煤電：兜底保障穩(wěn)根基 統(tǒng)籌推進轉(zhuǎn)型升級

來源：中國能源觀察 作者：本刊記者 王睿佳

2024的腳步仍似回聲未盡，2025的卷軸已然鋪展開來。

回首上一年我國能源領(lǐng)域取得的成績，煤電的貢獻舉足輕重?！敖y(tǒng)籌高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全，充分發(fā)揮煤炭煤電兜底保障作用?！?025年全國能源工作會議（以下簡稱“能源工作會”）如是概括煤炭煤電一年來的發(fā)展歷程。能源工作會公布數(shù)據(jù)顯示，2024年我國改造升級煤電機組1.8億千瓦，淘汰落后產(chǎn)能超過800萬千瓦，為助力能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，推進構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，加快建設(shè)新型能源體系提供了強有力的保障。

兜底保供 筑牢電力安全壓艙石

為落實碳達峰碳中和目標，我國在促進新能源和可再生能源發(fā)展過程中取得了矚目成績，但鑒于我國的資源條件及裝機超過11億千瓦的全球最大清潔煤電供應(yīng)體系，中長期內(nèi)，煤電仍將在確保電力安全穩(wěn)定供應(yīng)、支撐新能源發(fā)展等多方面扮演關(guān)鍵角色。

隆冬時節(jié)，西北大地寒風刺骨。在甘肅省慶陽市，華能正寧2×100萬千瓦調(diào)峰煤電項目1號機組已于近日并網(wǎng)發(fā)電。該項目是隴電入魯工程的重點配套電源，待兩臺機組全部并網(wǎng)后，年發(fā)電量將達100億千瓦時，能夠保障隴電入魯特高壓線路安全穩(wěn)定運行。

2024年12月21日，大唐鄆城630攝氏度國家電力示范項目1號冷卻水塔順利封頂。該項目以“再熱蒸汽溫度達到630攝氏度和機組發(fā)電效率突破50%”為示范點，創(chuàng)新采用雙機回熱、煙氣余熱利用等“十大創(chuàng)新技術(shù)”，實現(xiàn)了設(shè)計壓力35.5兆帕，再熱蒸汽溫度達631攝氏度，發(fā)電熱效率首次突破50%，供電煤耗低至256.28克/千瓦時，創(chuàng)造了“壓力最高、溫度最高、效率最高、煤耗最低”的4個世界之最，投產(chǎn)后，將有效緩解山東電網(wǎng)用電高峰期電力供應(yīng)壓力。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2024年前三季度，全國全社會用電量7.41萬億千瓦時，同比增長7.9%。2023年新增非煤電源約3.14億千瓦（其中風光新增就接近3億千瓦），占總新增裝機比重的85%以上，但仍無法滿足高達5764億千瓦時的新增電量需求。用電基數(shù)大且增速快，包括可再生能源、核電、氣電在內(nèi)的非煤電源無法滿足全部增量用電需求，這是基本用能情況，因此勢必需要新增少量煤電彌補用電量缺口。

在此情況下，2024年全國擬在建100萬千瓦重大燃煤電廠約116座231臺機組，其中含2023—2024年新投產(chǎn)機組22臺、在建機組107臺、擬建機組102臺；再回溯一年，2023年中國新增了約4000萬千瓦的煤電，發(fā)電量增長約2900億千瓦時，約占全部新增用電量比重的一半，承擔了重要的電力保供責任。

要想快跑，先要“吃飽”。2024年，我國煤炭實現(xiàn)約47.6億噸產(chǎn)量，作為高耗煤行業(yè)的煤電，煤炭需求量只增未減。中國電力企業(yè)聯(lián)合會專職副理事長安洪光預(yù)測：“煤電在2030年達峰前仍要小幅增長，發(fā)電用煤量在煤炭總消費量中的占比將進一步提升，預(yù)計2025年接近60%。”

