王誌軒：四十年煤電脫胎換骨與新的曆史使命 2018-08-30 10:52:24
摘要：新中國成立以來，我國燃煤發電不論從(cong) 裝機容量比重還是發電量比重看，都處於(yu) 中國電力的絕對主導地位。
引言
新中國成立以來，我國燃煤發電不論從(cong) 裝機容量比重還是發電量比重看，都處於(yu) 中國電力的絕對主導地位。曆史實踐證明，煤電好則電力興(xing) ，煤電穩則電力強；煤電是支撐中國電力工業(ye) 體(ti) 係的“頂梁柱”，是保障電力係統安全可靠運行的“穩定器”。
自1978年改革開放四十年來，中國煤電行業(ye) 逐步得到全麵、快速發展。主要體(ti) 現在電力主體(ti) 設備全麵更新上、結構優(you) 化上、管理水平提升上；從(cong) 指標看，體(ti) 現在效率、可靠性、汙染排放強度及排放總量、碳排放強度、耗水強度、固體(ti) 廢物綜合利用率、發電成本等全麵改進上。中國燃煤發電係統已脫胎換骨成為(wei) 世界上規模最大的先進的燃煤發電係統。
近十多年來，隨著全球以可再生能源替代傳(chuan) 統能源等低碳發展為(wei) 特征的能源轉型和以“大雲(yun) 物移智”為(wei) 特征的技術革命急速而至，對中國以傳(chuan) 統先進性為(wei) 特征的煤電係統和電力係統帶來巨大衝(chong) 擊。一方麵我國順勢而為(wei) ，奔上了能源轉型之路，新能源發展風起雲(yun) 湧，但風電、光伏電能消納問題及補貼問題嚴(yan) 重。另一方麵，由於(yu) 電力係統適應新能源發展的係統調節能力不足，靈活性電源嚴(yan) 重缺乏，使煤電成了調峰主力；同時，受各種因素的影響，煤電利用率和負荷率下降、煤電企業(ye) 虧(kui) 損嚴(yan) 重。煤電行業(ye) 遇到了前所未有的挑戰。
一、改革開放四十年煤電脫胎換骨
1 電力總量大幅度增加，電力結構由水、火二元向多元方向轉變
1978～2017年，我國電力裝機容量及發電量分別從(cong) 5712萬(wan) 千瓦、2566億(yi) 千瓦時提高至17.77億(yi) 千瓦、6.42萬(wan) 億(yi) 千瓦時，分別提高了30倍、24倍，解決(jue) 了長期以來的電力短缺問題。
1978～2010年，我國火電發電裝機和發電量長期占比分別在68%～76%、75%～83%之間波動（我國公布的統計資料是火電而未分煤電，據分析，煤電占火電的比重約為(wei) 90%～95%，因此一般將火電數據近似為(wei) 煤電數據），其餘(yu) 幾乎全為(wei) 水電。在改革開放初期，核電、風電、太陽能發電基本為(wei) 零。核電發電裝機和發電量到2017年達到3582萬(wan) 千瓦、2481億(yi) 千瓦時。從(cong) “十一五”開始，風電、太陽能發電超高速發展，2005～2017年的十二年間，並網風電和太陽能發電裝機容量從(cong) 105.6萬(wan) 千瓦提高至29267萬(wan) 千瓦（並網風電16325萬(wan) 千瓦、並網太陽能12942萬(wan) 千瓦），提高了276倍；發電量由16.4億(yi) 千瓦時提高到4200億(yi) 千瓦時（並網風電3034億(yi) 千瓦時、並網太陽能1166億(yi) 千瓦時），提高了255倍。1978年我國非化石能源發電量即水電發電量比重為(wei) 17.4%，到2017年水電、核電、並網風電和太陽能發電等非化石能源發電量比重為(wei) 30.3%。火電發電裝機與(yu) 發電量也分別由1978年的約69.7%、82.6%，到2010年73.4%、80.8%，下降到2017年的61.2%（煤電55.2%）、71%（煤電64.7%）；在火電機組中供熱機組的比重不斷提高，由2005年的14.2%提高至2016年的37.0%，由此可見煤電仍占主導地位。
