王志轩：中国煤电发展的基本逻辑及战略.pdf

王志轩 中电联专家委员会副主任委员（原专职副理事长） 国家气候变化专家委员会委员 华北电力大学新型能源系统与碳中和研究院院长 2022年 9月 2日 -太原 中国煤电在能源转型中的使命 ⚫ 煤是高碳能源 ， 中国能源消费以煤为主 ， 中国电力以煤电为主 ， 在 2060年前碳中目标下 ， 煤电是否应快速退出 ？ ⚫ 煤电即便不能快速退出 ， 但为何还要新建 ？ ⚫ 煤电年运行小时数可以达到 6000小时甚至更高 ， 即使设计条件运行小时数也应达 5500小时 ， 而现在运行大约 4300小时 ， 只 要将运行小时数提高到 5500小时 ， 是否就不需要再新建煤电了 ？ ⚫ 煤电企业已经多年 、 大面积亏损 ， 这样的企业还有价值吗 ？ 是不是应该破产 ？ ⚫ 中国大约 55%的煤炭用于发电 ， 一年约需 22亿吨原煤 ， 产生的大气污染物对环境质量的影响能解决吗 ？ ⚫ 光伏 、 风电的上网电价已经与煤电持平 ， 有的甚至更低 ， 为什么不能全部由新能源发电满足新增加负荷需求 ？ ⚫ 煤电企业或者投资都是否对投资煤电有特别爱好 ？ ⚫ 发达国家多年在都在关煤电 、 退煤电 ， 中国是不是也应当加快关 、 退 ？ ……以上种种 ， 是在能源低碳转型过程中国内外文献 、 媒体 、 NGO等对中国煤电发展的质疑 ， 其中不乏诸多 “大牌 ”机构 。 解开这些质疑 ， 就是要讲清楚中国煤电在能源转型中的使命 ！ 一 、 中国煤电在能源转型中遇到的质疑 • 2021年全球能源消费增长 5.8%， 比 2019年增长 1.3%， 超过疫情前水平 。 其中 ， 化石燃料占能源消费总量没有变化 ， 但是在一次能源中的比例从 2019年的 83%下 降到 82%， 5年前为 85%。 • 2020年，石油消费量在全球能源消费结构中的占比仍高居榜首 ——31.2%；煤炭的占比为 27.2%；天然气为 24.7%。水能为 6.9%，可再生能源为 5.7%，核能为 4.3%。 1、根据 BP统计，全球能源消费结构仍然以化石能源为主，其占比约 82%；美国占比为 81.7%，中国为 83.6%（国家统计局）。但 是，中国、印度等国家的化石能源消费中以煤为主，发达国家率先逐步实现了石油、天然替代煤炭的能源转型阶段。 —— 2021年、 2022年 《 BP世界能源统计年鉴 》 主要国家 一次能源 总消费量 （艾焦） 化石能源 非化石能源 煤 （占比） 化石能源总和（占比） 太阳能和风能（占比） 非化石能源总和（占比） 中国 145.45 56.56% 84.34% 5.36% 15.66% 美国 87.79 10.48% 81.66% 7.01% 18.34% 加拿大 13.64 3.67% 64.59% 3.96% 35.41% 俄罗斯 28.32 11.55% 86.41% 0.14% 13.59% 英国 6.90 2.75% 75.22% 17.39% 24.78% 法国 8.69 2.19% 49.83% 7.83% 50.17% 德国 12.12 15.18% 75.66% 18.23% 24.34% 日本 17.02 26.85% 87.07% 6.64% 12.93% 韩国 11.78 25.72% 84.63% 3.06% 15.37% 印度 31.99 54.83% 89.75% 4.47% 10.25% 二、摸清情况是解答质疑的首要任务 1978年 -2020年中国能源消费总量及结构 2、中国能源消费持续增长，且以煤为主；煤炭消费主要是发电、钢铁、化工、建材四大行业。近二十多年来，能源消费 增长很快，但煤炭消费比重持续下降， 2021年比 2010年下降了 14个百分点，符合中国发展阶段及资源禀赋特点。 