為保障電煤供應(yīng)，能源央企承擔起保供責任。截至2024年12月1日，中國華能集團有限公司2024年煤炭產(chǎn)量達到1億噸，連續(xù)3年突破億噸大關(guān)，25處煤礦充分發(fā)揮央企“壓艙石”和“穩(wěn)定器”作用，全力做好煤炭安全穩(wěn)產(chǎn)增供；國家能源集團在煤炭生產(chǎn)核心區(qū)沒有新投產(chǎn)煤礦、產(chǎn)量下降的情況下，科學組織生產(chǎn)，發(fā)電、供熱電煤中長期合同履約率一直保持在97%以上；中國中煤能源集團有限公司建立常態(tài)化保供工作機制，電煤中長期合同履約率長期保持在96%以上。

電煤中長期合同制度為煤電行業(yè)高效運行保駕護航。近期，國家發(fā)展改革委對2025年電煤中長期合同簽訂履約工作作出部署，要求供需企業(yè)聚焦提升簽訂履約質(zhì)量，加強資源銜接，簽好簽實合同。全國煤炭交易中心數(shù)據(jù)顯示，2025年全國煤炭產(chǎn)運需三方中長期合同簽約數(shù)量超過12億噸，目前已進入煤炭運力配置階段，為穩(wěn)定2025年煤炭供應(yīng)基本盤、保障煤電平穩(wěn)運行打下了堅實基礎(chǔ)。

值得一提的是，為提升煤電容量支撐效應(yīng)，解決機組發(fā)電量下降帶來的經(jīng)營效益問題，國家已出臺煤電容量電價政策，2024年以來，煤電行業(yè)大面積虧損情況得到緩解。容量電價機制為提升整個煤電系統(tǒng)的安全可靠運行水平，以及更好適應(yīng)高比例新能源電力系統(tǒng)所具有的間歇性、波動性，減少高比例新能源電力系統(tǒng)運行調(diào)控的復雜程度和難度，提高系統(tǒng)對新能源的消納能力提供了重要保障。

改造升級 實現(xiàn)清潔高效利用

習近平總書記指出，要堅決控制化石能源消費增長，有序減量替代，大力推動煤電節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造“三改聯(lián)動”，提升煤炭清潔高效利用水平。

作為傳統(tǒng)能源與新能源融合發(fā)展的重要橋梁，新一代煤電不僅需要繼續(xù)充當電力供應(yīng)安全保障的“壓艙石”，還需充分發(fā)揮其靈活調(diào)節(jié)的關(guān)鍵作用，以應(yīng)對分布式光伏、風電等的消納困難，促進新能源的平穩(wěn)接入與高效利用。

中國工程院院士楊勇平認為：“為支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)，需統(tǒng)籌考慮煤電經(jīng)濟運行水平和靈活高效運行技術(shù)攻關(guān)，因廠制宜、因機制宜，積極有序推動煤電機組開展寬負荷高效調(diào)節(jié)能力建設(shè)、提升深度調(diào)峰和快速爬坡水平。”

2024年12月，由申能集團打造的外三發(fā)電8號機組順利完成20%負荷深度調(diào)峰變負荷試驗和一次調(diào)頻試驗。其間，申能外三發(fā)電擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“百萬等級超超臨界機組純凝、干態(tài)、不投油穩(wěn)燃、環(huán)保設(shè)施及電網(wǎng)輔助服務(wù)均正常投入的20%額定負荷深調(diào)技術(shù)路線”通過專家評審，成為獲得認可的世界首創(chuàng)性技術(shù)。

近年來，煤電改造升級的腳步從未停歇。

自2021年10月國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《全國煤電機組改造升級實施方案》，推動開展節(jié)能降碳改造、靈活性改造、供熱改造等工作，3年已過，“三改聯(lián)動”取得積極進展。

2024年8月，在《中國的能源轉(zhuǎn)型》白皮書新聞發(fā)布會上，國家能源局副局長萬勁松指出，“十四五”以來，全國累計完成煤電機組“三改聯(lián)動”規(guī)模超過7.4億千瓦。此舉意味著煤電的高效調(diào)節(jié)性能和清潔低碳水平在不斷提升。據(jù)白皮書數(shù)據(jù)，10年來，我國煤電平均供電煤耗降至303克標準煤/千瓦時，先進機組的二氧化硫、氮氧化物排放水平與天然氣發(fā)電機組限值相當。

