“双碳”目标下电力行业低碳转型发展路径研究★——基于淮北市电力企业发展实践

黄婉婷，刘佳琪，郑孟媛，张渭缘，杨 潇

（安徽大学经济学院，安徽 合肥 230601）

引言

为应对全球气候变暖局势，我国于2021 年3 月在全国两会上提出“二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”庄严的目标承诺。目前我国经济增长方式已经由资源消耗导向逐渐转变为绿色生态导向[1]，基于我国富煤、贫油、少气的能源资源情况，传统煤炭及煤电行业转型十分重要，为实现双碳目标，我国采取一系列政策措施积极推进煤电行业转型。

实现双碳目标，关键是缩减化石能源的利用，调整能源结构，构建新型电力系统，统筹兼顾“清洁用能”和“能源供需平衡”，探析绿色低碳能源转型发展现实路径[2]。现有研究表明，应持续降低燃煤发电占比、逐步提升可再生能源发电占比、稳步提高燃气发电占比，促使全球电力结构走向煤炭、天然气、可再生能源三足鼎立的多元化格局。在推进煤炭高效清洁利用的基础上，加快清洁用能替代，大力发展天然气、核能以及风、光等可再生能源作为补充，进而打造多元化的能源生产和消费结构。本文通过研究淮北大唐企业的碳排放、固碳、水资源利用以及固废资源化等情况，提出对传统火电行业转型的对策及建议。通过分析淮北绿电行业，为构建多元化的能源生产和消费结构，有针对性地提出扩大光伏发电平价上网范围、电网统筹协调、扩大绿证、绿电、碳排放权交易市场等建议，为我国资源型城市转型发展提供参考借鉴，推动构建清洁低碳安全高效的能源体系。

1 火电企业——大唐淮北发电厂

1.1 超低排放

大唐淮北发电厂始建于20 世纪60 年代，历史悠久，见证了我国煤电行业的大小变革，发展至今，项目众多。虎山项目为大唐淮北发电厂“上大压小”异地新建项目，本期工程建设为2×66 万kW 国产超临界凝汽式汽轮发电机组。2013 年虎山新机组的正式投产，直接导致大唐淮北发电厂碳排放量猛增，近年来，该厂探索低碳发展路径，实施超低排放，碳排放量呈现逐渐下降趋势。

我国大多数主力火电机组长期在65%～75%的负荷下运行[3]。超低排放实施状况通过机组运行的超低有效率显示，机组运行的超低有效率是机组超低运行有效小时与机组运行小时数的比例，其中机组超低运行有效小时是指机组以超低能耗工作的有效时间。由表1 可知，几乎全部机组的超低有效率都在98.28%以上，其中超过一半在99.93%以上，可见该厂机组实施超低排放效果显著，能较大程度节省资源的消耗。

表1 机组运行的超低有效率频数分布表（按月统计）

1.2 固废资源化

大唐淮北发电厂积极响应生态文明建设与保障资源安全供给的国家重大战略需求，与本地水泥厂、混凝土厂、砖厂等下游企业达成合作协议，出售粉煤灰等固体废弃物，共同实现固废资源化，整体提高资源利用效率。

生产过程中不可避免要产生粉煤灰，由于下游企业对于粉煤灰这一低成本原料的需求较大，该厂粉煤灰销售收入较为可观。如表2 所示，仅粉煤灰一项固体废弃物在固废资源化后所带来的年收入平均水平也处于5 000 万元左右。

表2 2019—2021 年全厂粉煤灰销售情况

1.3 相关排放物的发电绩效

关于火电污染物减排的指标一般采用某排放物单位发电绩效说明。如表3 所示，氮氧化物减排效果基本围绕0.115 6 g/kWh 浮动，且浮动范围很小。二氧化硫减排效果也较为稳定，但存在小幅上涨。烟尘减排效果最为明显，5 年来的单位发电绩效持续下降，绝对数额也为三项指标中最低。

表3 2017—2021 年三项排放物的单位发电绩效统计表g/kWh

燃煤锅炉在烟囱或烟道所排放的烟尘、二氧化硫和氮氧化物的质量浓度分别不能超过20 mg/m3、50 mg/m3和100 mg/m3的限制，当污染物排放量低于超低排放限额时，发电厂每发一度电将会获得5 分钱的补贴，所以大唐淮北发电厂实施机组超低排放改造，并大力发展脱销脱硫技术。

