煤电护航新能源快速发展

潘荔

2021年12月召开的中央经济工作会指出“传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上，要立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用，增加新能源消纳能力，推动煤炭和新能源优化组合。”以此可以深刻领会到，构建以新能源为主体的新型电力系统绝不是短期目标，而是在保障电力供应安全的前提下稳步实现的目标;新能源与传统能源不是简单替代，而是要在清洁低碳、安全高效的统筹下实现安全替代。

在国家政策引导和激励下，“十一五”以来我国新能源快速发展。2005年到2010年，风电装机增长了28倍，太阳发电装机增长了接近2倍;2010年到2015年，风电装机增长了4倍多，太阳发电装机增长了165倍;2015年到2020年，风电装机增长了2倍多，太阳发电装机增长了6倍。2005年，风电装机105万千瓦，占全国发电装机容量的0.2%，太阳能发电装机仅有14万千瓦，占比0.03%。截至2021年11月，风电装机达到3亿千瓦，占全国发电装机容量的12.9%，太阳能发电装机2.9亿千瓦，占比12.5%，发展速度之快令世界瞩目。未来，风电和太阳能发电装机容量还将快速增长。预计2025年、2030年、2035年，全国风电装机分别达到4亿、6亿、10亿千瓦，太阳能发电装机分别达到5亿、9亿、15亿千瓦。新能源在总装机容量中的主体地位将逐步确立。

风电、太阳能发电等利用小时数低。风资源条件好的地区，风电年发电小时能达到3000小时以上，资源不好的地区也就1000多小时。2020年风电平均发电小时数2073小时。太阳能资源好的地区，太阳能发电小时数会大于1600小时，资源较差的地区利用小时数在1200-1400小时之间。2020年太阳能发电平均发电小时数1281小时。2020年风电发电量4665亿千瓦时，占全国发电量的6.2%，太阳能发电量2611亿千瓦时，占比3.4%。新能源发电量占比远小于装机占比，保障电力供应仍然需要水电（占17.8%）、火电（占67.9%）做坚强后盾。

风电、太阳能发电具有间歇性、随机性、波动性特征，能够参与电力平衡的有效容量低。即使配上电化学储能设施，可参与电力平衡的容量约10%-15%。新能源占比越高，系统灵活调节能力的需求就越大。总体看我国快速调峰电源比重严重不足。以气电为例，我国气电占比不足5%，远低于美国（42%）、英国（42%）、韩国（27%）。水电、气电、储能都可以作为调节资源，但从我国的实际情况看，具有调节能力的水电站少，抽水蓄能电站受站址资源约束，能效低;气电受气源、气价影响，也存在碳减排约束，不具备大规模建设条件;电化学储能还处在产业培育期，安全性和经济性等方面还存在不足。2021年10月，国家发展改革委、国家能源局印发了《关于开展全国煤电机组改造升级的通知》，明确提出“煤电机组改造升级是提高电煤利用效率、减少电煤消耗、促进清洁能源消纳的重要手段，对推动碳达峰碳中和目标如期实现具有重要意义”。国内外运行经验表明，煤电灵活性改造技术成熟。常规设计燃煤电机组一般最小出力为50%-60%，冬季供热期最小出力仅能降到75%-85%。燃煤机组通过灵活性改造后，最小技术出力可低至30%-35%额定容量，部分机组可低至20%-25%。热电联产机组最小技术出力达到40%-50%额定容量。改造后燃煤机组调节能力可以得到较大幅度提升。而且燃煤机组灵活性改造经济性好，单位千瓦调峰容量改造成本约在500元-1500元之间，低于抽水蓄能、储能等其他系统调节手段的建设成本。当我们去祖国的西北，赞美那里的草原、那里的山、那里的湖， 还有一种风景是静静竖立在地平线上的大片风车。赶上无风的天气，也许会窃喜遇到了好天气，谁会担心大片风车不转了，会不会停电？日出东海落西山，周而复始，谁又会为太阳能发电日出夜伏而焦虑？因为背后有随时待命的煤电机组保驾护航。

长期以来以煤为主的电力结构，形成了巨大的减污降碳压力。我们国家致力于发电技术、污染物控制技术的创新发展，非化石能源替代化石能源是大势所趋，但替代的路还很长。在替代的过程中，实现并保持燃煤发电污染少、能耗低、灵活调节作用大，是对新能源快速发展的最大支持。经过多年的努力，我国超超临界常规燃煤发电技术达到世界先进水平，空冷技术、循环流化床锅炉技术达到世界领先水平。燃煤电厂大气污染物高效控制装置实现了全覆盖，治理技术总体达到世界先进水平，部分领域达到世界领先水平。大气污染物排放量、单位发电量污染物排放量大幅度下降。烟尘、二氧化硫、氮氧化物是煤电的主要大气污染物，三项污染物年度历史排放最高时达到2300多万吨，2020年下降到181万吨。煤电机组效率是电厂综合技术水平的集中表现。随着煤电机组“上大压小”、供热机组比重的提高和节能技术改造普遍实施，火电机组供电煤耗持续下降，2020年降到304.9克/千瓦时，比1978年的471克/千瓦时下降了166.1克/千瓦时，降幅达到35.2%。2005年以来，通过采取结构调整、技术减排、管理优化等措施，电力行业碳排放强度持续下降。据中国电力企业联合会统计分析，2020年全国单位发电量二氧化碳量约832克/千瓦时，比2005年降低了20.6%;单位火电发电量二氧化碳排放量约565克/千瓦时，比2005处降低了34.1%。从2010年起，我国煤电效率高于德国、美国等国家。2005年以来，我国煤电碳排放控制水平高于美国、德国、加拿大、法国、英国等国家。

新能源清洁低碳的优势非常突出，是国家实现“双碳”目标的主力军。现阶段需要煤电等常规能源以及储能技术配合新能源快速发展，以缓解新能源能量密度低、间歇性、随机性、波动性对电力实时平衡的影响，从而保证电力系统安全可靠運行。总有一天，技术会发展到我们不用担心有风没风、有光没光，长时间没风没光会不会拉闸限电，没有了传统能源的转动惯量系统是否安全;也不会再有那么多的燃煤发电机组，让人们担心气候变暖、家园不保。我们期待这一天的早日到来。

（作者为中电联行业发展与环境资源部主任）

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