眾所周知，1831年，英國科學家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，并在此基礎上制出第一臺發(fā)電機。1866年德國人西門子發(fā)明可用實用的自激發(fā)電機。1882年，法國人德普勒發(fā)現(xiàn)遠距離送電的方法，美國科學家愛迪生建立美國第一個火力發(fā)電站，電力生產和遠距離輸送成為可能；同年7月26日，我國上海第一臺12千瓦機組發(fā)電。19世紀70年代，電動機問世。自此，電力獲得廣泛應用，人類歷史從“蒸汽時代”跨入了“電氣時代”。
作為火力發(fā)電的主要方式之一，燃煤發(fā)電伴隨著電力的發(fā)展不斷增長，為我國經濟社會發(fā)展和人民物質文化生活水平提高提供了重要保障。但多年來，尤其是近年來，圍繞煤電的話題似乎沒有停止過。電荒、煤荒、煤電虧損、煤電聯(lián)營、煤電一體化、煤改氣……煤電從蹣跚起步、艱難成長到快速發(fā)展歷經百年，如今再一次站在歷史的交匯點上，面臨艱難的轉型抉擇。
煤電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)史無前例
一是碳達峰、碳中和目標要求煤電規(guī)模有效控制，功能加速轉型。
從2020年9月到今年2月，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上、聯(lián)合國生物多樣性峰會等7次重大國際場合就“中國力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和”發(fā)表重要講話，并在氣候雄心峰會上確立了2030年清潔轉型的具體目標。今年3月，全國“兩會”再次強調要“制定2030年前碳排放達峰行動方案，推動煤炭清潔高效利用”。中央財經委員會第九次會議上，習近平總書記首次提出要“構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”。占我國碳排放總量40%左右的電力行業(yè)，首當其沖地成為碳減排路上的主力軍和先行者，煤電領域的減排更是成為社會各界輿論的焦點，煤電急剎車、煤電轉型的呼聲不絕于耳。
事實上，早在上世紀八十年代，我國已實施火電行業(yè)存量中的落后產能分批淘汰，“十三五”又開始進行火電增量控制?！峨娏Πl(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，“十三五”期間取消和推遲煤電建設項目1.5億千瓦，淘汰落后煤電機組2000萬千瓦，合計相當于計劃新增容量的85%?！笆濉焙汀笆濉逼陂g，煤電裝機年均增速從6.8%降至3.7%，煤電投資年均增速從-5.7%降低至-18.5%，持續(xù)快速增長的態(tài)勢得到抑制。
此外，“十三五”伊始，在國家供給側結構性改革等因素影響下，煤炭供需驟然緊張，電煤價格大幅飆升。在燃料成本增加、電價降低、利用小時下降、供暖熱價低、環(huán)保成本增加等多重重壓之下，煤電企業(yè)生存艱難。2017年，華能等五大發(fā)電集團煤電板塊虧損287億元，整體虧損面在60%左右；2018年，火電企業(yè)虧損面仍達到43.8%，部分大型發(fā)電集團煤電和供熱板塊持續(xù)整體虧損；2019年，電煤價格雖有所回落，但總體仍居高位，電煤采購綜合價仍超過國家核定的綠色區(qū)間上限。2019年，華能、大唐、華電、國家電投四家發(fā)電集團煤電板塊虧損額接近150億元，煤電企業(yè)虧損面接近50%。東北、西北、西南等地區(qū)情況更為突出，諸多電廠負債率超過100%，導致當年五大發(fā)電集團紛紛“轉讓”、“清算”旗下煤電廠，引起國家相關部門和社會輿論的高度關注。
客觀上來講，在宏觀經濟下行、供給側結構性改革、電力市場化背景下，煤電從“十二五”開始就已踏上艱難的轉型之路，碳達峰和碳中和時間表的提出只是吹響了進攻號角、加速了煤電轉型步伐。目前，我國二氧化碳排放約100億噸，其中，能源利用產生的二氧化碳約占80%，電力系統(tǒng)作為能源領域最大的碳排放行業(yè)，占我國碳排放總量的40%左右。要助力國家實現(xiàn)碳減排目標，為非能源二氧化碳排放爭取更多空間，電力供應結構必須發(fā)生根本性變化，煤電必須嚴格控制規(guī)模，其定位與功能需相應轉變。
二是“雙循環(huán)”新發(fā)展格局要求煤電布局不斷優(yōu)化，結構加速升級。