2024年8月21日，國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司印發(fā)《能源重點領(lǐng)域大規(guī)模設(shè)備更新實施方案》再次提到，持續(xù)推動節(jié)能改造、供熱改造和靈活性改造“三改聯(lián)動”，進一步降低煤電機組能耗，提升機組靈活調(diào)節(jié)能力。

2024年9月20日，世界首個跨代升級改造項目國能盤山1號機組正式投入運行，改造后該項目實現(xiàn)了高參數(shù)、深調(diào)峰、大供熱、智慧化運行，機組煤耗降低14%，深度調(diào)峰能力可達20%THA負荷，供熱能力提高兩倍以上，清潔排放達到目前同類機組先進水平，實現(xiàn)整體延壽，三大主機設(shè)備可繼續(xù)服役30年，填補了我國電力裝備升級改造的產(chǎn)業(yè)空白。

同年，泰州一期100萬千瓦超超臨界機組“三改聯(lián)動”技術(shù)集成改造及應(yīng)用入選2024年煤電機組節(jié)能降碳、靈活性、供熱改造“三改聯(lián)動”技術(shù)改造典型案例。該項目對機組設(shè)備進行了汽輪機通流改造、熱力系統(tǒng)優(yōu)化、煙道降阻等節(jié)能改造。機組改造后，供電煤耗降低約10克/千瓦時，按利用小時數(shù)5000小時、年發(fā)電量50億千瓦時估算，單機年可節(jié)煤約5萬噸，折合節(jié)約燃料費用約4000萬元。同時，提高了深度調(diào)峰時鍋爐運行的安全性，單機每年可節(jié)約費用約1000萬元。

據(jù)悉，中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的《2024年煤電機組節(jié)能降碳、靈活性、供熱改造“三改聯(lián)動”技術(shù)改造典型案例》中，共有48項典型案例成功入選。“三改聯(lián)動”不僅助力煤電企業(yè)實現(xiàn)節(jié)煤降碳，也為全社會的節(jié)能減排作出了巨大貢獻。

未來，煤電在低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展上依然還有很長的路要走。“通過靈活性改造，煤電機組有效支撐了新能源的消納和并網(wǎng)，在調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)波動和保障電力供應(yīng)上發(fā)揮了重要作用。但需要注意的是，部分電廠由于地理位置的限制，不具備供熱條件，或者離工業(yè)園區(qū)較近，要統(tǒng)籌考慮各園區(qū)的發(fā)展?！睒I(yè)內(nèi)專家認為，“一廠一策，一機一策，各廠可以根據(jù)自己的實際情況進行一項、兩項或三項的改造。對于每一臺機組的靈活性改造應(yīng)改盡改?！?/span>

技術(shù)攻關(guān) 推進高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展

在氣候變化日益加劇的背景下，國內(nèi)外在推動現(xiàn)役煤電機組的低碳化技術(shù)改造及新建煤電機組的低碳化設(shè)計建設(shè)方面已展開了積極探索，然而相關(guān)工作仍處于初步發(fā)展階段。要順利完成這些改造與建設(shè)任務(wù)，必須依靠科技創(chuàng)新的引領(lǐng)與支撐作用。

2024年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《煤電低碳化改造建設(shè)行動方案（2024—2027年）》（以下簡稱《行動方案》），綜合國內(nèi)國外成熟技術(shù)方案，提出生物質(zhì)摻燒、綠氨摻燒、碳捕集利用與封存（CCUS）等3種煤電低碳發(fā)電技術(shù)路線，并對煤電低碳化改造建設(shè)的項目布局、機組條件、降碳效果等作出具體要求。

