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林伯强:目前煤电装机增长是“煤电”与“缺电”选择的最优解︱能源思考

发布日期:2024-05-06 19:48    点击次数:59

2021年4月,中国提出严控煤电项目,“十四五”时期严控煤炭消费增长,“十五五”时期逐步减少煤炭消费。2023年,我国面临能源价格高涨、极端高温干旱天气频发等多个挑战,对我国能源供给造成严重威胁。而在经历多年的压缩、淘汰落后产能后,煤电迎来新一轮的项目建设热潮。针对中国煤电装机从压减到反弹,外界有许多批评声音。但是,化石能源的退出必须建立在清洁能源安全可靠替代的基础上。按照当前我国低碳转型的形势来看,短中期内依旧难以彻底摆脱对于煤电的依赖。为了兼顾能源成本和能源安全,我国的能源和电力消费结构依然会以煤炭为主。总结来说,目前我国煤电装机增长是“煤电”和“缺电”选择的最优解。

当前我国煤电仍然呈现增长态势

1.电力需求快速上涨。

虽然风电、光伏的装机量大,但发电的增量较小,如果煤电不增长,我国将面临缺电。从电力需求侧来看,2023年1~10月的全社会用电量同比增长5.8%。供给方面,2023年我国风电光伏发电量占全社会用电量的14%左右,增速可以达到20%左右,由此风电光伏发电可以满足全社会用电量增长的2.8%,还有3%的缺口。从发电端来看,我国水电开发潜力受限,且水电核电增长周期长,难以在短期贡献较大的电力增量。所以,电力需求缺口还是要依靠煤电来满足,否则将面临严重的缺电。因此,从现实情况来看,煤电在保障能源安全、稳定电力供给方面仍有重要意义。短中期内,我国电力需求将持续增长,煤电将继续扮演保障电力安全的“压舱石”角色。

随着风电、光伏等不稳定电源的增加,煤电将转型为灵活电源,继续保证电力系统安全运行。“双碳”目标下,电力供给将由传统能源向清洁能源转变。风电和光伏将成为未来电力系统的主力。由于发电方式受气象因素影响较大,风电、光伏的出力曲线往往呈现较大的波动。目前,风电、光伏的发电占比较低,其波动性产生的影响还较小,可以通过调节电力系统进行消纳弥补。然而,未来随着风电、光伏成为主力,电力系统将面临极大的不稳定扰动。与此同时,随着电力需求的不断增长,需求侧的负荷波动也可能进一步加剧风险。而煤电的调节作用能够避免电力供给波动,其作为灵活电源或者备份电力可以确保电力系统安全稳定运行。

当前,降低碳排放更应该关注煤电的发电量,而不仅是煤电装机量。从趋势来看,煤电的利用小时数一直在逐步下降。在高峰时期,煤电运行小时数接近6000小时,目前大致降至4000多小时左右,未来这种下降趋势还会继续保持。因此,即使煤电装机总量略有增加,只要运行小时数保持合理的下降趋势,对于实现碳达峰目标不会产生太大阻碍。而且,煤电装机新增还能够保证电力系统的稳定性,帮助可再生能源更稳定地并网发电。“双碳”目标下,电力供给将由传统能源向清洁能源转变。

2.极端天气频发,清洁能源出力堪忧,无法保证电力稳定供应。

由于发电方式受气象因素影响较大,风电、光伏的出力曲线往往呈现较大的波动,电力系统不稳定性随之提升。而气候变化导致的极端天气频发,不稳定的气象条件将会进一步加大风电、光伏出力的不稳定性。与此同时,随着电力需求的不断增长,需求侧的负荷波动也可能进一步加剧供需不平衡的风险。而煤电的调节作用能够避免电力供给波动。未来,煤电利用小时数下降可以推动电力供应结构转型,加快煤电机组转为灵活电源、备份电源,继续保证电力系统安全运行。

