保巡查；依托能源管控平臺搭建碳排放管理信息系統平臺，實現碳排放數據監測、數據報送、數據診斷、數據分析、履約、交易等功能。

積極開展降碳增效技術應用研究，關注清潔能源利用、二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS）技術、零碳技術等低碳新技術，提前布局，掌握先機；開展風電光伏相關的CCER（核證自愿減排量）項目研究；充分利用集團內部資源配置碳資產的能力，研究碳交易協同機制。

4 結語

“碳達峰、碳中和”是一場能源變革和轉型，是一場非化石能源取代化石能源的革命，要解決好轉型發展和技術進步的協同問題，火力發電行業轉型要實現能源的清潔化、低碳化和智能化，還應研究碳中和場景下新一代電力系統發展所需要的技術支撐和機制支撐，為電力行業達到凈零排放奠定技術基礎。“碳達峰、碳中和”是國家的既定戰略，是統領各項工作的重大舉措，各行各業都不能置身事外，電力行業發展轉型要為國家實現“雙碳”目標承擔應有責任、做出應有貢獻。