在新冠肺炎疫情深刻沖擊世界經濟的背景下，世界逆全球化趨勢增強，全球產業(yè)鏈、供應鏈脫節(jié)趨勢凸顯，我國實施“加快形成以國內大循環(huán)為主體、國內國際雙循環(huán)相互促進的發(fā)展新格局”大戰(zhàn)略。國內大循環(huán)必將加速我國區(qū)域間尤其是長江三角洲、粵港澳、京津冀、長江經濟帶四大國家級區(qū)域的發(fā)展，以及省間特別是東、中、西部三個經濟帶內省份相互之間既協(xié)調發(fā)展又差異化互補，重塑我國產業(yè)結構和布局；國內國際雙循環(huán)必將圍繞國際市場需求，加速形成技術流、市場流和產品流，重構外向型產業(yè)鏈和供應鏈。能源電力作為社會發(fā)展基本要素，是推動經濟增長的重要引擎。同時，經濟和社會發(fā)展的量和質的變化，必然導致能源電力生產中心與消費中心的背離，相應地也需要重構與協(xié)同。因此，對能源提出更高的要求，一方面由于能源行業(yè)本身是重要的裝備制造業(yè)產業(yè)，并屬于戰(zhàn)略性新興產業(yè)范疇，是我國產業(yè)鏈重構的主要領域；另一方面，國內產業(yè)鏈重塑和區(qū)域產業(yè)格局調整對電力供應、電能質量提出了不同層次的需求。
在構建“雙循環(huán)”新發(fā)展格局和碳減排約束下，能源保障被賦予了雙層含義：用上電和用好電。我國能源資源與負荷中心的空間錯配，推動了大規(guī)模遠距離輸電的特高壓電網(wǎng)快速發(fā)展。截至“十三五”末期，我國已累計建成投運“十四交十六直”30項特高壓工程，在運在建線路總長度達4.7萬余千米，為經濟發(fā)展保駕護航。但由于網(wǎng)源規(guī)劃不同步、交直流不平衡等因素，導致局部電網(wǎng)仍存在“強直弱交”、輸電線路利用率不高、潮流穿越等系統(tǒng)安全問題。而煤電作為安全、可靠、穩(wěn)定的電源，“十四五”期間應加快優(yōu)化布局，一方面滿足雙循環(huán)下，經濟發(fā)展對電能的要求，另一方面滿足電網(wǎng)大規(guī)模消納新能源及資源優(yōu)化配置的要求，通過優(yōu)化布局在新發(fā)展格局構建中發(fā)揮重要的作用。
三是“十四五”發(fā)展規(guī)劃要求煤電繼續(xù)發(fā)揮托底作用，質量加速提高。
2021年3月13日發(fā)布的《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》強調，未來五年中國在轉向高質量發(fā)展階段的同時面臨新的發(fā)展環(huán)境，包括國際環(huán)境日趨復雜，不穩(wěn)定性、不確定性明顯增加，世界經濟、全球化、能源版圖、國際經濟政治格局都將發(fā)生重大變化，中國面臨社會主要矛盾變化帶來的新特征和新要求，以及國際環(huán)境帶來的新矛盾和新挑戰(zhàn)。同時，明確提出“單位GDP能源消耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%”、“非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右”、“合理控制煤電建設規(guī)模和發(fā)展節(jié)奏”等目標。無疑，經濟低碳轉型、能源結構加速轉型非常迫切。
“十四五”期間，我國經濟仍將保持年均5%的增長速度，經濟社會快速發(fā)展將帶動能源電力需求持續(xù)增長，全國全社會用電量預計年均增長4.4%。在傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)沒有實現(xiàn)實質性的突破之前，僅靠新能源實現(xiàn)增量替代目前還存在一定的困難，這要求煤電還要發(fā)揮托底保供的作用。既滿足經濟發(fā)展需求，又符合減碳目標，要求煤電行業(yè)需以“精細化”的發(fā)展方式，從“重資本”轉向“重管理、重創(chuàng)新”，不斷提高運行質量和發(fā)電效率，實現(xiàn)煤電高質量轉型。
煤電“十四五”發(fā)展路徑選擇
當前，能源及電力“十四五”規(guī)劃制定進入尾聲，煤電發(fā)展路徑是業(yè)內關注的焦點。從“30·60”雙碳目標，到“2030年風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上”，再到“構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”，電力行業(yè)發(fā)展變革方向已浮出水面，煤電突圍的路徑選擇尤為重要，盡快達峰、穩(wěn)步保持、逐步下降可能是總體走勢。在能源轉型過程中，始終要把握以下原則和前提。
