中國煤電清潔高效發(fā)展現(xiàn)狀及展望
一 中國電力發(fā)展現(xiàn)狀及特點
(一)電力行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
截至2014年年底,中國全口徑發(fā)電裝機(jī)容量13.7億千瓦,比2010年增長41.78%。其中,水電3.05億千瓦,比2010年增長41.1%;火電9.24億千瓦,比2010年增長30.15%;核電2008萬千瓦,比2010年增長92.90%;風(fēng)電9657萬千瓦,比2010年增長226.52%;太陽能發(fā)電2486萬千瓦,比2010年增長95倍。中國6000千瓦及以上電廠發(fā)電設(shè)備容量結(jié)構(gòu)中,煤電裝機(jī)8.31億千瓦,占中國裝機(jī)(13.33億千瓦)的62.34%,占火電裝機(jī)(9.19億千瓦)的90.42%。2000~2014年中國發(fā)電總裝機(jī)容量及其增速變化見圖1。

圖1 2000~2014年中國發(fā)電總裝機(jī)容量及其增速變化
2014年,中國全口徑發(fā)電量56045億千瓦時,比2010年增長32.56%。其中,水電增長54.38%,火電增長32.56%,核電增長73.4%,風(fēng)電增長2.2倍。2000~2014年中國發(fā)電總量及增速變化見圖2。

圖2 2000~2014年中國發(fā)電總量及增速變化
(二)中國電力發(fā)展特點
1.全社會用電增速明顯放緩
電力發(fā)展的主要任務(wù)是滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,但是長期以來中國電力處于短缺狀態(tài),“瓶頸制約”是電力發(fā)展的世紀(jì)烙印,直到2011年形容電力工業(yè)狀況的年度關(guān)鍵詞仍然是“電荒”。但2012年以來,電力供需則由平衡向總體寬松轉(zhuǎn)變,全社會用電由高速向中高速甚至低速變化。用電增速由2011年的11.97%下降到2014年的3.8%(增速為1998年以來的年度最低水平),預(yù)計2015年將進(jìn)一步下降到1%以下。這種狀態(tài)既與經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)有密切關(guān)系,也與電力需求在過去多年的過高速度增長有關(guān)。
2.中國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)向能源消耗低的方向轉(zhuǎn)化
中國在用電結(jié)構(gòu)上的明顯變化是第二產(chǎn)業(yè)的用電比重不斷降低,由2011年的75%,下降到2014年的73.6%,2015年1~8月同比下降0.7%。第三產(chǎn)業(yè)用電量則不斷上升,比重由2011年的10.9%,上升到2014年的12.6%,2015年1~8月同比增長7.5%;第三產(chǎn)業(yè)用電量增速遠(yuǎn)超全社會及第一、第二產(chǎn)業(yè),如2014年第三產(chǎn)業(yè)同比增長6.4%,第二產(chǎn)業(yè)僅3.7%,第一產(chǎn)業(yè)甚至是負(fù)增長。2010~2014年全社會及各產(chǎn)業(yè)用電量增長情況見圖3。

圖3 2010~2014年全社會及各產(chǎn)業(yè)用電量增長情況
3.非化石能源發(fā)電比重持續(xù)提高
截至2014年年底,中國非化石能源裝機(jī)容量達(dá)到4.47億千瓦左右,約占中國總裝機(jī)容量的32.6%,比2010年增長6個百分點;截至2014年年底,中國非化石能源發(fā)電量達(dá)到13771億千瓦時左右,約占總發(fā)電量的24.57%,比2010年增長5.32個百分點。截至2015年7月底,并網(wǎng)風(fēng)電達(dá)到1.07億千瓦,并網(wǎng)太陽能發(fā)電超過3000萬千瓦,而火電發(fā)電量連續(xù)12個月負(fù)增長。
4.能源資源的大范圍優(yōu)化配置能力提高
到2014年年底,中國累計建成3交7直10項特高壓工程,并形成了華北、華中、華東、東北、西北、南方、西藏七個同步電網(wǎng),實現(xiàn)了除臺灣以外的中國聯(lián)網(wǎng)。2014年底,中國跨區(qū)送出電量2997億千瓦時,是2010年(1492億千瓦時)的2倍多。
5.煤電運行特性發(fā)生了重大變化
伴隨可再生能源發(fā)電比重的快速提高,煤電調(diào)峰作用將顯著增強(qiáng),機(jī)組負(fù)荷率將持續(xù)走低,影響機(jī)組運行經(jīng)濟(jì)性。例如,火電利用小時從2010年的5300小時降到2014年的4706小時,從2015年1~8月的數(shù)據(jù)看,2015年火電利用小時可能將降至4500小時左右。在水電、風(fēng)電等快速發(fā)展和富裕的地區(qū),煤電的生產(chǎn)經(jīng)營形勢更是遇到了前所未有的運行小時數(shù)降低從而嚴(yán)重虧損的情況。