2021年和2022年,四川、云南等水电大省遭遇了“缺电潮”,严重影响了社会经济正常运转。夏季高温时期,西南地区降水量明显减少,主要流域水量急剧降低,导致水力发电出力大幅下降。同时,极端高温引发高峰时期的负荷激增,居民电力需求屡创新高。在极端天气频发情况下,特别是冬夏两季以及台风等特殊天气时段,水电、风电、光伏都可能面临“失灵”的情况,而如果进一步考虑需求端的高峰压力,电力系统将处于极不稳定的状态。因此,煤电的适当增加成为避免极端情况下出现缺电的解决方案。

3.煤电是支持目前风电光伏高速增长的重要力量。

我国实现碳达峰目标需要清洁能源增量超过电力需求增长,加快清洁能源发展及合理控制电力需求增长是供需两端发力的重点。按照我国“十四五”时期的能源发展规划,2030年非化石能源在能源消费总量中的占比将达到25%左右,而风电、光伏的总装机容量将超过12亿千瓦。在此目标规划下,如果全社会用电量平均每年增长3%,那么2030年火电发电量占比将会控制在60%以下。如果全社会用电量平均每年增长5%或者更多,那么2030年火电发电量占比不会下降太多。这就意味着,要想实现2030年的碳达峰目标,清洁能源的增量必须超过电力需求的增长,从而实现对火电增量的替代,甚至是存量的替代。

从清洁能源供给端来看,目前我国水电和核电都面临天花板限制,难以继续大量增长,所以主要还是依靠风电和光伏。2022年,我国风电发电量达到7624亿千瓦时,同比增长16.3%,占总发电量的8.83%。光伏发电量达4251亿千瓦时,同比增长30.4%,占总发电量的4.92%。可以看出,目前风电、光伏发电规模仍较小,仅占发电量的13.8%,需要进一步提高风电、光伏装机容量的增长速度,同时逐步提高运行小时数。从需求端来看,我国目前仍然以“生产型”的能源消费为主。工业部门,特别是高耗能产业,是电力消费的主体。当下,我国GDP增长与电力需求的相关系数仍然很高,所以总的电力需求还将保持较快增长。如果要按时完成碳达峰目标、降低碳中和难度,政府需要利用政策工具引导GDP增长与化石能源消费增长强脱钩,减少总体碳排放;同时实现GDP增长与电力需求增长相对脱钩,降低电力系统低碳转型的难度。

相关建议

综上,对于国际上对中国煤电增加的非议,我国政府部门需要有定力,确实保障能源安全,确保有足够的产能避免缺电。但是,对于新增煤电产能,政府需要经过精准规划和严格控制,同时也要保留先进的煤炭产能作为储备。政府应该继续保持对煤电新增产能的严格管理,根据各地电力供需情况,详细规划和梳理煤电产能,精准审慎地批准实施新增产能。对于现存煤电机组,政府应继续推进淘汰落后产能,关停灵活性改造难、运行成本高的煤电机组,将煤电转型作为煤电行业转型的重要目标。当前,我国煤电容量电价机制已经落地,这是保障煤电运行的积极信号。通过容量电价机制帮助煤电企业进行成本回收,以较低的实施成本和灵活的电价制度提高煤电企业的发电可靠性,从而保障电力系统的安全运行。

在未来碳中和进程中,煤电能够继续为我国能源安全供应和能源系统清洁转型做出贡献。短期内,煤电转型主要依靠降低发电小时数、减少机组运行来实现。煤电利用小时数下降可以推动电力供应结构转型,加快煤电机组转为调节性电源,推动煤电行业适应能源系统的转型。在中远期情况下,煤电将彻底转为灵活电源、备份电源。结合CCUS(碳捕获、利用与封存技术),煤电运行成本将得到进一步的降低。未来,我国不仅可以着眼于风电、光伏加储能的发展路径,也可以选择利用煤电机组加CCUS的配置,进一步降低碳中和的总体成本。

(作者系嘉庚创新实验室首席科学家、厦门大学中国能源政策研究院院长)

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林伯强

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