一是堅持以保障民生為第一要義。任何改革的出發(fā)點和終點都要落實到實現(xiàn)好、維護好、發(fā)展好最廣大人民的根本利益上，落在滿足人民日益增長的美好生活需求上。能源電力發(fā)展的最終目的就是保障和改善民生。美國得州發(fā)生的大規(guī)模停電事故，為即將出臺的能源和專項“十四五”規(guī)劃，以及碳減排下能源轉型實現(xiàn)路徑提供了警示和借鑒，合理的電源、電網(wǎng)結構，以及相適應的電力市場機制體制才能保障電力可靠供應。
二是堅持全社會成本最優(yōu)。新能源的倍速發(fā)展，對大幅提高系統(tǒng)靈活性調節(jié)能力、兜底保障電源，以及適合高比例新能源電網(wǎng)的重構等提出了更高的要求，這些變革將帶來整體供應成本和用能成本上漲。同時，上升成本將通過市場化的電價傳導至全社會，將對產業(yè)、產品的競爭力形成一定程度的制約。因此，能源轉型和新型電力系統(tǒng)的構建應以盡可能付出代價最小，控制轉型成本在社會可承受可負擔范圍之內為原則。
三是堅持系統(tǒng)思維。以全社會碳排放總量為優(yōu)化目標，科學設計碳排放階段性目標，而非單一行業(yè)、單一企業(yè)、單一地區(qū)的碳排放。目前，煤炭用來發(fā)電仍然是其作為燃料最清潔的利用方式。2006年以來，我國通過對煤電清潔節(jié)能改造，減排二氧化碳約78.3億噸。電力是能源消費和使用的最好的終端方式，部分行業(yè)的碳排放必然將通過電能替代等方式轉移到電力行業(yè)。因此，碳達峰、碳減排目標不可“一刀切”，而需綜合考慮不同行業(yè)性質、處于產業(yè)鏈位置、減碳難度、經濟影響因子等，科學合理、安全有序制定各行業(yè)退煤時序表，而電力行業(yè)達峰將位于各行業(yè)之后，煤電退出也將持續(xù)較長一段時間，以保持經濟平穩(wěn)運行。
有了上述前提作為保障，煤電才能從主體性電源平穩(wěn)過渡至調節(jié)性電源，才能為生產生活正常運轉保駕護航；能源轉型才能更好地兼顧發(fā)展與變革，才能助力國家在經濟綠色復蘇中掌握戰(zhàn)略主動權?！笆奈濉逼陂g，煤電轉型升級發(fā)展的總體路徑是：清潔、高效、安全、協(xié)同。
清潔發(fā)展
“十三五”以來，我國煤電裝備技術水平不斷提高，超超臨界煤粉發(fā)電技術、大型空冷機組、循環(huán)硫化床鍋爐機組應用達到世界先進水平，節(jié)能技術全面普及應用。截至2019年底，全國累計完成煤電節(jié)能改造超過6億千瓦，火電機組平均供電煤耗由2015年的315克標準煤/千瓦時降至306克標準煤/千瓦時左右，以2015年為基準年，累計節(jié)約標準煤1.17億噸以上，減排二氧化碳3.26億噸?！笆濉币詠砝塾嬐瓿沙团欧鸥脑?.9億千瓦以上，截至2019年底，86%的煤電機組實現(xiàn)了超低排放。無論是從清潔技術還是排放來考慮，煤電都是利用煤炭的最好方式，煤電延續(xù)綠色發(fā)展路徑對全社會碳減排是必要的也是必須的。
“十四五”期間，為滿足系統(tǒng)運行和環(huán)保要求的煤電存量機組將繼續(xù)延續(xù)超低排放、節(jié)能改造的技術路線，加快淘汰服役年限長和不符合能效、安全、質量等要求的煤電機組，推動高效清潔的煤電產業(yè)升級。同時，加快我國東中部煤電退出進程，或者根據(jù)當?shù)刎摵稍鲩L水平，對小容量機組進行產能替換。
高效發(fā)展
近年來，在能源“雙控”約束下，我國能源彈性系數(shù)有所下降，但仍然超過世界平均水平，除了產業(yè)結構調整尚不到位外，能源粗放式的生產和利用方式也是主要原因。從電力行業(yè)看，除了加快對煤電等傳統(tǒng)化石能源發(fā)電設備進行節(jié)能改造，還要從系統(tǒng)整體運行效率、可再生能源消納水平等方面發(fā)力。目前，我國部分地區(qū)電源開發(fā)與電網(wǎng)發(fā)展不配套，多條特高壓直流工程送端配套電源尚未落實，導致已投運輸電通道利用率偏低。西南地區(qū)與“三北”地區(qū)電力外送通道建設滯后，制約了當?shù)乜稍偕茉丛诟蠓秶鷥雀咝渲谩?