此外,煤電清潔高效利用水平顯著提高更是電力發(fā)展的特點(下文進(jìn)行詳述)。以上特點既是經(jīng)濟(jì)新常態(tài)帶來的趨勢性特點,也表明工業(yè)化后期的電力特征。
二 中國煤電清潔高效發(fā)展現(xiàn)狀
(一)節(jié)能環(huán)保強(qiáng)制性要求不斷加強(qiáng),激勵性政策有效落實
“十一五”以來,中國通過法律體系、五年規(guī)劃綱要體系、行政管理體系等途徑,采用強(qiáng)化準(zhǔn)入條件、淘汰落后產(chǎn)能、污染物排放總量控制、能源消費總量控制、重點能源消耗單位管理、制定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、能耗限額控制、環(huán)境影響評價、節(jié)能評估、清潔生產(chǎn)審核等手段,以及出臺財政、稅收、價格等政策,對燃煤電廠能效和污染物排放采取強(qiáng)制與引導(dǎo)相結(jié)合的管理方式。重要政策措施簡述如下。
1.能效政策
一是在規(guī)劃上提出能效及措施要求。根據(jù)國務(wù)院印發(fā)的《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(國發(fā)〔2012〕40號)的要求,在“十二五”期間,火電供電煤耗由333克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時下降到325克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時,火電廠廠用電率由6.33%下降到6.2%。同時,明確提出了淘汰機(jī)組的范圍和總量。
二是通過國家標(biāo)準(zhǔn)對新建燃煤機(jī)組有強(qiáng)制性的單位電能能源消耗限額。如國家強(qiáng)制性要求《常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB 21258-2013)。
三是行政文件對老機(jī)組也有提高效率的目標(biāo)。如《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》(發(fā)改能源〔2014〕2093號)要求,到2020年現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時。
四是鼓勵示范“整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)(IGCC)”和以煤氣化為龍頭的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù),發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。
2.大氣污染物控制政策
一是在規(guī)劃中提出總量控制及措施要求。國發(fā)〔2012〕40號文要求,在“十二五”期間,火電行業(yè)二氧化硫排放量由956萬噸下降到800萬噸,下降16%,火電行業(yè)氮氧化物排放量由1055萬噸下降到750萬噸,下降29%,并提出了具體的脫硫、脫硝裝置建設(shè)的容量、效率等要求。
二是在排放標(biāo)準(zhǔn)上,對污染物排放實施并不斷修訂強(qiáng)制性的污染物排放限值要求。如在2011年修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)中的排放限值目前仍是世界最嚴(yán)的。
三是行政文件對老機(jī)組提出進(jìn)一步降低污染排放的要求。如發(fā)改能源〔2014〕2093號文和一些地方政府的文件,要求燃煤電廠開展“超低排放”環(huán)保改造。
排放標(biāo)準(zhǔn)及行政要求的超低排放具體限值見表1。

表1 煤電機(jī)組大氣污染物排放限值
3.二氧化碳控制政策
