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煤電產(chǎn)業(yè)應(yīng)盡快為中國(guó)“2060年前碳中和”目標(biāo)做出調(diào)整

華夏能源網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2020-10-27 11:58:16  作者:李丹青

  中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平近期在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上正式宣布,中國(guó)將提高《巴黎協(xié)定》下的國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到碳排放峰值,努力爭(zhēng)取2060前實(shí)現(xiàn)碳中和。這意味著,中國(guó)將在未來(lái)十年全面實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的深度低碳轉(zhuǎn)型。

  要實(shí)現(xiàn)深度低碳轉(zhuǎn)型,就必須從根本上解決可再生能源與傳統(tǒng)煤電在電力系統(tǒng)中的矛盾?!赌茉窗l(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出,中國(guó)的能源系統(tǒng)應(yīng)向著清潔低碳、安全高效的方向積極轉(zhuǎn)型。

  截至2019年底,全國(guó)非化石能源發(fā)電量為2.39萬(wàn)億千瓦時(shí),占全國(guó)發(fā)電量的32.6%,實(shí)現(xiàn)2030年非化石能源發(fā)電量占比50%的目標(biāo)已過(guò)半程。而即使是在2020年新冠疫情的壓力下,中央政府也沒有松懈綠色復(fù)蘇和轉(zhuǎn)型的決心,今年上半年風(fēng)電和光伏的發(fā)電量分別同比逆勢(shì)增長(zhǎng)了6.8%和9.1%。在已提前實(shí)現(xiàn)了“十三五”可再生能源裝機(jī)目標(biāo)之際,今年6月,國(guó)家發(fā)改委和能源局進(jìn)一步提高了目標(biāo),計(jì)劃今年內(nèi)風(fēng)電和光伏發(fā)電裝機(jī)均達(dá)到240吉瓦左右。

  然而,當(dāng)下這場(chǎng)“風(fēng)光無(wú)限好”的綠色低碳轉(zhuǎn)型,也對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力,即如何經(jīng)濟(jì)地調(diào)用各類靈活性資源以保持電力供需動(dòng)態(tài)平衡、應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)的波動(dòng)性和不確定性,提出了更高的要求。

  目前,中國(guó)以煤電為主的電力系統(tǒng)靈活性嚴(yán)重不足,電力系統(tǒng)的僵化導(dǎo)致了棄風(fēng)、棄光問(wèn)題的出現(xiàn)。2011-2019年,中國(guó)的棄風(fēng)和棄光率一度高達(dá)17.1%和10.5%,造成了大量發(fā)電資源的浪費(fèi)。2016-2018年間,中國(guó)棄風(fēng)和棄光電量共計(jì)1389億千瓦時(shí) ,相當(dāng)于約3000萬(wàn)千瓦煤電廠的發(fā)電量。

  由此可見,一方面可再生能源的發(fā)展正在穩(wěn)步加速,向著“2030年非化石能源發(fā)電量占比50%”的國(guó)家中長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略目標(biāo)邁進(jìn);另一方面,在全國(guó)非化石能源發(fā)電量占比32.6%情況下,就已經(jīng)普遍面臨并網(wǎng)難、消納難、調(diào)度難等問(wèn)題,這說(shuō)明中國(guó)以煤電為主的電力系統(tǒng)還沒有為可再生能源的有效接入做好轉(zhuǎn)型準(zhǔn)備。面向高比例可再生能源發(fā)展的新時(shí)代,煤電在中長(zhǎng)期的能源低碳轉(zhuǎn)型中應(yīng)如何定位將成為關(guān)鍵。

  靈活調(diào)節(jié)電源能力不足:15%的理想狀態(tài) v.s 6%的現(xiàn)實(shí)瓶頸

  雖然可再生能源項(xiàng)目投資監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制、全額保障性收購(gòu)以及可再生能源電力交易等政策使2019年的棄風(fēng)和棄光現(xiàn)象明顯改善,但隨著可再生能源出力占比的逐步提高,系統(tǒng)凈負(fù)荷波動(dòng)增大,未來(lái)單純依靠火電和抽水蓄能的調(diào)節(jié)容量和調(diào)節(jié)能力無(wú)法滿足系統(tǒng)安全運(yùn)行的靈活性要求。既有電力系統(tǒng)與高比例可再生能源發(fā)展之間存在不匹配性,電力系統(tǒng)靈活性不足制約可再生能源消納的問(wèn)題尚未得到根本性解決。

  中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)于2019年12月發(fā)布的《煤電機(jī)組靈活性運(yùn)行政策研究》也指出了中國(guó)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足的現(xiàn)狀。“我國(guó)發(fā)電裝機(jī)以煤電為主,抽水蓄能、燃?xì)獍l(fā)電等靈活調(diào)節(jié)電源裝機(jī)占比不到6%,‘三北’地區(qū)新能源富集,風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)分別占全國(guó)的72%、61%,但靈活調(diào)節(jié)電源不足3%,調(diào)節(jié)能力先天不足。比較而言,歐美等國(guó)靈活電源比重較高,西班牙、德國(guó)、美國(guó)占比分別為34%、18%、49%。”