2 燃煤發電設備更新換代，能效水平進入世界先進行列
我國煤電超超臨(lin) 界機組在單機容量、蒸汽參數、機組效率、供電煤耗等方麵均達到世界先進水平。百萬(wan) 千瓦級超超臨(lin) 界空冷機組、示範電站60萬(wan) 千瓦超臨(lin) 界循環流化床機組已經達到世界領先水平。在役機組廣泛通過汽輪機通流改造、煙氣餘(yu) 熱深度利用改造、優(you) 化輔機改造、機組運行方式優(you) 化等，使機組的技術水平不斷提高。
改革開放初期，我國隻有少數20萬(wan) 千瓦機組，而目前已形成以30萬(wan) 千瓦、60萬(wan) 千瓦、100萬(wan) 千瓦的大型國產(chan) 發電機組為(wei) 主力機組的發電係統。單機30萬(wan) 千瓦及以上火電機組比例由1995年的27.8%增長至2017年的80%以上，60萬(wan) 千瓦及以上火電機組容量所占比重達到44.7%。2006年年底，我國首台100萬(wan) 千瓦級煤電機組才投運，到2017年達到了103台。
2017年全國6000千瓦及以上火電機組供電煤耗309克/千瓦時，比1978年的471克/千瓦時下降了162克/千瓦時。單位發電量耗水量由2000年的4.1千克/千瓦時降至2017年的1.25千克/千瓦時，降幅近70%。與(yu) 世界主要煤電國家相比，在不考慮負荷因素影響下，我國煤電效率與(yu) 日本基本持平，總體(ti) 上優(you) 於(yu) 德國、美國。
3 煤電汙染控製技術及設備不斷升級，固體(ti) 廢物綜合利用領域不斷拓寬
大氣汙染物治理方麵：在煙塵（顆粒物）治理上，改革開放初期，電廠鍋爐煙氣平均除塵器效率約85%，上世紀90年代中期約95%，2000年達到約98%，2010年達到約99.2%，目前達到99.95%左右。在二氧化硫排放控製上，上世紀90年代由個(ge) 別煤電機組建設同步引進國外煙氣脫硫設備及技術，到2005年左右廣泛引進脫硫技術開始大規模建設煙氣脫硫裝置，目前脫硫裝置已全麵覆蓋煤電機組，平均脫硫綜合效率已達98%左右。在氮氧化物排放控製上，上世紀80年代中後期引進低氮燃燒技術，並在90年代初新建30萬(wan) 千瓦及以上煤電機組全麵采用；2003年前後通過新建項目從(cong) 國外引進了煙氣脫硝技術，“十一五”以大量引進、消化吸收再創新、國產(chan) 化煙氣脫硝技術設備為(wei) 主導輔之以自主創新，加快了煙塵脫硝工程應用進程；“十二五”開始大規模建造煙氣脫硝裝置，目前，煙氣脫硝已全覆蓋常規燃煤機組。
廢水治理方麵：在上世紀80年代初期就開始解決(jue) 曆史上一些燃煤電廠沒有建設灰場、灰渣經水力除灰後排放到江河湖海的問題，如1979年有1028萬(wan) 噸渣排到江河，經過十幾年的努力，到1995年底原電力部直屬電廠全部停止向江河排灰。同時，燃煤電廠逐步普遍采用廢水回收利用、梯級利用、改造水力輸灰為(wei) 氣力輸灰、提高循環水濃縮倍率等方式減少排水量。我國在火電廠用水優(you) 化設計、循環水高濃縮倍率水處理技術、超濾反滲透的應用邊界拓展、高鹽濃縮性廢水處理等方麵已經走在世界前列。
