以創(chuàng)新思維促煤電轉型!淺析煤電產業(yè)轉型破局的關鍵問題
發(fā)布者:admin | 來源:中國電力企業(yè)管理 | 0評論 | 3189查看 | 2023-04-28 11:20:02    

黨的二十大報告提出,要深入推進能源革命,加強煤炭清潔高效利用,加快規(guī)劃建設新型能源體系,確保能源安全。當前,煤電產業(yè)面臨現(xiàn)貨市場交易、實現(xiàn)“雙碳”目標任務和高煤價承受期三大嚴峻考驗,供熱機組調峰能力和靈活性受限,缺乏現(xiàn)貨市場競爭力;頻繁啟停造成設備損耗大,工況偏離;輔助服務收益低;高燃料成本缺乏市場疏導機制,煤電產業(yè)全行業(yè)嚴重虧損。


學習二十大報告精神要義,就是要深刻領會到,實現(xiàn)碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革,推動經濟社會發(fā)展綠色化、低碳化是實現(xiàn)高質量發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié),我們的抓手就是完善能源消耗總量和強度調控,嚴格控制化石能源消費,盡早適應碳排放總量和強度“雙控”制度要求。


進一步明晰煤電轉型的方向和任務


煤炭在我國一次能源供應和消費中占比65%,自給率高達93%,表明我國在充分利用自身資源稟賦,確保能源的基本安全。新時代,如何在一次能源向二次能源轉化中,提高效率、減少消耗總量、保障清潔電力供應,是實現(xiàn)高質量發(fā)展的關鍵。為此,“雙碳”目標下煤電轉型的方向和任務必須明晰:一是煤電生產的燃料加工轉化要進一步提高效率,減少消耗,減少廢棄物排放;二是要為綠色清潔能源大規(guī)模接入電網,安全穩(wěn)定運行提供安全保障和空間保障;三是堅持市場化改革,在改革中實現(xiàn)煤電產業(yè)升級。


充分認識完成“三改聯(lián)動”的艱巨挑戰(zhàn)


“三改聯(lián)動”有利于推動煤電機組清潔、高效和靈活性水平提高,是實現(xiàn)煤電高質量發(fā)展的主要抓手。2021年10月,國家發(fā)改委、能源局印發(fā)《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》,正式提出了節(jié)能提效、供熱和靈活性改造三方面目標要求。在靈活性改造方面,針對存量煤電機組,堅持應改盡改原則,預期改造規(guī)模2億千瓦,增加系統(tǒng)調節(jié)能力3000~4000萬千瓦。節(jié)能降耗方面,改造重點在供電煤耗300克/千瓦時以上的機組,對無法改造的機組逐步淘汰(含轉為應急備用電源),改造規(guī)模不低于3.5億千瓦;供熱改造方面,針對具備供熱條件的純凝機組,在落實熱負荷需求的前提下,改造規(guī)模力爭達到5000萬千瓦。


靈活性改造的主要目標是降低煤電機組最小出力、快速啟停、快速升降負荷。目前,通過低負荷穩(wěn)燃、熱電解耦等技術改造,可以將煤電機組的最小穩(wěn)定出力降至20%~30%的額定容量,但存在增減出力響應時間較長、爬坡速率較慢等問題,同時還伴隨著煤耗增加、機組損耗增加和運營成本增加等問題。此外,靈活性改造需要投入的資金多,沒有回收機制,沒有正常盈利模式,加上近兩年燃料成本高,企業(yè)虧損嚴重,部分企業(yè)持觀望心態(tài),積極性不高。還有煤質問題,以及靈活性改造在鍋爐低負荷穩(wěn)燃方面存在技術性挑戰(zhàn)。


我國熱電聯(lián)產發(fā)展面臨的挑戰(zhàn),一是占裝機容量近一半的熱電聯(lián)產機組由于沒有實現(xiàn)熱電解耦,調峰能力十分有限,如果繼續(xù)按照“以熱定電”的運行方式,熱電聯(lián)產機組上網電量壓減幅度很有限,給抽凝機組帶來的調峰壓力過大。二是大型抽凝供熱機組比例過大,其熱電比通常較小,設計性能決定了其難以全面參與深度調峰。


節(jié)能改造方面,國家要求2025年全國火電機組平均供電煤耗達到300克/千瓦時以下,“十四五”期間改造規(guī)模不低于3.5億千瓦。要完成上述目標,需要巨量資金和技術投入,從投入產出看,節(jié)能效果能否達到測算預期是關鍵,存在著機組直至關停時仍難以回收投資的不確定性。


深刻認識提高輔助服務能力面臨的挑戰(zhàn)


筆者對2060年電力供需平衡開展初步測算:在冬季晚高峰時段光伏發(fā)電出力為零,風電有效容量系數取15%;氣電系數取60%,水電系數取50%,核電和抽水蓄能系數取100%,考慮10%的負荷備用率后,則系統(tǒng)所需的煤電和新型儲能容量約13.5億千瓦。隨著煤電上網電量比重的逐年減少,煤電增強維護電力系統(tǒng)穩(wěn)定功能,發(fā)揮調峰、調頻、調壓任務就越來越重。