2010年 -2019年煤碳消费结构 ⚫ 2021年，中国全年能源消费总量 52.4亿吨标准煤，其中煤炭消 费比重 56%， 煤炭 是能源消费 主体 ⚫ 能源消费在近 20年左右快速提高 ⚫ 煤 炭消费 比重持续下降 ，比 2010年下降了 14个百分点 ⚫ 2013年 煤炭消费总量达到了一个 峰值 平台期 ，增量部分主要由 非化石能源提供 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 2001 年 2002 年 2003 年 2004 年 2005 年 2006 年 2007 年 2008 年 2009 年 2010 年 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年 2016 年 2017 年 2018 年 2019 年 发电、供热 冶金 石化、化工 采矿业 农林牧渔业 居民生活 其他 ⚫ 中国煤炭消费主要用于燃煤发电、钢铁、化工和建材四大行业 ⚫ 电力行业用煤占 52％左右（二氧化碳排放占二氧化碳总排量约 36%，占能源活动的约 40%） ，钢铁行业用煤占 17％，化工行业用煤 占 7％左右，其中钢铁行业用煤主要为炼焦煤和喷吹煤， ⚫ 民用及其他用煤占 11％ 年度 1990年 2000年 2014年 人均用 电量 人均生 活用电 量 比重 （ %） 人均用 电量 人均生 活用电 量 比重 （ %） 人均用 电量 人均生 活用电 量 比重 （ %） 美国 11691 3696 31.6 13659 4222 30.9 12962 4440 34.3 日本 6842 1539 23.4 7970 2031 25.4 7829 2155 27.5 法国 5975 1607 26.8 7260 2124 29.3 6955 2258 32.5 中国 540 41 7.6 1067 132 12.4 4102 526 12.3 2021年人均用电量约 5899千 瓦时；人均生活用电量约 831 千瓦时。比重 14% 3、中国电力发展成效显著，人均用电量已经超过世界平均水平；用电结构仍以第二产业为主；终端能源消费中电力比重超过发达国 家平均水平，达到 26%以上，但天然气消费比重比发达国家低约 17个百分点，中国终端能源清洁化需要进一步提高电能比重。 0 5 10 15 20 25 30 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2018 电能终端能源占比 世界 OECD 中国 日本 印度 肯尼亚 终端电力消费量增长及及消费比重特点 ⚫ 2021年末全国发电装机容量 23.8亿千瓦 ， 其中 ， 火电 13（ 煤电 11.1） ， 水电 3.9， 核 0.53， 并网风电 3.3,并网太阳能 3.28。 非化石能源装机 11.2亿千瓦 （ 含生物质发电 ） 占 比 47%。 ⚫ 总 发电量 8.38万亿千瓦时 ， 非化石 34.6%。 水 16%；核 4.86%；风 7.8%；光 3.9%；煤电 60%。 ⚫ 非化装机及发电量 2020年比 2005年分别提升了 21和 16个百分点； 煤电装机容量和发电量比 2010年分别下降 18和 22个百分 点 。 ⚫ 散烧煤还有约 2亿吨左右；煤炭转换为电煤的比重较低；终端能源清洁化水平低 总装机及各电源装机比重 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 20 18 20 19 发电量增速 /% 发电量 /亿千瓦时 火电 水电 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 20 06 20 07 20 08 20 09 20 10 20 11 20 12 20 13 20 14 20 15 20 16 20 17 20 18 20 19 发电量占比（ %） 风电量（亿千瓦时） 风电发电量 太阳能发电量 风力发电占比 风力发电和太阳能发电情况 不同电源的发电量及增速 4、风电、光伏发展迅猛，装机占比达到 28%，发电量达到约 12%，成本大幅度下降；但煤电仍然是电力系统的主力电源，装机 容量占 47%，发电量占比 60%。煤电装机及发电量比 2010年分别下降， 8个百分点和 22个百分点。 