1.4 脱硫、脱硝技术

目前，脱硫和脱硝技术在我国被普遍应用。关于脱硝，虎山自建厂以来一直采用SCR 脱硝装置，2018年经市发改委审批，整个虎山厂拥有了一套安全可靠脱硝还原剂液氨改尿素的供应系统，大大降低了对周围环境的潜在危害[5]。关于脱硫，虎山厂一直采用的是湿式石灰石（石膏法），该领域主要聚焦在脱硫废水的处理，经过调试后，脱硫废水物化处理阶段的各重金属去除率不断提升，且虎山厂在该环节的成本控制一直是同行业中的佼佼者。

由表4 可以直观地看出，一半的脱硫效率在98%以上，接近一半的脱硝效率在96%以上。企业的煤炭脱硫和脱硝技术达到甚至超过市场平均水平。机组的脱硫效率高，也有利于降低发电厂的发电成本。市场上存在着高硫煤和低硫煤，高硫煤价格相对较低，燃烧后硫的排放相对较高，污染物的处理难度大。但当火电厂脱硫效率高时，使用的高硫煤比重增加，也降低了发电成本。

表4 全厂脱硫/硝效率频数分布表（按月统计）

1.5 火力发电的困境

火力发电带来的氮氧化物等空气污染物，是造成大气污染的重要因素。同时煤炭资源的短缺倒逼能源产业的改革。煤炭成本是该厂发电的主要成本，煤炭资源是不可再生资源。近年来，受供给侧结构性改革的影响，市场上煤炭产量大幅度减少，同时淮北市煤炭资源逐渐枯竭，而火力发电需要大量的煤炭。这一供需矛盾随着时间的推移只会不断激化，导致煤价不断上涨。在市场形势下，许多发电厂都在亏损，虎山发电厂也不例外。

1.6 煤电行业的发展环境改观及出路

1.6.1 浮动电价

市场迎来了电价改革，一是燃煤发电电量原则上全部进入电力市场，通过市场交易在“基准价+上下浮动”范围内形成上网电价。二是将交易价格浮动范围扩大为上下浮动均不超过20%。其中电厂直接与用电户对接，电厂会提前拥有发电的指标，省去与电网联系的那一环，简化程序，准确发电，电价会随着市场价格波动而波动，能减少源头原料价格上涨带来的压力。

1.6.2 深度调峰

一方面，大唐企业也发展了光伏发电和风力发电，火电深度调峰技术作为促进新能源消纳的重要手段，缓解了弃风弃光的现象。另一方面，深度调峰对于火电厂而言，达不到效益最大化，因此国家出台相应政策鼓励企业进行深度调峰[6]。淮北发电厂不断改进深度调峰技术，积极参与安徽调峰辅助市场，在2021年获得407.18 万元的调峰补贴净收入。

1.6.3 海外建厂

由于虎山发电厂职工人数较多，对其人员经费造成较大压力，大唐企业顺应“一带一路”倡议，积极进行海外办厂，于是从虎山发电厂抽调有能力、有技术、有经验的员工去海外建厂。由于我国火力发电技术较为成熟，大唐企业在海外建厂既减缓了本土的人员资金压力，又增加了海外收益。

1.7 传统火电企业转型的对策及建议

1）扩大煤炭市场，转战省外煤炭市场，挖掘省外优质煤源，拓宽采购渠道。创新调整煤炭采购结构，通过市场比价购买低质煤，协调主销煤种和掺销煤种的比例，降低燃料成本，在一定程度上提高企业的整体效率。

2）全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造“提速扩围”工程，建设高效超低排放煤电机组，通过技术革命，走出清洁、高效利用的路径。借助智能互联网，将能源网络与信息、大数据技术等进行深度融合，提高能效。

3）继续提高深度调峰技术，提高深度调峰状态下机组运行的稳定性与安全性。精通调峰辅助市场的规则，在调峰辅助市场中获取有利地位，更大程度上获取调峰补贴收入，提高火电厂的经营能力。

4）寻求政府的政策支持，国家政策能给火电厂的改革提供平台支撑，政府政策都能给市场一个准确的风向，引导电力行业的发展。虎山发电厂便是因“上大压小”政策产生，并积极响应国家的碳排放指标[7]。