當前,機組靈活性改造后,機組深調能力能夠達到30%以下,但降低了機組的安全性、經濟性。機組啟停調峰和深度調峰主要風險有:鍋爐部分,受熱面泄漏、低負荷燃燒不穩(wěn)、主再熱氣溫偏低、氮氧化物和氨逃逸超標、安全閥和大口徑閥門泄漏、磨運行風險性升高、輔機軸振增大;汽機部分,無輔汽啟動安全性差、輔汽壓力不足、抽汽電動門泄漏、末級葉片損傷、汽端空側密封油壓偏低、大機軸振增加等。


深度調峰后,機組實際運行工況偏離設計工況較大,低負荷運行時段增加,廠用電率升高,鍋爐效率降低,汽輪機熱耗增加,機組煤耗同步增大。100萬、60萬、30萬千瓦等級機組,負荷分別降至40%、30%、20%額定出力時,供電煤耗分別接近增加40、60、80克/千瓦時。煤電機組爬坡能力普遍弱于其他電能機組,在高電價時出力上不去,低電價時出力降不下來,特別是熱電聯(lián)產機組,受供汽供熱影響,能調節(jié)容量很有限。


深刻認識促進煤電清潔化面臨的挑戰(zhàn)


實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標愿景無疑將帶動生態(tài)環(huán)保產業(yè)面向綠色低碳循環(huán)發(fā)展體系全面升級。煤電產業(yè)歷來是減排、治污的重點監(jiān)控目標,過去在脫硫、脫硝、除塵、除渣等方面已經采取很多措施,取得良好成效。


隨著煤電參與調峰、調頻的增加,出現(xiàn)低負荷運行狀態(tài)將成為常態(tài),低溫煙氣對傳統(tǒng)脫硝提出挑戰(zhàn),同時,環(huán)保標準的提高對廢水、廢氣、廢渣等超低排放也提出了更多改造需求。現(xiàn)有絕大多數發(fā)電企業(yè)都要對原來沒有投入使用的廢水達標排放處理設備進行恢復性改造。主要包括中水回用、廢水處理和脫硫廢水零排放工程改造等,尤其重點整治含鹽量及污染物濃度最高的脫硫廢水。根據推算,全國燃煤發(fā)電廠裝機10.2億千瓦,脫硫廢水約2.2~2.4億噸/小時。此外,城市垃圾、工業(yè)廢棄物、退役風機葉片高溫燃燒處理,需要煤電鍋爐發(fā)揮作用。廢氣排放治理面臨五個難題:一是溫室氣體排放量巨大,減排任務艱巨;二是環(huán)境改善需要進一步削減火電大氣污染物;三是石灰石開采以及廢棄石膏的堆存處置對環(huán)境產生較嚴重負面影響;四是廢棄脫硝催化劑危險廢物處置難;五是非常規(guī)污染物的控制需要新的技術突破,需要控制汞及其化合物等重金屬、三氧化硫等可凝結顆粒物、濕煙氣液態(tài)水中的溶解鹽顆粒物等。


以創(chuàng)新思維促煤電轉型


黨的二十大報告指出,發(fā)展是黨執(zhí)政興國的第一要務,必須完整、準確、全面貫徹新發(fā)展理念,堅持社會主義市場經濟改革方向,加快構建以國內大循環(huán)為主體,國內國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局。煤電市場化改革已進入關鍵期,在上游燃料價格不斷攀升、高位運行階段,煤電企業(yè)的盈利能力被削弱,經營狀況堪憂,煤電產業(yè)健康發(fā)展受到前所未有的挑戰(zhàn)。只有堅定高質量發(fā)展的信念,堅持服務全局的系統(tǒng)觀念,才能擺正在推進新型工業(yè)化,加快建設制造強國、質量強國、航天強國、交通強國、網絡強國、數字中國,推進國家安全體系和能力現(xiàn)代化戰(zhàn)略中的地位和作用。


煤電產業(yè)發(fā)展轉型成功,能源的自給自足才有基本保障,綠色低碳才有實現(xiàn)的基礎。在煤價高位運行時期,現(xiàn)貨交易市場、輔助服務市場的參與主體都面臨不同程度虧損,試圖通過局部改變某些為市場交易順利實施而制定的征收、補償規(guī)則或標準,對提高企業(yè)整體經營水平,實現(xiàn)扭虧作用不大。因此,創(chuàng)新思維尤為關鍵,在促進傳統(tǒng)煤電轉型上,應給予更多更優(yōu)新能源資源配給,在綠色金融扶持上給予更多優(yōu)惠產品支持,才更能激發(fā)企業(yè)轉型動力。


先立后破,有計劃分步驟實施碳達峰行動,對煤電產業(yè)就是要堅持推進“三改聯(lián)動”,堅持電力商品交易市場改革,建設完善輔助服務市場,加大“三廢”治理,減少污染物排放,實現(xiàn)煤電清潔化發(fā)展。面對“三改聯(lián)動”、輔助服務市場、污染物減排中遇到的困難和挑戰(zhàn),各大發(fā)電集團要統(tǒng)籌規(guī)劃,“一廠一策”加大技改投入和管理提升,提高調峰、調頻、調壓能力,發(fā)揮煤機在維護電網系統(tǒng)穩(wěn)定運行中的壓艙石作用。