電力行業(yè)的碳排放控制措施主要是通過電力結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能提效,因此節(jié)能相關(guān)的法規(guī)、政策與碳減排高度相關(guān)。同時,針對應(yīng)對氣候變化的政策,在國家層面有國家行動計劃、參加的國際公約及雙邊聲明等。如《中美氣候變化聯(lián)合聲明》提出“中國計劃2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值且將努力早日達(dá)峰,并計劃到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右”?!稄?qiáng)化應(yīng)對氣候變化行動——中國國家自主貢獻(xiàn)》中提出2030年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降60%~65%的目標(biāo)。國家發(fā)展和改革委員會頒布了《碳排放權(quán)交易管理暫行辦法》,七省市正在開展碳排放權(quán)交易試點。國家發(fā)展和改革委員會《國家應(yīng)對氣候變化規(guī)劃(2014-2020年)》提出:到2015年大型發(fā)電企業(yè)集團(tuán)二氧化碳排放水平控制在650克/千瓦時;2015年全國火電二氧化碳排放強(qiáng)度比2010年下降3%左右等。
4.激勵政策
在加強(qiáng)強(qiáng)制性節(jié)能減排管制的同時,政府也給予了有力的政策支持。如通過提高環(huán)保電價,使環(huán)保成本傳遞到電力用戶。目前,燃煤電廠脫硫、脫硝、除塵設(shè)施建設(shè)及達(dá)到要求的電廠,上網(wǎng)電價每千瓦時平均提高了約0.027元人民幣(其中,脫硫電價為1.5分/千瓦時、脫硝電價為1分/千瓦時、除塵電價為0.2分/千瓦時),超低排放電價政策也在制定過程中。為了促進(jìn)電廠加快治理污染,有的地方政府對于提前完成任務(wù)的電廠給予一定的資金獎勵,并采取獎勵發(fā)電量指標(biāo)或者優(yōu)先上網(wǎng)發(fā)電的方式。為了促進(jìn)電廠節(jié)能工作,國家實施節(jié)能發(fā)電調(diào)度,優(yōu)先調(diào)度能耗較低的電廠。
(二)煤電發(fā)電技術(shù)水平持續(xù)提高,裝機(jī)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化
1.煤電發(fā)電技術(shù)方面
中國超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)雖然比發(fā)達(dá)國家起步晚了10年,但該類型機(jī)組在中國發(fā)展迅速,蒸汽溫度為600℃的超超臨界發(fā)電技術(shù)和投運的機(jī)組都居世界首位。高參數(shù)、大容量超(超)臨界火電機(jī)組技術(shù)應(yīng)用已達(dá)到國際先進(jìn)水平。此外,在劣質(zhì)煤清潔高效利用方面,目前有近100臺30萬千瓦級的循環(huán)流化床鍋爐投運;中國已經(jīng)掌握了30萬千瓦及以下亞臨界CFB鍋爐的設(shè)計制造和運行經(jīng)驗,通過產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新,在開發(fā)超臨界CFB技術(shù)上達(dá)到世界領(lǐng)先。2013年中國自主研發(fā)的世界首臺單機(jī)容量最大的60萬千瓦的超臨界CFB鍋爐在四川白馬電廠投運,該技術(shù)基于流態(tài)重構(gòu)的節(jié)能型CFB技術(shù),CFB鍋爐的效率和環(huán)保水平已達(dá)到世界先進(jìn)和領(lǐng)先水平。
2.煤電結(jié)構(gòu)方面
目前,中國新建煤電機(jī)組幾乎全部采用30萬供熱、60萬千瓦及以上超超臨界參數(shù)的大機(jī)組。截至2014年年底,中國單機(jī)容量100萬千瓦的超超臨界機(jī)組已經(jīng)達(dá)到69臺,是世界數(shù)量最多的國家。通過“以大代小”,2005~2014年,電力行業(yè)關(guān)停小火電機(jī)組容量超過9500萬千瓦,關(guān)停容量超過了德國、英國、意大利、韓國等國家的火電裝機(jī)容量。30萬千瓦及以上火電機(jī)組比例由1995年的27.8%提高至2014年的77.3%。在大容量、高參數(shù)機(jī)組不斷提高的同時,熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組比重由2000年的13.3%增長至2014年的30.8%。汽輪機(jī)組容量等級變化情況見圖4。

圖4 汽輪機(jī)組容量等級變化情況
(三)煤電環(huán)保技術(shù)裝備不斷升級,污染治理達(dá)到世界先進(jìn)水平
1.煙塵控制