2 绿电企业

2.1 光伏发电

太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，在我国的长期能源发展战略中具有重要地位。与传统的火力发电相比，光伏发电的优点主要体现在其绿色安全、高效率低成本、具有可再生性等[8]。为了深入了解淮北市光伏电站的基本情况，我们前往实地考察，在此以淮北市几个典型光伏电站为例进行分析。

2.1.1 淮北信义新能源有限公司——水面漂浮式光伏电站项目

淮北市是煤炭资源型城市，常年大量开采煤炭形成了大面积的采煤沉陷区。信义新能源建设的漂浮式光伏电站，是将光伏发电组件安装在水面漂浮体上，具有不占用土地资源，减少水量蒸发，抑制藻类生长的优点，水体对光伏组件及电缆的冷却也可有效提高发电效率。

水面漂浮式光伏电站项目的建立，能够为当地提供清洁电力，扩大供电可再生能源比例。将废弃的塌陷坑再次利用，为因采煤沉陷而失去土地的农民增加收入。促进煤炭型城市调整产业结构，带动当地光伏相关产业链的发展。

1）它对漂浮设备的抗腐蚀性能、寿命、承载能力要求高。

2）对选址要求高，宜选在面积广、风速低、光照好、生态非敏感的流域。

3）水面漂浮式光伏电站施工难度大，光伏组件可能对水质产生污染。

2.1.2 大唐淮北青谷光伏电站——山地光伏电站项目

青谷光伏电站的建立是大唐淮北发电厂响应国家能源结构调整政策、从传统煤电企业向绿色清洁能源企业转型上迈出的重要步伐。此项目的顺利并网发电，有利于解决当地土地资源开发、光能有效利用与生态环保问题，实现了发电厂生态效益、经济效益和社会效益的统一。

2.2 风力发电——淮北市濉溪县铁佛风电场

开发利用风能资源，既能改善环境，又可作为常规能源的补充。濉溪县地处淮北平原中部，平川广野是其地貌的主要特征，为发展低风速电场提供了优越的条件。该项目位于濉溪县铁佛镇、临涣镇，占地面积小，以农用地为主。风电项目在本地区具有很强的观赏性，可以反映出人与自然的完美结合，将其开发为一个新的旅游项目，既具有社会效益又具有经济效益。

风力发电具有波动性和间歇性，为其消纳造成困难，风力较大时，发电机发出的电超过变电站容量，风电站工作人员通过关闭风电机或减慢桨叶转速来进行“限电”。风速减小时，电网会通知风力发电站恢复部分发电机运行。这就需要一批火电机组作为可再生能源消纳调峰机组，从而提高电力系统的调峰能力。未来，能够扩大储电装置的容量[9]，自由存储调度使用风电电力，将是风电行业发展的一大转折点。

3 对策及建议

1）制定并完善光伏电站发展规划。通过制定相关环境政策，鼓励当地废弃工厂转型利用以发展漂浮式光伏发电。鼓励渔业养殖场发展漂浮式光伏电站，充分利用养殖场面积，扩大光伏电站规模。

2）开展平价上网项目，能够促进光伏发电企业管控成本，推动光伏发电项目朝着市场化方向发展，同时降低政府财政补贴压力。采用PPP 模式来解决光伏发电项目资金不足的问题，并通过绿证交易获取相应收益。

3）继续扩大绿证、绿电的交易范围，尽快理顺绿色电力认证机制，确保在中国使用绿电，其环境属性能够得到唯一且通用的证明。推动碳排放权交易市场逐步成熟、扩大覆盖主体、缩减免费配额。同时，做好各类市场之间的深度融合和合理衔接。

4）健全相关监管制度程序，强化统计信息共享。推进清洁生产监督管理，对“双超双有高耗能”行业实施强制性清洁生产审核。加快实施排污排碳许可制度、加强工业生产过程中危险废物管理和碳排放管控。

5）促进电源储能设备的建设，加快形成“风光火储”的全面一体化的能源配比。开展“风光水火储”多能互补系统一体化运行，提高电力输出功率的稳定性，提升电力系统消纳风电、光伏发电等间歇性可再生能源的能力和综合效益。

4 结论与启示

在全球气候变化和温室气体减排的大背景下，煤炭仍是发电的主导能源，与此同时，淮北市希望通过培育新能源产业寻求产业转型，风力发电和光伏发电作为可再生能源中两大明星，提供清洁能源，实现可再生性，但受时间和地点制约，发展储能容量仍是美好设想，目前来看，火力发电和新能源发电共存的局面仍会长期存在。