2010-2020年全国统计调查范围内火电机组容量比重变化情况 ⚫ 火电单机 30万千瓦及以上机组容量占火电机组 容量上升到 2020年的 80.8% 5、中国煤电自身结构持续优化，大容量、高参数机组比重持续提升，整体年龄 12年； 发电效率 不断提高， 2006年与美国持平 ；煤电热电联产机组容量及发电量比重均超过 50%，显著高于发达国家； 煤电机组的运行可靠性水平在国际上处于领先地位 。 煤电供热机组综合热效率中国 2021年煤电机组净效率（供电）约 40.5% 燃煤机组 常规水 电 抽水蓄 能 核电机组300MW等级 600MW等级 1000MW等级 中国 93.03 92.69 92.42 93.16 88.00 91.01 北美地区 76.48 79.25 65.14 81.73 78.82 91.44 煤电机组的运行可靠性水平在国际上处于领先地位 ，中国与北美电力机组的等效可用率情况见表。由表可 以看出， 2019年，中国燃煤机组、常规水电机组、核电 机组的等效可用系数都大于 92%，而北美地区相应机组 除核电与中国持平外，其余都低于中国水平。 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 火电发电量（亿千瓦时） /人均 GDP （元人民币） 主要大气污染物排放量（万吨） /火电碳排放强度（克 /千瓦时） 颗粒物物 二氧化硫 人均 GDP 氮氧化物 火电碳强度 火电发电量 人均 GDP、火电发电量、颗粒物、二氧化硫、氮氧化物总排放量及单位发电量碳排放强度 6、燃煤电厂排放的烟尘、二氧化碳、氮氧化物等 3项常规污染物已与煤电发展脱钩，污染控制技术世界先进， 3种污染物 排放总量减少到峰值时的 6%。二氧化碳排放强度显著降低。污染物与碳排放强度为各国煤电最低值。 ⚫ 2021年，全国电力烟尘、二氧化硫、氮氧化 物排放量分别约为 12.3万吨、 54.7万吨、 86.2万吨 （合计 153万吨，比 2010年时的排 放峰值降低了约 93%） ⚫ 单位火电发电量烟尘、二氧化硫、氮氧化物 排放量分别为 22毫克 /千瓦时、 101毫克 /千 瓦时、 152毫克 /千瓦时 ⚫ 全国单位火电发电量二氧化碳排放约为 828克 /千瓦时，比 2005年降低 21.0%—— 体现技术 水平 ⚫ 全国单位发电量二氧化碳排放约为 558克 /千 瓦时 ， 比 2005年降低 35.0%—— 体现结构 ⚫ 以 2005年为基准年，从 2006年到 2021年，通 过发展非化石能源，降低供电煤耗和线损率 等措施， 电力行业累计减少二氧化碳排放量 约为 215.1亿吨 。 根据中国电力企业联合会 《 中国电力行业年度发展报告 》 数据分析整理 中国电力设备年利用小时数 7、煤电运行年龄平均 12年，比发达国家煤电淘汰时的年龄小约 30岁；煤电设备利用小时数下降到 4300左右，并有 进一步下降趋势；煤电利用小时下降的原因，主要是提高电力保供水平，以及为电力系统的灵活性调节服务。 年均利用小时数 /小时 10 以上特点反映了中国能源资源禀赋和中国国情，是坚持以经济建设为中心的改革开放，坚持 社会主义市场经济道路，坚持环境保护的基本国策、坚持人类命运共同体理念的结果。特别是党 的十八以来，坚持“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念，在能源方面坚持“四个革命 和一个合作”能源安全新战略的结果。 面向“双碳”目标， 《 中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和 工作的意见 》 及国务院 《 2030年前碳达峰方案 》 明确提出：要 严格控制化石能源消费。加快煤 炭减量步伐，“十四五”时期严控煤炭消费增长，“十五五”时期逐步减少。提出要 统筹煤电发 展和保供调峰，严控煤电装机规模，加快现役煤电机组节能升级和灵活性改造。提出 推动煤电向 基础保障性和系统调节性电源并重转型 。 11 习总书记讲， 绿色低碳发展是经济社会发展全面转型的复杂工程和长期任务，能源结构、产业结构调整 不可能一蹴而就，更不能脱离实际。 如果传统能源逐步退出不是建立在新能源安全可靠的替代基础上，就会对 经济发展和社会稳定造成冲击。减污降碳是经济结构调整的有机组成部分，要先立后破、通盘谋划。 