除塵技術(shù)由20世紀(jì)的文丘里、水膜、機(jī)械除塵器逐步更換為21世紀(jì)初的電除塵器,“十一五”以來逐步升級為高效電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器等,尤其是近兩年低低溫電除塵器、濕式電除塵器等更高效的除塵技術(shù)大范圍應(yīng)用。截至2014年年底,電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合式除塵器的比重分別為77.3%、9.0%、13.7%。其中,袋式除塵器機(jī)組容量約0.75億千瓦,電袋復(fù)合式除塵器機(jī)組容量超過1.14億千瓦。通過除塵技術(shù)的快速更新?lián)Q代,平均除塵效率由1985年的90.6%提高至2014年的99.75%,每千瓦時煙塵排放量(排放績效)相應(yīng)的由1985年的10.5克降至2014年的0.23克。煤電機(jī)組平均除塵效率及排放績效見圖5。

圖5 煤電機(jī)組平均除塵效率及排放績效
2.二氧化硫控制
2005年以來的10年間,電站鍋爐脫硫裝機(jī)比例快速達(dá)到近100%,其中,煙氣脫硫裝機(jī)比例由2005年的14%快速提高至2013年的91.4%(比2013年的美國高20個百分點)。從脫硫機(jī)組技術(shù)采用方式看,截至2014年年底,石灰石-石膏濕法占92.46%(含電石渣法等),海水法占2.67%,煙氣循環(huán)流化床法占1.93%,氨法占1.94%,其他占1.00%。近年來,伴隨標(biāo)準(zhǔn)要求的提高,脫硫技術(shù)水平和脫硫效率快速提高,例如:濕法脫硫采用新型噴嘴、噴淋層優(yōu)化布置、增設(shè)托盤、性能增強(qiáng)環(huán)等方式,脫硫效率可提升至98%以上;針對含硫量較高的煤種或更高的環(huán)保要求,單塔雙循環(huán)技術(shù)、雙塔雙循環(huán)、串級吸收塔等脫硫技術(shù)效率可達(dá)99%以上。隨著技術(shù)水平的提高,每千瓦時二氧化硫排放量由2005年的6.4克降至2014年的1.47克,煤電二氧化硫排放績效已經(jīng)優(yōu)于澳大利亞、加拿大、英國、美國(美國2013年二氧化硫排放績效為2.28克/千瓦時)等。2005~2014年中美煙氣脫硫機(jī)組投運情況見圖6。

圖6 中美煙氣脫硫機(jī)組建設(shè)情況對比
3.氮氧化物控制
中國從2010年以來大規(guī)模采用低氮燃燒技術(shù)和選擇性催化還原法(SCR)技術(shù)降低氮氧化物排放。截至2014年年底,已投運火電廠煙氣脫硝機(jī)組容量約6.87億千瓦,占中國煤電機(jī)組容量的82.7%(比美國高20個百分點)。由于煤電氮氧化物控制力度不斷加強(qiáng),每千瓦時氮氧化物的排放量由2005年的3.6克降至2014年的1.49克。2005~2014年中國火電廠煙氣脫硝機(jī)組投運情況見圖7。

圖7 2005~2014年中國火電廠煙氣脫硝機(jī)組投運情況
4.大氣汞控制
煤電大氣汞主要是通過除塵、脫硫、脫硝裝置的協(xié)同控制作用,使排放能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
(四)煤電清潔高效取得了歷史性跨越
1.能效方面
通過結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)創(chuàng)新、科學(xué)管理等多方面的措施,中國火電廠平均凈效率由1978年的26.1%提高到2014年的38.5%;供電煤耗從471克/千瓦時降為319克/千瓦時,即單位供電量燃料消耗率下降了32%。由于在火電機(jī)組中90%左右為燃煤機(jī)組,且其他火電發(fā)電量比重遠(yuǎn)低于其裝機(jī)比重,因此火電廠平均效率基本上代表了燃煤電廠的平均效率,中國燃煤電廠的效率(煤耗)達(dá)到世界先進(jìn)水平。
1978~2014年中國火電機(jī)組平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗變化情況見圖8。

圖8 1978~2014年中國火電機(jī)組平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗變化情況
各國火電的能源結(jié)構(gòu)比重相差較大,所以各國煤耗水平差異很大。例如,氣電、油機(jī)比重高的國家火電標(biāo)準(zhǔn)煤耗就比較低。如日本2011年的發(fā)電結(jié)構(gòu)中,油電占16%、天然氣占47%、煤電占26%、核電和可再生能源發(fā)電占11%,火電發(fā)電效率為41.7%(中國當(dāng)年為39.9%)。由于天然氣發(fā)電和燃油發(fā)電一般是采用燃機(jī)發(fā)電方式,比燃煤發(fā)電效率要高,不能將不同燃燒料、不同發(fā)電方式進(jìn)行簡單的效率比較得出技術(shù)水平高低的結(jié)論。部分國內(nèi)外專家在比較中國和國外煤電效率或煤耗時,誤認(rèn)為火電就是煤電而沒有區(qū)分煤電火電與燃機(jī)火電的不同,從而得出了中國火電(以煤為主)比國外火電(以氣、油電為主)效率低的不正確的結(jié)果。
