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新形勢(shì)下煤電企業(yè)轉(zhuǎn)型路徑研究
近年來，盡管新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但煤電仍是我國(guó)電力供應(yīng)的最主要電源。2023年煤電以48%的裝機(jī)占比，生產(chǎn)了全國(guó)66%的電量，承擔(dān)了70%的頂峰任務(wù)，發(fā)揮著“頂梁柱”和“壓艙石”作用。
在“雙碳”戰(zhàn)略引領(lǐng)下，傳統(tǒng)煤電亟待向新型煤電升級(jí)轉(zhuǎn)型，突破安全、低碳、經(jīng)濟(jì)“不可能三角”的多重約束。一是煤電要發(fā)揮兜底保障和靈活調(diào)節(jié)作用，為電力系統(tǒng)“雙高”態(tài)勢(shì)下核心技術(shù)突破贏得時(shí)間；二是煤電要穩(wěn)步減量低碳發(fā)展，為率先達(dá)峰和保證可再生能源穩(wěn)妥成為主力電源騰出空間；三是要嚴(yán)控全社會(huì)用電成本，防范轉(zhuǎn)型不當(dāng)引起的經(jīng)濟(jì)、金融、穩(wěn)定等風(fēng)險(xiǎn)。
在“不可能三角”中尋求煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)路徑的最優(yōu)解，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生和電力行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重大課題。目前業(yè)內(nèi)較多聚焦于新型煤電技術(shù)研究，對(duì)煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)路徑、實(shí)施措施和推進(jìn)節(jié)奏尚未形成系統(tǒng)性共識(shí)。本文以新型電力系統(tǒng)建設(shè)“三步走”為主軸，圍繞安全可靠、清潔低碳、柔性靈活、經(jīng)濟(jì)可行的轉(zhuǎn)型要求，從靈活性改造、低碳化轉(zhuǎn)型、安全有序退出等三個(gè)模塊切入，構(gòu)建了保守、中性、激進(jìn)三種情形模式，從中優(yōu)選煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)實(shí)施路徑，提出相應(yīng)的規(guī)劃措施和配套機(jī)制建議，進(jìn)而提出煤電產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型路徑和發(fā)展策略，為科學(xué)決策提供參考借鑒。
一、行業(yè)現(xiàn)狀及轉(zhuǎn)型要求
（一）行業(yè)現(xiàn)狀
一是容量結(jié)構(gòu)。截至2023年底，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量為29.2億千瓦，其中火電占比47.6%，約13.9億千瓦；水電占比14.4%，約4.2億千瓦；核電占比1.9%，約0.6億千瓦；風(fēng)電占比15.1%，約4.4億千瓦；太陽能占比20.9%，約6.1億千瓦。二是電量結(jié)構(gòu)。2023年，我國(guó)總發(fā)電量為9.46萬億千瓦時(shí)，其中火電占比66.3%，約6.27萬億千瓦時(shí)；水電占比13.6%，約1.29萬億千瓦時(shí)；核電占比4.6%，約0.43萬億千瓦時(shí)；風(fēng)電占比9.4%，約0.89萬億千瓦時(shí)；太陽能占比6.2%，約0.58萬億千瓦時(shí)。
總體看，當(dāng)前階段新能源裝機(jī)容量迅速增長(zhǎng)，但煤電仍占有最大份額，立足“以煤為主”的基本國(guó)情，煤電做為可靠調(diào)節(jié)和保障電源在未來較長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)都將發(fā)揮難以替代的基礎(chǔ)性作用。
（二）發(fā)展展望
2023年6月，國(guó)家能源局正式發(fā)布了《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》，明確新型電力系統(tǒng)“三步走”的發(fā)展階段，其中：當(dāng)前至2030年為加速轉(zhuǎn)型期，新能源逐步成為發(fā)電量增量主體，煤電仍是電力安全保障的“壓艙石”；2030年至2045年為總體形成期，新能源逐步成為裝機(jī)主體電源，煤電加速清潔低碳轉(zhuǎn)型；
2045年至2060年為鞏固完善期，新能源逐步成為發(fā)電量結(jié)構(gòu)主體電源，電能與氫能等二次能源深度融合利用。有研究推測(cè)，我國(guó)煤電裝機(jī)將在2025年達(dá)到峰值約13.6億千瓦，至2035年、2050年分別降至約9億千瓦、4億千瓦，至2060年煤電裝機(jī)容量占比將由當(dāng)前近50%降至9%，發(fā)電量占比將由當(dāng)前66%降至4%。