煤電轉型進一步的思考與建議對有關問題的認識


高煤價問題:當前煤價高位運行,是多種因素疊加引起。少部分是成本推動引起,大部分是市場供需矛盾引起,也存在一定資本炒作因素,目前價位已偏離正常水平,是階段性高位運行,但仍屬周期漲落,是市場常態(tài)。


現(xiàn)行電價機制問題:現(xiàn)貨市場三部制電價機制目前在一些地方屬于試行階段,作為市場微觀主體的基層煤電企業(yè)對電量電價、容量電價和輔助服務電價都不同程度表達不滿。認為日前電量電價不能報高,容量電價對大機組不公,輔助服務電價無法補償成本等。研究認為,試行階段需要觀察期,長期看只要堅持經濟折舊與物理折舊相匹配,補償收益與輔助服務質量相匹配,容量電價、輔助服務定價機制就會越來越合理;電量電價是在限價下的市場競爭,部分成本沒有傳導到下游,這是火電企業(yè)對全社會的貢獻。


儲能問題:儲能是實現(xiàn)新能源大規(guī)模開發(fā),高比例接入,支持新型電力系統(tǒng)建設的關鍵。由于困擾儲能項目規(guī)?;l(fā)展的價格機制和安全問題都有待解決,火電企業(yè)開發(fā)儲能存觀望心態(tài)。近期一些地方出臺的新能源項目按不低于10%比例(時長不低于2小時)配建或租賃儲能設施;以及電網企業(yè)要求新能源項目不得低于項目容量的20%(時長2小時)配建儲能要求,將儲能建設問題變成了發(fā)電集團在當地發(fā)展新能源的前置問題,同時也給希望自我轉型的基層火電企業(yè)增加了很大困難。研究認為,開發(fā)新能源需要上一定規(guī)模儲能,但選擇何種技術路線,給予哪些政策扶持,需要政府及時出臺政策指導。


當前工作的建議


抓長協(xié)煤供應。長協(xié)煤占火電企業(yè)現(xiàn)有燃料來源的70%,是電廠最可靠、最低成本的燃料來源,穩(wěn)住長協(xié)煤,就保證了基本安全和利益。發(fā)電集團要組織力量加強長協(xié)煤兌現(xiàn)監(jiān)管,確保質、量、價兌現(xiàn);開展多種方式煤電合作,為煤炭生產企業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標轉型發(fā)展出謀劃策,在新時代共謀新發(fā)展。


積極推動“三改聯(lián)動”,實現(xiàn)煤電產業(yè)向數字經濟轉型。要加快靈活性改造,優(yōu)先安排低負荷穩(wěn)燃、寬負荷脫硝、機組控制系統(tǒng)優(yōu)化等;全面推動供熱機組高背壓供熱、低壓缸微出力改造,對工業(yè)蒸汽機組開展多臺機聯(lián)動供汽改造;根據經濟實用性,開展通流及運行優(yōu)化調節(jié)、煙風系統(tǒng)改造、熱力系統(tǒng)優(yōu)化等。爭取通過改造挖掘20%~30%的調節(jié)潛力,釋放出巨大的調峰容量,加大對新能源的接納能力。


要利用“三改聯(lián)動”機會,盡可能在改造部位安裝傳感設備,實時采集煙氣、蒸汽等介質壓力、溫度變化數據;建立工業(yè)互聯(lián)網平臺,分析、加工、處理介質參數,優(yōu)化設計操作工藝流程,形成標準化工業(yè)操作軟件和智能調節(jié)控制軟件,推動煤電產業(yè)智能運營。


加快研究煤電企業(yè)新型儲能建設問題??ㄖZ電池是一種新興的技術,被稱為“抽水蓄電”,用于廉價的、獨立于場地的中大規(guī)模電能儲存。它將電能轉化為熱能,將熱能儲存在廉價的儲存介質中,如水或熔鹽,并根據需要將熱能轉化為電能,容量可達100兆瓦/1000兆瓦時。業(yè)界認為比起傳統(tǒng)儲能電池,其可更經濟、更環(huán)保地解決全球可再生電力的存儲問題。儲能產業(yè)的立,有利于實現(xiàn)熱電解耦,有利于大規(guī)模新能源接入,有利于新型電力系統(tǒng)建設。儲能建設要盡早規(guī)劃,各級政府、科研機構、國有資本責無旁貸。


勇于管理創(chuàng)新,激發(fā)基層企業(yè)活力。發(fā)電集團既有的管理制度體系適用于將基層煤電企業(yè)視為電力生產單元進行管理,而沒有形成一套適應向新能源轉型的放權、激勵、風控和考核機制,勢必束縛火電企業(yè)轉型發(fā)展的內生動能。煤電企業(yè)深耕地方,有自身的資源稟賦,有自我轉型的破局需求。新時代需要新觀念,要通過制度創(chuàng)新和管理創(chuàng)新解放生產力。


注:本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2023年02期,作者單位:華能能源研究院。

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