電力工業(yè)是國民經濟發(fā)展的基礎工業(yè)。電能是由一次能源(如石油、煤炭、天然氣、水力、原子能、風能等)轉化而來的二次能源。其中,火電在我國占據主力電源地位,起著保供托底的“壓艙石”作用。
在“雙碳”形勢下,火電在電力系統(tǒng)中的“壓艙石”地位會長期不變嗎?我們來簡單分析一下。
各類發(fā)電有何特點?
▲2015—2020年我國各類電源裝機情況
我國的用電量存在明顯的波峰波谷,冬季與夏季電網負荷較大。火電由于機組發(fā)電較為靈活,方便電網調峰。這是火電相比于其他發(fā)電方式最大的優(yōu)勢之一。火力發(fā)電相對其他發(fā)電方式建設周期短、選址靈活、機組受環(huán)境、天氣、季節(jié)等不利因素影響較小。
*水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源,對環(huán)境沖擊較小。除可提供廉價電力外,它還發(fā)揮著控制洪水泛濫、提供灌溉用水、改善河流航運等作用。但水力發(fā)電建設所需時間周期長,科技成本高,豐水或枯水期會影響其發(fā)電能力。
*核能發(fā)電利用原子核分裂時產生的能量把反應器中的水加熱產生蒸汽,以蒸汽推動汽輪發(fā)電機產生電能。核電發(fā)電的特點是核燃料體積小、運輸量小、無灰渣,但缺點是一旦發(fā)生差錯,很容易造成很大的事故。
*風力發(fā)電站是直接利用風力推動發(fā)電機來發(fā)電。它的優(yōu)點是干凈、靈活、分散且可再生。它的缺點則是地域性極強,只能在特定的地方發(fā)電,且受天氣和季節(jié)影響大。
*太陽能發(fā)電一般有兩種形式,一種是利用半導體的光電效應發(fā)電,稱作光伏發(fā)電。另一種是利用陽光聚焦到蒸汽鍋爐,產生蒸汽推動汽輪機發(fā)電,這個被稱為光熱發(fā)電。太陽能發(fā)電無需機械推動部件,沒有噪聲,穩(wěn)定性好,維護保養(yǎng)比較簡單,維護費用低。但太陽能發(fā)電容量比較小,發(fā)電量不高,并且光伏系統(tǒng)的造價也比較高,且太陽能發(fā)電受季節(jié)、天氣和晝夜交替的影響。
通過對比上述幾種常見的發(fā)電不難發(fā)現,火電穩(wěn)定,受限制條件比較小。
從中期內,保障我國電力安全依然離不開火電
我國是一個煤炭資源十分豐富的國家。數據顯示,2020年我國燃煤資源裝機107900萬千瓦,裝機占比49.06%,總發(fā)電量達76200億千瓦時,其中,火電46320億千瓦時,占總發(fā)電量的60.79%。
我國火力發(fā)電技術起步較早,火電占領電力的大部分市場,行業(yè)發(fā)展處于成熟階段。火電可以實現供需實時平衡,在沒風、陰天、缺水或遇到其他突發(fā)事件時,依靠火電來彌補供電的缺口,是就目前的技術而言最為經濟快捷的方式,
由此可見,火電仍是我國的主力電源,加上其穩(wěn)定、受限制條件小的特點,“壓艙石”作用很難被替代。
火電也在變“綠”
在“雙碳”背景下,火電“壓艙石”的作用應更多體現在保障電力安全、降低電力系統(tǒng)碳排放等方面。我國電力企業(yè)也在此基礎上統(tǒng)籌實施火電改造,努力將火電升級為清潔、彈性、保安電源。
早在2015年12月,國務院常務會議決定,2020年前對燃煤發(fā)電機組全面實施超低排放和節(jié)能改造,大幅降低發(fā)電煤耗和污染排放。
煤電超低排放和節(jié)能改造,主要是對燃煤機組的煙氣排放進行治理,降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放水平。我國燃煤電廠的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放水平,已與燃氣電廠相接近,這些排放限值比世界上其他發(fā)達國家的排放要求大概嚴50%以上。到2017年,煤電機組供電煤耗目前已從2012年的325克/千瓦時降至308克/千瓦時,達到世界先進水平。
近年來,我國燃煤清潔高效發(fā)電技術發(fā)展迅猛。部分發(fā)電央企90%以上的燃煤機組實現了超低排放。我國超超臨界、二次再熱超超臨界發(fā)電技術已達到世界先進水平。業(yè)內專家指出,超低排放改造的成本電價約為0.5分/千瓦時至2.5分/千瓦時,國家對超低排放的電價加價是0.5分/千瓦時至1分/千瓦時,煤電超低排放改造后的發(fā)電成本仍低于燃氣發(fā)電。
當然,盡管火電超低排放已取得重大進展,但重金屬和廢水廢渣問題還未得到徹底解決,以煤電為主的發(fā)電結構決定了二氧化碳排放強度大。此外,我國西南地區(qū)高硫無煙煤機組實現超低排放仍存在一定困難,有待繼續(xù)開展技術研發(fā)。還有專家認為,用生物質燃料來替代煤炭,歐洲在這方面已經做了大量工作,這是一個可行的方向。
保持適度火電,既能發(fā)揮火電對電力安全供應的兜底作用,也能為新能源大規(guī)模發(fā)展保駕護航。變“綠”的火電在服務“雙碳”目標實現,構建新型電力系統(tǒng)都能起到重要的作用。