綜上，隨著新型電力系統(tǒng)“三步走”發(fā)展階段的確定，煤電即將進(jìn)入加速轉(zhuǎn)型期，煤電裝機(jī)容量及電量占比將顯著大幅降低，優(yōu)化發(fā)展高效、清潔、低碳和智能化煤電是能源轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略選擇。
（三）轉(zhuǎn)型要求
“雙碳”目標(biāo)下，新型煤電應(yīng)具備安全可靠、清潔低碳、柔性靈活、經(jīng)濟(jì)可行四個(gè)特征，這構(gòu)成了煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)路徑選擇的約束性條件，其中：
安全可靠是基本前提。要求強(qiáng)化煤電支撐保障能力，在新型儲(chǔ)能設(shè)施大規(guī)模投運(yùn)前保持適當(dāng)?shù)拿弘娧b機(jī)規(guī)模，滿足迎峰度夏和迎峰度冬最大負(fù)荷需要，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
清潔低碳是核心目標(biāo)。要求在煤電在裝機(jī)容量及發(fā)電量占比下降的同時(shí)，通過低碳、零碳、負(fù)碳等技術(shù)改造，逐步降低碳排放強(qiáng)度，確保電力系統(tǒng)碳排放總量達(dá)到“雙碳”目標(biāo)要求。
柔性靈活是重要支撐。要求提高煤電機(jī)組靈活性調(diào)節(jié)能力，適應(yīng)機(jī)組大開機(jī)方式、長(zhǎng)周期低負(fù)荷運(yùn)行、啟停調(diào)峰以及頻繁變負(fù)荷等工況要求，避免因自身原因?qū)е码娏?yīng)中斷或不穩(wěn)定。
經(jīng)濟(jì)可行是基礎(chǔ)保障。要求按照技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)可行的原則，優(yōu)化改造技術(shù)路線，強(qiáng)化經(jīng)濟(jì)成本控制，隨著新能源發(fā)電成本下降，合理把握煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)推進(jìn)節(jié)奏，保持終端用電成本總體穩(wěn)定。
煤電轉(zhuǎn)型升級(jí)路徑規(guī)劃是一個(gè)系統(tǒng)性工程，必須堅(jiān)持系統(tǒng)觀念，強(qiáng)化前瞻性思考、全局性謀劃、戰(zhàn)略性布局和整體性推進(jìn)。
二、技術(shù)路線與政策機(jī)制
機(jī)組靈活性改造是現(xiàn)階段最為有效的降碳手段，低碳化轉(zhuǎn)型是未來技術(shù)成熟大規(guī)模應(yīng)用的核心路線，科學(xué)有序的退出機(jī)制是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的基礎(chǔ)和保障。
（一）靈活性改造技術(shù)路線
截至2022年底，全國(guó)煤電累計(jì)完成靈活性改造規(guī)模2.57億千瓦，技術(shù)路線主要包括：鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)、鍋爐低負(fù)荷脫硝技術(shù)、熱電解耦技術(shù)、發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)、變負(fù)荷速率提升技術(shù)、發(fā)電機(jī)可靠性提升技術(shù)等。實(shí)施靈活性改造的機(jī)組調(diào)峰能力可達(dá)到額定負(fù)荷的20%-30%，但面臨改造成本投入較高、機(jī)組效率明顯下降、低負(fù)荷度電煤耗攀升、安全穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)加大等問題，同時(shí)在調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓能力、調(diào)節(jié)品質(zhì)和響應(yīng)速度方面還存在顯著差距。
一是當(dāng)前階段，煤電機(jī)組靈活性改造的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，長(zhǎng)周期深度調(diào)峰運(yùn)行對(duì)機(jī)組安全性、可靠性和壽命的影響未經(jīng)科學(xué)系統(tǒng)論證，確定靈活性改造目標(biāo)時(shí)不宜盲目激進(jìn)，改造后機(jī)組自調(diào)峰深度建議按不低于20%額定負(fù)荷控制。相較于追求更大幅度深調(diào)，推動(dòng)機(jī)組快速啟停技術(shù)取得突破有更明顯的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。