“十四五”期間，應以安全為基礎、需求為導向，合理控制煤電新增規(guī)模，新增煤電裝機布局向西部、北部轉移，煤電功能逐步由基荷電源轉變?yōu)檎{節(jié)電源，發(fā)揮碳減排主體作用，為清潔能源發(fā)電提供空間。
安全發(fā)展
“十三五”以來，電力供給側結構性改革不斷推進，全國電力供需形勢逐漸從寬松過渡到平衡。同時，隨著可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)，以及全社會電氣化比例持續(xù)提高，從2019年開始局部地區(qū)局部時段存在電力缺口，并呈現(xiàn)擴大態(tài)勢。2020年入冬以后，南方地區(qū)受大范圍寒潮、疫情后工業(yè)生產快速恢復等因素影響，用電需求快速增長，部分地區(qū)短時間內電力供應偏緊，湖南由于供應出現(xiàn)硬缺口迅速引起各方關注。從“十三五”中后期開始，湖南省就未新增大型火電和水電裝機，省內發(fā)電能力增速大幅落后于用電增速，一次能源資源匱乏，且地處全國能源輸送通道末端，九成以上電煤需要從省外調入，運輸成本較高，導致市場化形勢下火電發(fā)展困難。當前，湖南火電裝機約2200萬千瓦，占比45.5%，遠低于全國59.2%的平均水平，兜底保障能力不足?！逗鲜窠洕蜕鐣l(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標綱要》提出，“十四五”時期，預計湖南最大電力缺口超過1000萬千瓦，面臨降碳和保障能源安全雙重壓力。除了加快可再生能源發(fā)展，以及利用特高壓打開輸送通道，短期內還需要化石能源進行結構性補充，增強電力系統(tǒng)調節(jié)能力，大力推進煤電靈活性改造。充分發(fā)揮煤電兜底作用，實現(xiàn)永州、平江、華容和懷化石煤4個電廠建成投產。
從社會可承受成本及系統(tǒng)運行考慮，相當一段時期內煤電仍要發(fā)揮基礎性電源重要作用?！笆奈濉逼陂g，在控制煤電總裝機的前提下，根據(jù)不同區(qū)域的電力供需形勢和經濟發(fā)展需求，兼顧環(huán)境成本，通過市場價格信號引導合理的煤電投資建設，調整發(fā)電裝機布局，優(yōu)化結構，保證煤電、氣電等可控性支撐電源容量與電力負荷規(guī)模匹配，保障多種情形下的生產生活用電，促進經濟可持續(xù)發(fā)展，而不是簡單地“一刀切”式停建。
協(xié)同發(fā)展
電力系統(tǒng)低碳轉型的關鍵是消納高比例可再生能源?？稍偕茉礉B透率不斷增加將大大降低同步大電網(wǎng)的慣性，并增加電能質量問題，對系統(tǒng)調峰能力、靈活性資源的需求均提出更高要求。同時，可再生能源的區(qū)域特性、季節(jié)特征，對備用電能量儲備和跨越長時間維度的電能量調節(jié)也提出了需求。完全將可再生能源作為唯一的主力能源，目前的技術尚難做到，也未有相關經驗可以借鑒。在以同步電網(wǎng)為主網(wǎng)架的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，失去轉動慣量將極大地增加電網(wǎng)崩潰的風險。2020年8月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關于開展“風光水火儲一體化”“源網(wǎng)荷儲一體化”的指導意見（征求意見稿）》明確，結合需求側負荷特性、電源結構和調節(jié)能力，客觀評估并發(fā)揮系統(tǒng)調節(jié)能力，因地制宜確定電源合理規(guī)模與配比，挖掘新能源消納能力，加強送端“風光水火儲一體化”和受端“源網(wǎng)荷儲一體化”發(fā)展的協(xié)調配合，確保開發(fā)規(guī)模與消納能力匹配。
“十四五”時期，需要根據(jù)不同資源情況、不同用戶類型，用多元互補的思路，解決各類電源互補互濟不足的矛盾，優(yōu)化電力生產端的結構和布局，實現(xiàn)清潔電力大規(guī)模消納。
煤電在新型電力系統(tǒng)中的重新定位