固廢綜合利用方麵：燃煤電廠固體(ti) 廢物主要為(wei) 粉煤灰與(yu) 脫硫石膏。我國粉煤灰已廣泛應用於(yu) 水泥、加氣混凝土、陶粒、砂漿等生產(chan) 建築材料，路麵基層、水泥混凝土路麵等生產(chan) 築路材料，回填礦坑、農(nong) 業(ye) 利用，以及提取漂珠等高附價(jia) 值利用方麵。“十一五”以來，隨著電煤消費量的提高和脫硫裝置的普遍應用，脫硫石膏產(chan) 量不斷增加，綜合利用途徑也不斷拓寬，現已廣泛應用於(yu) 水泥緩凝劑、石膏建材、改良土壤、回填路基材料等。2017年，全國燃煤電廠產(chan) 生粉煤灰約5.1億(yi) 噸，綜合利用率約72%；產(chan) 生脫硫石膏約7550萬(wan) 噸，綜合利用率約75%。
4 煤電單位發電量汙染物排放強度持續降低，汙染物排放總量得到強力控製
通過結構電力調整、提高機組技術水平、實施節能減排建（改）造工程、提高運行優(you) 化管理水平等綜合措施，中國煤電汙染物排放強度不斷下降、總量得到強力控製，已不是造成環境汙染的主要因素。
從(cong) 大氣汙染物控製來看，2017年與(yu) 1978年相比，單位發電量煤電煙塵（顆粒物）、二氧化硫、氮氧化物排放量，分別為(wei) 由約26、10、3.6克/千瓦時（1978年數據由作者估算得出），下降到0.06、0.26和0.25克/千瓦時。煤電煙塵排放量由1978年約600萬(wan) 噸，降至2017年的26萬(wan) 噸左右，下降了近96%；二氧化硫排放量由2006年峰值1350萬(wan) 噸，降至2017年的120萬(wan) 噸左右，比峰值下降了91%；氮氧化物排放量由2011年峰值1000萬(wan) 噸左右，降至2017年的114萬(wan) 噸左右，比峰值下降了近89%。
低碳電力發展方麵，通過電力結構調整、技術進步、管理優(you) 化等措施，電力碳排放強度明顯下降。據筆者估算，1978年生產(chan) 1千瓦時電能，火電碳排放強度與(yu) 全電力碳排放強度分別約為(wei) 1312克/千瓦時（以二氧化碳計）和1083克/千瓦時，2017年降低到843克/千瓦時和598克/千瓦時，分別降低了35.7%、44.8%。
廢水控製方麵，2000年火電行業(ye) 廢水排放量為(wei) 15.3億(yi) 噸，2005年達到頂峰約20.2億(yi) 噸，2017年降至2.7億(yi) 噸，較峰值下降了86.6%。火電行業(ye) 單位發電量廢水排放量由2000年的1.38千克/千瓦時降至2017年的0.06千克/千瓦時，降低95.7%。
5 電力工業(ye) 發展的內(nei) 在需求，改革開放的時代背景，政府強製性手段與(yu) 激勵機製相結合，共同推動了中國煤電脫胎換骨
保障電力充足供給及安全、高效、清潔發展，是電力工業(ye) 發展的內(nei) 在需求。正是改革開放，開拓了利用外資、內(nei) 資辦電的渠道；擴大了引進先進技術和設備的空間，通過對技術、設備引進、消化、吸收、再創新，加快實現技術及裝備國產(chan) 化；通過“走出去、請進來”學習(xi) 國際先進管理經驗，極大促進了電廠科學管理水平的提高。從(cong) 政策和體(ti) 製上看，在國家強製性節能、環保政策為(wei) 主導，輔之以激勵、引導政策的雙重作用下，在電力行業(ye) 國企占絕對優(you) 勢地位、中央發電企業(ye) 約占半壁江山的情況下，電力企業(ye) 嚴(yan) 格、快速貫徹節能環保要求，加快了中國燃煤電廠汙染控製和清潔生產(chan) 進程。