2.低碳電力發(fā)展方面
“十一五”以來,伴隨發(fā)電結(jié)構(gòu)及火電機(jī)構(gòu)的優(yōu)化,電力行業(yè)碳排放強(qiáng)度持續(xù)下降。2014年,單位火電發(fā)電量二氧化碳排放約855克/千瓦時,比2005年降低18.4%;單位發(fā)電量二氧化碳排放約645克/千瓦時,比2005年降低24.8%。以2005年為基準(zhǔn)年,到2014年,電力行業(yè)通過發(fā)展非化石能源、降低供電煤耗和降低線損率等措施累計減少二氧化碳排放約60億噸,有效減小了電力二氧化碳排放總量的增長率。以2005年為基準(zhǔn)年,各年減少二氧化碳排放情況見圖9。

圖9 以2005年為基準(zhǔn)年各年減少二氧化碳排放情況
3.污染物控制方面
2014年,隨著現(xiàn)有機(jī)組達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)污染物排放限值,部分重點地區(qū)機(jī)組達(dá)到大氣污染物特別排放限值要求等,火電廠大氣污染物排放量快速下降,實現(xiàn)了“十一五”以來的最大降幅。煙塵排放控制方面,2014年中國電力煙塵年排放量約為98萬噸,比2010年下降38.8%,比1980年左右的峰值(約400萬噸)下降75.5%。二氧化硫排放控制方面,2014年電力二氧化硫排放620萬噸,比2010年下降33.0%,比2006年峰值(約1350萬噸)下降54.1%,與1995年電力二氧化硫排放水平相當(dāng)。氮氧化物排放控制方面,2014年電力氮氧化物排放620萬噸,比2010年下降34.7%,比2011年峰值(約1000萬噸)下降38.0%。廢水排放控制方面,2014年火電機(jī)組每千瓦時發(fā)電量廢水排放量0.08千克,比2010年降低0.24千克。綜合利用方面,2014年中國燃煤電廠粉煤灰綜合利用量約3.7億噸、脫硫石膏綜合利用量約5300萬噸,綜合利用率分別達(dá)到69%、72%。中國6000千瓦及以上火電廠發(fā)電量、用煤量及主要大氣污染物排放量變化情況見圖10。

圖10 中國6000千瓦及以上火電廠發(fā)電量、用煤量及主要大氣污染物排放量變化情況
三 存在的主要問題
(一)煤炭優(yōu)化利用力度有待提高
從煤炭清潔、高效利用方式看,將煤炭轉(zhuǎn)化為電力是世界通行的做法。電煤占煤炭消費總量的比重中國約為51%(美國為93%、歐盟為82%、加拿大為87%、德國為86%、英國為82%、俄羅斯為64%,世界平均水平約為78%),直接散燒約占20%。對中國來說,提高電煤在煤炭消費中的比重,用電能替代燃油,進(jìn)一步大幅度降低機(jī)動車在城市的污染(北京、杭州、廣州、上海、天津等城市機(jī)動車為首要或次要污染物),對快速解決中國的霧霾問題,是最有效的措施。
(二)煤電節(jié)能減排的經(jīng)濟(jì)代價越來越高
目前,煤電節(jié)能改造面臨兩個較大的問題。一是節(jié)能減排邊際效益遞減,再進(jìn)行深度改造的經(jīng)濟(jì)投入與產(chǎn)出比太低。二是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組改造受供熱需求和外部條件(如熱網(wǎng))等制約更大。例如,燃煤發(fā)電機(jī)組按規(guī)定安裝脫硫、脫硝和除塵設(shè)施,其上網(wǎng)電價在現(xiàn)行上網(wǎng)電價基礎(chǔ)上脫硫電價加價標(biāo)準(zhǔn)為每千瓦時0.015元,脫硝為0.01元,除塵為0.002元,合計0.027元。要獲得這些電價補貼,在一般煤質(zhì)條件下所需的污染物脫除效率為脫硫約90%、脫硝約85%、除塵約99.5%。而超低排放由于對污染物的總?cè)コ侍岣哂邢蓿M管增加的成本每千瓦時為0.01~0.02元,但體現(xiàn)到每千克污染物邊際成本上,要高出全社會平均治理成本1~2個數(shù)量級。
(三)政策不協(xié)調(diào)
能源法律、節(jié)能減排法律、可再生能源發(fā)展法律以及環(huán)保法律法規(guī)對電力企業(yè)低碳、環(huán)保、節(jié)能等要求存在交叉、矛盾、不合理等問題,直接影響節(jié)能、環(huán)保、減碳之間的協(xié)調(diào)。例如,過度環(huán)保要求會增加能耗,過度節(jié)能會增加水資源消耗,等等。此外,強(qiáng)制性的限額要求與排污權(quán)交易等市場機(jī)制在應(yīng)用上存在矛盾。例如,節(jié)能調(diào)度與經(jīng)濟(jì)性矛盾,減少棄風(fēng)棄水與煤電利用小時數(shù)下降造成能耗升高的矛盾,等等。
(四)電力環(huán)保政策變動頻繁