2021年3月15日，習近平總書記在主持召開中央財經委員會第九次會議時首次提出，構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。在可預見的未來，以及目前技術范圍內的認知，新型電力系統(tǒng)將是與數(shù)字化、智能化、信息化深度融合的能源互聯(lián)網(wǎng)，具有主體多元、結構交錯、感知敏銳、互動高效、靈活柔性等特征，這要求“重發(fā)輕供”的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)切換到源網(wǎng)荷儲一體化運行的新型電力系統(tǒng)，從而推動整個能源電力工業(yè)的產業(yè)、結構、體制、技術發(fā)生深刻變革，現(xiàn)有電力結構、發(fā)展模式、利益格局將全面重構，煤電將改變當前主力電源角色，在新型電力系統(tǒng)中重新定位。
第一，統(tǒng)籌發(fā)展與減排，充分發(fā)揮煤電產能調蓄作用。
目前，我國煤電裝機容量比重達49.1%，化石能源發(fā)電量比重超過一半，高達64.0%。按照“雙碳”目標要求和減排時間表，應在保證能源電力行業(yè)總體穩(wěn)定發(fā)展的同時，合理控制和壓縮煤電新增規(guī)模，盡早實現(xiàn)煤電發(fā)電量達峰，然后有計劃、有步驟地逐步退出，其歷程延續(xù)數(shù)十年。在此過程中，應根據(jù)我國經濟發(fā)展趨勢和能源資源的客觀實際，統(tǒng)籌發(fā)展與減排，科學設計路徑與幅度，協(xié)同煤電與新能源發(fā)展一退一進的節(jié)奏，促使煤電最大限度地為新能源發(fā)展拓展電力和電量空間，發(fā)揮輔助性電源作用；最大限度地為碳排放壓縮數(shù)量和減排時間，發(fā)揮主力軍作用。
第二，統(tǒng)籌安全與減排，充分發(fā)揮煤電調節(jié)電源作用。
可再生能源實現(xiàn)增量替代后的新型電力系統(tǒng)，需要系統(tǒng)提供更多煤電等靈活性電源以平抑風電、光伏帶來的波動以保障電能質量。實現(xiàn)規(guī)?；媪刻娲蟮男滦碗娏ο到y(tǒng)，其同步電網(wǎng)慣性水平降低，從根本上影響電網(wǎng)穩(wěn)定能力，需要煤電、氣電、抽蓄、儲能依照各自在空間維度和時間維度的優(yōu)勢，共同承擔這一功能，為系統(tǒng)平穩(wěn)運行提供重要支撐。因此，煤電在嚴控規(guī)模、為減排做貢獻的同時，還要發(fā)揮好調節(jié)性電源作用，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
第三，統(tǒng)籌保供與減排，充分發(fā)揮煤電基礎托底作用。
我國提出到2035年基本實現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化的遠景目標，經濟實力、科技實力、綜合國力將大幅躍升。同時，碳排放達峰后穩(wěn)中有降，生態(tài)環(huán)境根本好轉，美麗中國建設目標基本實現(xiàn)。未來面臨“一增一減”，既要為經濟發(fā)展不斷增加能源電力供應，又要為實現(xiàn)“雙碳”目標持續(xù)減少碳排放，在剪刀差壓力下，行業(yè)發(fā)展必須加大轉型力度。較長一段時間內，煤電在基本負荷保底、熱力可靠供應、低耗高效、可靠備用等方面仍具有無可比擬的技術優(yōu)勢和經濟優(yōu)勢，煤電的“壓艙石”和“穩(wěn)定器”作用不可替代。無論是以化石能源為主的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，還是高比例新能源的新型電力系統(tǒng)，保障電力供應都是首要前提。因此，煤電必將擔當保供和減排雙重角色，在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要的基礎性電源作用。
實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標，是推動經濟高質量發(fā)展的重大戰(zhàn)略決策，必須推進經濟體系、產業(yè)體系和能源體系綠色低碳轉型。煤電和新能源從來不是也不會是零和博弈，在儲能技術、氫能甚至是更高階能源尚未發(fā)展到可以顛覆傳統(tǒng)電力系統(tǒng)本質時，二者在能源體系中的位置不可相互替代，反而缺一不可。未來40年，尤其是“十四五”時期，煤電唯有轉型和重構，方可實現(xiàn)自身鳳凰涅槃，為確保如期實現(xiàn)碳達峰和碳中和作出歷史性的貢獻。
本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》（上旬刊）2021年3期，作者單位：中國電力企業(yè)聯(lián)合會。