在改革開放初期，燃煤電廠汙染排放約束主要是1973年年底由國家計委、基建委、衛生部聯合頒布的《工業(ye) “三廢”排放試行標準》中對“電站”煙囪排放的二氧化硫和煙塵的要求。上世紀80年代中期，在“老帳逐步還清，不再欠新賬”的環保指導思想下，煤電機組通過“以大代小”“以新代老”等方式，消減汙染物排放，以及實現行業(ye) 主管部門汙染防治計劃目標。在2000年以後，隨著政府機構改革、環保管理強化以及電力體(ti) 製改革的不斷推進，環保要求更多地體(ti) 現在國家新環保目標、新環保部門、新行業(ye) 管理部門的新政策體(ti) 係上。如五年規劃綱要體(ti) 係，黨(dang) 中央、國務院關(guan) 於(yu) 生態文明建設的“意見”、大氣、水、土壤治理等“行動計劃”（簡稱“氣十條”“水十條”“土十條”），以及各級政府部門節能減排“文件”要求，此外還有國資委、中央企業(ye) 的自我加壓等。其中，強製性、半強製性手段包括：項目準入、淘汰落後產(chan) 能要求、汙染物排放總量控製、排放標準、能耗水耗限額控製、環境影響評價(jia) 、節能評估、清潔生產(chan) 審核等。激勵性、半激勵性手段有財政補貼、稅收優(you) 惠、價(jia) 格等政策。在二氧化碳排放控製方麵，除了節能要求不斷強化外，近年來對電力行業(ye) 二氧化碳控製還提出了針對性要求，如國家頒布了“控製溫室氣體(ti) 排放工作方案”提出“大型發電集團每千瓦時供電二氧化碳排放控製在550克以內(nei) ”、以及《電力發展“十三五”規劃》提出“到2020年燃煤機組每千瓦時供電的二氧化碳排放強度下降到865克”。在水效政策方麵，主要有取水許可、水資源費征收、計劃用水管理和水資源開發利用控製、用水效率控製、水功能區限製納汙“三條紅線”控製等。
在政策支持上，如通過提高環保電價(jia) ，使環保成本傳(chuan) 遞到電力用戶是最重要、最有效、最根本的措施。目前，燃煤電廠脫硫、脫硝、除塵設施建設及達到要求的電廠，上網電價(jia) 每千瓦時平均提高了約0.027元人民幣，現役機組超低排放電價(jia) 每千瓦時一般再提高0.01元。
二、履霜堅冰，煤電要承擔起支撐能源轉型的新曆史使命
1 煤電當前及麵向未來的問題與(yu) 挑戰
一是煤電運矛盾、煤電與(yu) 新能源和電網矛盾尖銳而具有長期性。煤電與(yu) 煤炭是天生唇齒相依的行業(ye) ，但我國的電煤供應與(yu) 美國、德國、日本等國家的電煤供應的長期性、穩定性相比有巨大反差。我國電煤供應在數量、價(jia) 格、質量、運輸上，長期以來未形成穩定、良性競爭(zheng) 關(guan) 係，煤電矛盾起伏、尖銳，造成煤企、電企交替困難或雙方困難，煤電運矛盾是能源發展中最複雜、難解的矛盾之一。近年來，煤價(jia) 總體(ti) 在高位運行，但“煤電價(jia) 格聯動”未能及時啟動，成為(wei) 煤電企業(ye) 虧(kui) 損的重要原因。煤電矛盾雖然反映在煤企、電企及運輸企業(ye) 身上，但根子卻紮在市場機製與(yu) 政府作用的矛盾上，紮在中央企業(ye) 和地方企業(ye) 、中央政府與(yu) 地方政府以及地方政府之間的矛盾上。煤電與(yu) 新能源發展以及電網的矛盾是也電力工業(ye) 發展的基本矛盾之一，具有客觀性、係統性、長期性。體(ti) 現在建設、生產(chan) 和經營活動中，是新能源替代煤電所帶來的傳(chuan) 統電力係統運行規律變化和利益關(guan) 係調整中的矛盾，是共同電力用戶下，發電企業(ye) 間在發展速度、布局、輔助服務責任、效益分配上的矛盾，總之，其核心是利益矛盾，不是能源道德問題。
二是煤電經濟、環境、社會(hui) 效益有效發揮不足。我國煤電機組雖正值年青體(ti) 壯之時，但設備利用率、負荷率不足，存在有力使不出、大馬拉小車的情況，經濟效益、社會(hui) 效率都受到嚴(yan) 重影響。在回歸電力商品屬性的電力體(ti) 製改革中，由於(yu) 初期市場機製設計不完善，在大用戶直購電、市場電量的爭(zheng) 奪中，明顯低於(yu) 發電成本的惡性競爭(zheng) 方式，使已經大麵積虧(kui) 損的煤電企業(ye) 不斷飲鴆止渴，進一步擴大虧(kui) 損麵和虧(kui) 損深度。