“十一五”以來,針對燃煤電廠污染物排放要求,僅國家及部委層面(不含省級政府要求)每年都提出更嚴(yán)格的新要求。
從前述的環(huán)保要求的變化來看,其實質(zhì)是排放限值要求的變化,且是一年甚至半年變化一次。排放限值的頻繁變化造成燃煤機(jī)組的頻繁重復(fù)改造,部分機(jī)組甚至還沒有按原要求改造完成,新要求又需要改造,只能是停止施工,更改設(shè)計甚至推倒重建,造成資金、人員、管理等方面的巨大浪費。
(五)節(jié)能減排統(tǒng)計考核體系有待完善
節(jié)能方面,電力行業(yè)節(jié)能的監(jiān)測技術(shù)不規(guī)范、監(jiān)測能力不足、監(jiān)測成本也較高。燃煤電廠的節(jié)能量一般是通過各種生產(chǎn)運行參數(shù)的監(jiān)測及物料平衡計算出來的,監(jiān)測、計算方法的不一致及各種運行工況的變化會造成計算結(jié)果的偏差。電力煤耗的數(shù)據(jù)主要依靠企業(yè)自行申報,權(quán)威性、準(zhǔn)確性難以保證。減排方面,中國環(huán)境統(tǒng)計上,現(xiàn)在公開的大氣污染物排放數(shù)據(jù)由于“統(tǒng)計口徑”或者統(tǒng)計范圍的不同,并不能全面、真實反映一些污染排放的情況。以煙粉塵為例,中國未統(tǒng)計道路煙粉塵、農(nóng)業(yè)等的排放,在美國這類排放占全國煙粉塵排放的75%以上。再如,在電力行業(yè),燃煤電廠環(huán)保設(shè)施都已經(jīng)配套安裝在線監(jiān)測系統(tǒng),但由于種種原因,用于核算電力大氣污染物排放總量的數(shù)據(jù)仍以物料衡算、運用排放系數(shù)法并經(jīng)現(xiàn)場核算等形式確定,與CEMS數(shù)據(jù)差別很大。還有,對于散燒煤的污染物排放在環(huán)境統(tǒng)計上也難以明確反映,僅從公布的數(shù)字上看電力污染排放的比例被擴(kuò)大。
以上的問題,既是煤電節(jié)能減排中存在的問題,也從側(cè)面反映了中國整體節(jié)能減排的問題。雖然“十二五”期間,國家大氣污染物總量減排的任務(wù)會與“十一五”一樣超額完成,但因為僅煤電行業(yè)的減排就可以完成全國的任務(wù),使得煤電大氣污染物排放絕對總量大幅度下降的同時,煤電大氣污染物排放占全國污染物排放的比例也大幅下降,而其他行業(yè)污染物排放總量所占比例更高。由于煤電污染源高架源全國分布的特點,同樣的污染物排放量散燒煤排放要比煤電排放對環(huán)境質(zhì)量的影響大得多,因此,煤電污染排放比例的下降,并沒有使環(huán)境質(zhì)量得到相應(yīng)改善。這樣的教訓(xùn)不僅中國要吸取,而且具有相同情況的發(fā)展中國家也應(yīng)當(dāng)避免。
四 煤電清潔發(fā)展展望
(一)煤電發(fā)展的定位分析
1.煤電是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本保障
中國能源資源具有以煤為主的先天稟賦,造成了中國能源生產(chǎn)和能源消費長期以煤為主的態(tài)勢。隨著資源、環(huán)境和應(yīng)對氣候變化等約束不斷強(qiáng)化,煤炭的主體地位將會逐步被低碳能源、新能源所取代,煤電也將逐步由提供電力、電量的主體性電源,向提供可靠電力的基礎(chǔ)性電源轉(zhuǎn)變。但是,至少在未來二三十年內(nèi),煤炭仍將在中國現(xiàn)代化進(jìn)程中發(fā)揮主導(dǎo)能源的作用,是中國能源安全的保障,是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和推動能源革命的基石。習(xí)近平總書記提出的包括大力推進(jìn)煤炭清潔高效利用在內(nèi)的能源革命要求,為解決中國能源問題、煤炭發(fā)展問題指明了方向。
2.煤電是中國能源與電力轉(zhuǎn)型的支撐
中國的能源轉(zhuǎn)型面臨著化石燃料由低效利用向高效利用轉(zhuǎn)型、由化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)型并存的問題,這兩個轉(zhuǎn)型都離不開煤電清潔高效利用。雖然能源轉(zhuǎn)型的最終結(jié)果是可再生能源替代傳統(tǒng)的化石能源尤其是煤炭,但在大力發(fā)展可再生能源的轉(zhuǎn)型過程中,煤電仍發(fā)揮著對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)和支撐作用。在儲能技術(shù)沒有革命性進(jìn)展前,在抽水蓄能規(guī)模發(fā)展受限、天然氣價格居高不下的情況下,沒有煤電的配套和調(diào)峰作用,風(fēng)電、太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉淳筒豢赡艽笠?guī)模發(fā)展。未來,中國大規(guī)模的風(fēng)電、太陽能等可再生能源仍需要大規(guī)模的煤電作為調(diào)峰調(diào)頻和備用容量。在能源革命的新形勢下,綠色煤電將發(fā)揮促進(jìn)資源優(yōu)化利用、支持非化石能源發(fā)展、保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行等重要作用。