要立足国 情，以煤为主是我们的基本国情，实现碳达峰必须立足这个实际。在抓好煤炭清洁高效利用的同时，加快煤电 机组灵活性改造，发展可再生能源，推动煤炭和新能源优化组合，增加新能源消纳能力 。 ——习近平 《 正确认识和把握我国发展重大理论和实践问题 》 5月 16日出版的第 10期 《 求是 》 三、对于煤电发展战略的思考 第一，要 正确处理煤电转型与能源安全、低碳发展的关系。 ⚫ 坚持 底线思维 ： 要由下而上，由上而下反复论证，在 电力安全 保 供 要求下动态维持 最低限度煤电 装机和发电量 ⚫ 坚持 系统性 ： 煤电装机增减要系统考虑电力供需平衡、热力供需平衡、电力系统安全稳定运行（如灵活性电源 的比重）、 支持新能源发展、与新型储能相协调 等 多 个维度。 ⚫ 坚持 全局性 ： 煤电装机增减要系统考虑投资者利益、资金链、产业链、供应链（煤矿、运输）、地方经济、社 会（就业）发展等的关系。 ⚫ 坚持 因地制宜 ： 一个煤电项目是否建设，要从 当地情况出发，从 优先发展新能源、项目所在地或所在电网中的 作用（是不是负荷中心的主力电源或重要的备用电源）等 综合考虑。 综上所述，在“双碳”目标下，能源转型中 煤电（企业）使命为：托底保供、系统调节（能量、功率、频率 ）、热电联供、综合利用、战略备用。 第二，要明确要煤电定位，以底线思维和系统思维确定 煤电 使命 13 ⚫ 煤电在近中期要继续发挥好电力、电量的主体作用。 ⚫ 在推进“三改联动”时要充分论证，技术措施与政策措施相配套，在清洁、低碳、高效、安全的基础上向适 应性方面发展。不能片面、极端追求高参数、大容量和高效率、极低排放等目标，而是要“以功能和目的确 定改造参数”，防止“一刀切”，盲目改造。 ⚫ 污染治理和综合利用措施要向精准、协同的方向拓展。要高度重视机组调节性能变化对污染控制措施的影 响、污染控制设备稳定性可靠性经济性和低碳要求之间的协调、一次污染物与二次污染物控制协调、高架 点源污染控制与无组源污染源控制协调、固体废物持续大比例和高附加值利用等问题。 ⚫ 煤电要发挥好调整煤炭消费结构作用，促进全社会煤炭污染问题解决。 ⚫ 第三， 煤电在“十四五”期间发展需要注意的几点 ⚫ 要让煤电有合理的、承担历史使命的经营环境，高度防范煤电生产经营困境演变为系统性风险。一个长期、 全面、深度亏损的煤电行业，一个被过早唱衰的支柱性行业，一个靠改造设备性能、拼设备寿命、饮鸩止渴 维持生产和员工稳定的行业，不仅支撑不了能源电力加快转型，而且会成为电力、能源、经济运行中的严重 风险。（ 2018年提出的观点） ⚫ 煤电市场化改革政策要与功能相匹配。 ⚫ 第四， 要有与 煤电使命相适应的政策环境 中国煤电是世界上最先进、清洁、高效、年轻的煤电系统，虽然，可再生能源发电快速发展，煤电比重持续提高，但仍然是中 国电力、电量、供热的主力军，而发达国家的煤电已经进入自然淘汰期，且比重已经很低。 中国燃气消费比重只有 8%左右，电力系统燃气轮机也只有 6%左右，灵活性调节电源显著不足，需要煤电发挥灵活性作用，因 此，其年利用小时数下降呈必然趋势；由于灵活性资源不足，难以仅靠新增新能源发电满足电量、电力增长的需要，同时，为了防 范是“灰犀牛”“黑天鹅”的电力风险，少量新建煤电的项目是必要的，但应当十分慎重。 煤电问题在能源电力转型中将会持续展开，但是真正能够成为有价值的政策机制，必须建立在客观规律的基础上，建立在系统 优化的基础。 我们必须有一个清醒的 认识， 煤电退出历史舞台具有必然性， 投资者主动建设煤电冲动已基本不复存在， 各级政府对煤电也 极其慎重， 现在重要的是如何保障电力系统安全稳定前提下，使煤电机组更好地为可再生能源服务，同时，使煤电投资者有正常的 回报。 从政策机制来讲，充分发挥市场机制的作用，通过容量电价、可调性电价等机制设计，让煤电在新的定位和功能条件下发挥正 常作用。 目前，政府有关部门已经明确不会大规模拆除式转型，但随着低碳发展条件下煤电定位及运行模式的变革，淘汰式转型 （不符合规定的淘汰）和功能改变型转型（ 包括增加 战略备用）会持续进行。 总 结 shilina@cec.org.cn