三是煤電節能減排的壓力不減。電力工業(ye) 每年轉化了20億(yi) 噸左右的煤炭，如此大的用量必然是各級政府汙染排放監管的重點。盡管對企業(ye) 環保要求持續趨嚴(yan) ，短短十年汙染治理設施幾乎處於(yu) 不停頓的改造之中，能效、水效水平、綜合利用水平、常規汙染物排放強度已是世界先進甚至領先水平，但是對煤電繼續強化清潔生產(chan) 和監管要求的趨勢不會(hui) 改變，企業(ye) 環保社會(hui) 責任的壓力、運行維護的工作壓力將持續存在。
四是煤電高碳電力的帽子難摘。煤電是高碳電力的特性與(yu) 生俱來，雖然單位發電量碳排放強度持續下降，但減排空間越來越小，二氧化碳排放總量會(hui) 隨著煤電總量的增長繼續增長一段時間。由於(yu) 煤電機組平均年齡小，碳鎖定效應明顯，會(hui) 成為(wei) 中國能源電力轉型的關(guan) 鍵問題。對企業(ye) 長期發展而言，二氧化碳高排放的煤電就是煤電生產(chan) 和發展的“死穴”，而成本不斷降低的可再生能源電力就是打擊“死穴”的拳頭。即使煤電常規汙染物排放再低甚至趨近為(wei) 零——對環境質量改變已無實質性意義(yi) ，但也遮不住高碳排放的本色；而今天越新、越大的燃煤電廠，在明天會(hui) 因其高碳性反而會(hui) 逐步變為(wei) 發展的“包袱”。
因此，年青、先進、龐大的中國燃煤發電係統，在能源轉型道路上既要承擔支撐能源轉型的新曆史使命，又要經曆“履霜堅冰”的艱辛，隻有精準定位，揚長避短，才能功德圓滿。
2 煤電在新曆史使命中的任務及要求
一是煤電在近中期要繼續發揮好電力、電量的主體(ti) 作用。持續降低煤炭在能源結構中的比重，大幅提高非化石能源比重，使清潔能源基本滿足未來新增能源需求，實現單位國內(nei) 生產(chan) 總值碳排放量不斷下降，是我國能源轉型的戰略取向之一。隨著可再生能源的發展，煤電的主體(ti) 地位最終將被取代，但當前乃至二三十年內(nei) 煤電仍是提供電力、電量的主體(ti) 。
二是因地製宜、適當開展提高煤電機組靈活性調節性能的改造。不論從(cong) 當前解決(jue) 矛盾的需要看，還是從(cong) 發展趨勢看，煤電機組要提高靈活性運行性能，使煤電機組能夠更為(wei) 靈活應對電力調峰問題，促進其他可再生能源的利用，煤電也將逐步轉變為(wei) 提供可靠容量與(yu) 電量的靈活性調節型電源。但是要充分注意的是，煤電機組靈活性改造並不是煤電自身的需要，而是從(cong) 能源係統、電力係統整體(ti) 最優(you) 的角度考慮的一種不得已方案，是為(wei) 補救不合理的電源結構以及電源、電網不配套、運行難協調的一種措施，而不應當成為(wei) 一種常態。因此，改造方案應有其嚴(yan) 格的條件限製，要有前瞻性眼光和係統性考慮，具體(ti) 方案必須因地製宜，充分論證，技術措施與(yu) 政策措施相配套，防止“一刀切”。
三是燃煤發電技術繼續在清潔、低碳、高效、安全的基礎上向適應性方麵發展。一方麵，煤電繼續以高效超超臨(lin) 界技術和更低的汙染排放技術為(wei) 主攻方向，以二次再熱超超臨(lin) 界燃煤技術、超超臨(lin) 界機組的高低位錯落布置技術、650攝氏度蒸汽參數甚至更高溫度參數的機組技術、以汙染物聯合、係統治理技術為(wei) 主要研發示範重點；另一方麵，根據煤電作用定位發生變化以及“走出去”需求，應從(cong) 能源電力係統優(you) 化上、區域和產(chan) 業(ye) 循環經濟需求上、用戶個(ge) 性化需要上，在新建或改造煤電機組時，有針對性地選擇或定製機組形式（多聯產(chan) 還是發電）、規模、參數和設備運行年限。不能片麵、極端追求高參數、大容量和高效率、低排放的普遍性目標，更不能“一刀切”禁止煤電發展。