3.煤電是轉(zhuǎn)型過程中穩(wěn)定中國較低電力價格水平的基礎(chǔ)
現(xiàn)有煤電成本相對較低,雖然環(huán)保投入加大、支撐可再生能源發(fā)電調(diào)峰作用加大,造成年利用小時降低、成本增加,但總體上仍有較強(qiáng)的價格優(yōu)勢,對于一些高成本的非化石能源或者低碳能源發(fā)電帶來的社會用電成本的增高起到抑制作用。
以煤電和氣電比較為例,目前中國天然氣發(fā)電的成本比污染物超低排放的煤電成本高約0.2元/千瓦時,假定此差價為天然氣發(fā)電減排的二氧化碳的價值,以當(dāng)前燃煤發(fā)電效率和天然氣發(fā)電效率以及碳排放系數(shù)折算,每噸二氧化碳價格約400元,而當(dāng)前中國試點地區(qū)碳排放交易的價格在20~55元/噸。
4.溫室氣體排放成為煤電發(fā)展最主要的硬約束
煤電節(jié)能提效和常規(guī)污染減排的空間受限。經(jīng)過“十一五”“十二五”期間大規(guī)模的節(jié)能技術(shù)改造,中國燃煤電廠供電煤耗已達(dá)到世界先進(jìn)水平,現(xiàn)役煤電機(jī)組經(jīng)濟(jì)節(jié)能降耗潛力基本被充分挖掘。一方面,60%以上火電機(jī)組是近十年新建的機(jī)組,鎖定效應(yīng)明顯。另一方面,“十三五”期間,火電機(jī)組建設(shè)進(jìn)度將明顯放緩,一批相對能耗指標(biāo)較高的空冷機(jī)組和邊遠(yuǎn)省份的小容量燃煤機(jī)組將在新建的火電機(jī)組中占有一定比例,新投產(chǎn)機(jī)組對能耗指標(biāo)的貢獻(xiàn)度較小。
常規(guī)污染物的控制已不構(gòu)成對煤電發(fā)展的關(guān)鍵性約束條件,溫室氣體排放將是煤電發(fā)展最主要的硬約束。從現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性來看,按照現(xiàn)有的環(huán)保要求,再用10年的時間,每千瓦時煙塵、二氧化硫、氮氧化物會進(jìn)一步降低,可以分別達(dá)到0.04克、0.15克、0.2克左右甚至更低,假如有35億噸的原煤用于發(fā)電,這三項污染物年排放總量之和將控制在年300萬噸以內(nèi),相當(dāng)于中國不到1億噸散燒煤排放的三項污染物之和。因此,常規(guī)污染物的控制已不構(gòu)成對煤電發(fā)展的關(guān)鍵性約束條件。伴隨著中美聯(lián)合聲明、《強(qiáng)化應(yīng)對氣候變化行動——中國國家自主貢獻(xiàn)》等提出的2030年二氧化碳排放目標(biāo),作為排放大戶,溫室氣體成為煤電的制約。
(二)煤電發(fā)展展望
根據(jù)國家已頒布的能源、節(jié)能減排、氣候變化等規(guī)劃,2020年電力行業(yè)節(jié)能和低碳的相關(guān)目標(biāo)已基本明確。例如,根據(jù)已發(fā)布的相關(guān)規(guī)劃,中國常規(guī)水電裝機(jī)容量力爭達(dá)到3.5億千瓦,年發(fā)電量1.2萬億千瓦時,核電總裝機(jī)容量達(dá)到5800萬千瓦,并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到2億千瓦,光伏裝機(jī)達(dá)到1億千瓦左右,地?zé)崮芾靡?guī)模達(dá)到5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,中國生物質(zhì)能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到3000萬千瓦。
綜合考慮中國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平、國家要求、能源資源稟賦等因素,結(jié)合能源革命的要求,雖然2013年以來,電力供需放緩,火電發(fā)電量部分時段負(fù)增長,但從長期看,中國電力和煤電仍有較大的發(fā)展空間,這主要基于兩點考慮,一是中國將主動加快電能替代(例如,以電代散煤),而不是把電量當(dāng)成“過?!眮砜创?;二是中國天然氣長期缺乏,價格高,雖然中國電力占終端消費比重已達(dá)到22%左右,與發(fā)達(dá)國家持平,但是由于中國天然氣比重太低,所以電能的比重應(yīng)該更高,這是國情決定的。結(jié)合能源革命的要求,2020年年底及2030年年底中國電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)和發(fā)電量結(jié)構(gòu)預(yù)測情況見表2。