  中國(guó)工程院院士黃其勵(lì)早前在接受記者采訪時(shí)也曾指出,在電力系統(tǒng)中,靈活調(diào)峰電源至少要達(dá)到總裝機(jī)的10%-15%??紤]到中國(guó)靈活性電源占比還不到6%的現(xiàn)實(shí),電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力不足已成為中國(guó)能源轉(zhuǎn)型的主要瓶頸之一,特別是在可再生能源持續(xù)高速發(fā)展的新形勢(shì)之下,大幅提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力已迫在眉睫。

  為提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性、適應(yīng)性,破解新能源消納難題,《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出,全面推動(dòng)煤電機(jī)組靈活性改造,“十三五”期間計(jì)劃完成2.2億千瓦的煤電機(jī)組靈活性改造目標(biāo)。但今年5月份國(guó)家電網(wǎng)發(fā)布的《國(guó)家電網(wǎng)有限公司服務(wù)新能源發(fā)展報(bào)告2020》顯示,截至2019年底,我國(guó)累計(jì)推動(dòng)完成煤電靈活性改造約5775萬(wàn)千瓦,改造完成度僅為“十三五”改造目標(biāo)的1/4左右。

  煤電靈活性存在局限性,無(wú)法實(shí)現(xiàn)高比例可再生能源發(fā)展

  除了改造進(jìn)度緩慢以外,由于煤電機(jī)組自身發(fā)電技術(shù)的限制,其最低出力水平存在瓶頸。通過(guò)熱電解耦、低壓穩(wěn)燃等技術(shù)改造雖然可以將煤電機(jī)組的最小穩(wěn)定出力降至20%~30%的額定容量,但其增減出力的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)、爬坡速率較慢,難以充分滿足系統(tǒng)靈活性的需求。同時(shí),低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、頻繁啟停也增加了煤電機(jī)組的損耗,降低機(jī)組壽命,增加運(yùn)營(yíng)成本。煤電機(jī)組在低負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也將增加氮氧化物的排放,造成環(huán)境影響。這些負(fù)面影響都將使煤電機(jī)組靈活性改造的長(zhǎng)遠(yuǎn)作用受限,甚至?xí)Ц唠娏ο到y(tǒng)的總體供電成本,不利于電力系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型。

  國(guó)網(wǎng)能源研究院有限公司副院長(zhǎng)蔣莉萍在此前接受采訪時(shí)也曾提到,煤電靈活性改造之后機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行在設(shè)計(jì)工況之外,機(jī)組能效降低,煤耗率上升,同時(shí)頻繁啟停造成的機(jī)械損傷加大,技改投入的成本是巨大的。

  同時(shí),中國(guó)要在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,必然要在電力體系中發(fā)展高比例的可再生能源,這就需要控制煤電的裝機(jī)規(guī)模,并隨著可再生能源、電網(wǎng)、儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展而逐步在電力行業(yè)中淘汰煤電。當(dāng)下,中國(guó)以煤電為主的電力系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力嚴(yán)重不足,無(wú)法適應(yīng)未來(lái)可再生能源裝機(jī)占比逐年上升的趨勢(shì),限制了可再生能源的出力。從中長(zhǎng)期來(lái)看,由于煤電的靈活性在技術(shù)、成本投入和環(huán)境影響等方面存在局限性,繼續(xù)增加煤電裝機(jī)將會(huì)使電力系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力進(jìn)一步惡化,不利于高比例可再生能源的消納,也不利于中國(guó)在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的減排目標(biāo)。

  煤電產(chǎn)業(yè)應(yīng)為中長(zhǎng)期的能源低碳轉(zhuǎn)型需求做出調(diào)整

  提升電力系統(tǒng)的靈活性和調(diào)節(jié)能力并非只有煤電靈活性改造一條出路。電力發(fā)展“十四五”規(guī)劃應(yīng)該在系統(tǒng)規(guī)劃層面,協(xié)調(diào)優(yōu)化“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”各類型靈活性資源,充分挖掘現(xiàn)有靈活性資源的潛力,包括增加儲(chǔ)能設(shè)施、提高現(xiàn)有輸電通道的利用率,并通過(guò)電價(jià)引導(dǎo)電力需求側(cè)的負(fù)荷特性,實(shí)現(xiàn)更好的用戶側(cè)靈活性調(diào)節(jié)和“削峰填谷”效果,有效支撐可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用,促進(jìn)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”深度互動(dòng),保障能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)的高效可靠,提升電網(wǎng)運(yùn)行水平,從而創(chuàng)建一個(gè)有利于中長(zhǎng)期可再生能源發(fā)展的、高靈活性的電力系統(tǒng)。

  “十四五”是決定2030年碳排放達(dá)峰和50%非化石能源發(fā)電量占比目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵時(shí)期。在未來(lái)五年,煤電產(chǎn)業(yè)應(yīng)及時(shí)做出調(diào)整,嚴(yán)格控制新增煤電裝機(jī)規(guī)模,充分發(fā)揮現(xiàn)有存量煤電機(jī)組的靈活性潛力。在對(duì)現(xiàn)有煤電機(jī)組進(jìn)行必要的靈活性改造的同時(shí),降低煤電在電力系統(tǒng)中的裝機(jī)比例,為未來(lái)高比例的可再生能源的電力體系奠定基礎(chǔ),支持中國(guó)中長(zhǎng)期的能源低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)程和應(yīng)對(duì)氣候變化的努力。(作者系綠色和平氣候與能源項(xiàng)目主任)

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