四是汙染治理和綜合利用措施要向精準、協同的方向拓展。預計到2020年，煤電排放到大氣中的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物三項汙染物年排放總量會(hui) 進一步降至200萬(wan) 噸以下，而且以後不會(hui) 再升高。煤電對霧霾的平均影響份額可以達到國際先進的環境質量標準10%以內(nei) 。隨著排放標準製及環保要求提高，要真正落實以環境質量需求為(wei) 導向（而不是以嚴(yan) 為(wei) 導向）的措施。要高度重視機組調節性能變化對汙染控製措施的影響、汙染控製設備穩定性可靠性經濟性和低碳要求之間的協調、一次汙染物與(yu) 二次汙染物控製協調、高架點源汙染控製與(yu) 無組源汙染源控製協調、固體(ti) 廢物持續大比例和高附加值利用等問題。
五是煤電要發揮好調整煤炭消費結構作用，促進全社會(hui) 煤炭汙染問題解決(jue) 。全球電煤占煤炭消費的比重平均約56%，美國、澳大利亞(ya) 在90%以上，德國、加拿大、英國等在70%～80%之間，而我國約占50%左右，要持續提高電煤比重。同時要注意，提高電煤比重並不意味著提高煤炭在能源中的比重。
六是要讓煤電有合理的、承擔曆史使命的經營環境，高度防範煤電生產(chan) 經營困境演變為(wei) 係統性風險。一個(ge) 長期、全麵、深度虧(kui) 損的煤電行業(ye) ，一個(ge) 被過早唱衰的支柱性行業(ye) ，一個(ge) 靠改造設備性能、拚設備壽命、飲鴆止渴維持生產(chan) 和員工穩定的行業(ye) ，不僅(jin) 支撐不了能源電力加快轉型，而且會(hui) 成為(wei) 電力、能源、經濟運行中的嚴(yan) 重風險。
結語
煤電新曆史使命是國情使然、規律使然。能源轉型是曆史必然，中國煤電支撐能源轉型也是曆史必然，但轉型的道路是長期的、艱巨的、曲折的。如果我國不是一個(ge) 將能源安全要求建立在14億(yi) 人口基礎上的大國而隻是一個(ge) 人口小國，如果我國的能源資源不是以煤炭為(wei) 主且煤炭產(chan) 業(ye) 與(yu) 其他產(chan) 業(ye) 有著千絲(si) 萬(wan) 縷的聯係，如果我國煤電係統同美國、英國一樣是由平均運行了四十年左右燃煤電廠所構成（現在還有55歲的燃煤電廠在運行）而不是現在隻是十年左右的燃煤電廠所構成，如果我們(men) 沒有在煤炭、煤電產(chan) 業(ye) 中沉澱大量的資本，如果我們(men) 的電力係統不是建立在以煤電為(wei) 主體(ti) 的基礎上且電網承擔著“西電東(dong) 送”等大範圍資源優(you) 化配置的任務，如果……如果我們(men) 不是在一張剛完成的、絢麗(li) 多彩的能源新圖畫上再添色彩，而是在一張白紙上畫畫或者是棄舊圖新，那麽(me) 我們(men) 就可以自豪地、高調地向全世界宣布，我國煤電正在壽終正寢。中國能源轉型之難就難在我們(men) 不能把能源轉型簡單地理解為(wei) 用一種能源勇往直前地去替代另一種能源，而是價(jia) 值導向、因地製宜、多源協同、係統優(you) 化。能源電力轉型成功如春蠶破殼，煤電猶如蠶繭之殼，不能時機未到繭殼先破！
原文首發於(yu) 《能源情報研究》2018年8月
作者係中國電力企業(ye) 聯合會(hui) 專(zhuan) 職副理事長