表2 2020年與2030年中國電力裝機(jī)結(jié)構(gòu)及發(fā)電量結(jié)構(gòu)預(yù)測

續(xù)表
預(yù)計2020年、2030年,煤電發(fā)電裝機(jī)和發(fā)電量的比重將持續(xù)下降,2020年、2030年煤電裝機(jī)比重將由2014年的60.7%分別下降至55.2%、45.7%,發(fā)電量比重下降至66.0%、56.2%。
五 建議
(一)進(jìn)一步明確煤電清潔發(fā)展的戰(zhàn)略定位
應(yīng)加快降低煤炭散燒比例和提高電能占終端能源消費的比重,加強(qiáng)煤炭以及煤電清潔利用規(guī)劃研究,充分發(fā)揮規(guī)劃對未來煤電發(fā)展的指導(dǎo)作用,建立涵蓋目標(biāo)指標(biāo)、技術(shù)路線、產(chǎn)業(yè)政策及評估機(jī)制的規(guī)劃體系。
(二)持續(xù)提高煤電效率與能量系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合
一是更加重視煤電與氣電、核電、可再生能源發(fā)電、抽水蓄能之間的優(yōu)勢互補;二是持續(xù)從各個環(huán)節(jié)挖掘技術(shù)節(jié)能潛力的同時,更加重視熱電聯(lián)產(chǎn)等能量梯級利用的技術(shù)推進(jìn);三是繼續(xù)加大通過規(guī)劃手段、市場手段、各種電源的匹配等方式來系統(tǒng)優(yōu)化電力甚至能源系統(tǒng)。
(三)建立以低碳發(fā)展為目標(biāo)導(dǎo)向的能源電力法規(guī)政策框架體系
由于煤電能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)大氣污染物的高效控制,常規(guī)污染物排放對電力發(fā)展已不構(gòu)成關(guān)鍵性約束條件。面對發(fā)展、環(huán)境和碳減排的要求,未來溫室氣體排放將對電力行業(yè)發(fā)展形成最主要的硬約束。因此應(yīng)以低碳發(fā)展為統(tǒng)領(lǐng)全面梳理能源、電力(主要是煤電)與節(jié)能減排的法律法規(guī)政策,建立統(tǒng)一完整、協(xié)調(diào)配套的法規(guī)政策和制度體系。對電力行業(yè),應(yīng)加快把工作重點從煤電常規(guī)污染物控制、能效控制轉(zhuǎn)移到以二氧化碳為主體的控制思路上來,由嚴(yán)控效率轉(zhuǎn)移到嚴(yán)格控制碳減排上來,將二氧化碳作為煤電的核心問題加以管理。
(四)科學(xué)合理控制煤電常規(guī)污染物排放
應(yīng)按照環(huán)境質(zhì)量改善要求及社會成本最小原則評估政策效果,要科學(xué)安排改造工期,避免違背規(guī)律的“大躍進(jìn)”式的做法。在煤電已經(jīng)不是致霾主因的共識下,應(yīng)以法定要求的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)為核心,兼顧區(qū)域環(huán)境要求,依法科學(xué)推進(jìn)常規(guī)污染物的控制。
(五)依法監(jiān)督
全面提高電力之外的工業(yè)企業(yè)的監(jiān)管水平,嚴(yán)格執(zhí)法,徹底解決“容易監(jiān)管的嚴(yán)監(jiān)管”(如電力)、“不好監(jiān)管的不監(jiān)管”現(xiàn)狀。建議以深化市場化改革的原則和思路重建或理順現(xiàn)行環(huán)境管理制度,加快推進(jìn)排污許可證制度,以排污許可證方式統(tǒng)籌總量控制、環(huán)評審批、排放標(biāo)準(zhǔn)等多重法定或行政管理手段。
(六)充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用
充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會自律、監(jiān)督協(xié)調(diào)的作用,積極參與相關(guān)法規(guī)、政策制(修)訂工作,建立和完善電力行業(yè)節(jié)能減排管理體系,加強(qiáng)信息統(tǒng)計、分析及發(fā)布制度,加大培訓(xùn)、宣傳力度。
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