“煤電低碳化改造建設(shè)是推動煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的應(yīng)有之義?！敝袊娏ζ髽I(yè)聯(lián)合會規(guī)劃發(fā)展部主任張琳表示，長期以來，我國積極實施煤電節(jié)能改造，“十一五”“十二五”“十三五”和“十四五”前3年全國平均供電煤耗分別下降37.0克/千瓦時、17.6克/千瓦時、9.9克/千瓦時和1.6克/千瓦時，煤電機組碳排放水平逐步降低。但隨著新能源大規(guī)模并網(wǎng)，煤電調(diào)峰的深度和頻度持續(xù)增加，煤電運行條件已經(jīng)發(fā)生深刻變化，亟須通過源端減碳、末端固碳等技術(shù)方式進一步推動煤電低碳轉(zhuǎn)型。

通過技術(shù)攻關(guān)，在常規(guī)煤電機組中探索摻燒氨、生物質(zhì)等，替代部分電煤消耗，可以有效降低煤電機組碳排放水平。2024年10月30日，國家發(fā)展改革委等6部門發(fā)布《關(guān)于大力實施可再生能源替代行動的指導意見》提出，結(jié)合資源條件因地制宜推進大型燃煤發(fā)電鍋爐摻燒農(nóng)林廢棄物等耦合生物質(zhì)燃燒技術(shù)改造。

據(jù)了解，用生物質(zhì)部分替代燃煤發(fā)電，其碳排放強度低，僅為燃煤的1.8%左右，是降低煤電機組碳排放量的有效手段之一。我國每年約可產(chǎn)生9億余噸標煤量的農(nóng)林生物質(zhì)資源（含邊際土地資源以及可利用種植能源灌木和草類的資源測算量），應(yīng)用發(fā)展市場潛力巨大。

2024年8月，國家能源集團國電電力勝利電廠大型煤電機組摻燒牛糞試驗成功。該試驗以錫林郭勒大草原牛糞為原材料，利用勝利電廠現(xiàn)有上煤系統(tǒng)，摻燒牛糞36.2噸，摻燒比例13.45%，是全國首例“牛糞摻燒”試驗，試驗期間鍋爐燃燒穩(wěn)定、設(shè)備運行良好，污染物排放達標，協(xié)力推進減污降碳，助力低碳發(fā)展。

綠氨摻燒利用風電、太陽能發(fā)電等可再生能源富余電力，通過電解水制綠氫并合成綠氨，實施燃煤機組摻燒綠氨發(fā)電，替代部分燃煤。

該摻燒對燃煤機組的運行影響小，避免了大規(guī)模的設(shè)備改造需求，只需要增設(shè)摻綠氨燃燒系統(tǒng)。相較于其他煤電低碳改造技術(shù)，綠氨摻燒具有低成本優(yōu)勢。由于氨熱值與原煤熱值接近，綠氨摻燒技術(shù)能夠在源頭上減少煤炭的使用，實現(xiàn)二氧化碳減排。

CCUS則采用化學法、吸附法、膜法等技術(shù)，分離捕集燃煤鍋爐煙氣中的二氧化碳，通過壓力、溫度調(diào)節(jié)等方式實現(xiàn)二氧化碳再生并提純壓縮。推廣應(yīng)用二氧化碳高效驅(qū)油等地質(zhì)利用技術(shù)、二氧化碳加氫制甲醇等化工利用技術(shù)。因地制宜實施二氧化碳地質(zhì)封存。

在楊勇平看來，CCUS是目前實現(xiàn)大規(guī)?；茉戳闩欧爬玫闹饕夹g(shù)選擇之一。“若CCUS不能實現(xiàn)技術(shù)突破和規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用，從經(jīng)濟性角度看，2060年電力行業(yè)‘雙碳’轉(zhuǎn)型成本將增加約7%—10%。”他坦言，這迫切要求抓住碳達峰之前的關(guān)鍵窗口期，全力攻克煤電CCUS技術(shù)面臨的能耗高、成本高、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后等技術(shù)難題，同時加快布局一些前瞻性、顛覆性的未來CCUS技術(shù)，實現(xiàn)二氧化碳的低能耗捕集，為實現(xiàn)碳中和目標提供支撐保障。

江蘇泰州電廠CCUS項目是亞洲煤電最大CCUS項目，該項目以泰州電廠4號百萬機組煙氣為原料，進行二氧化碳捕集、利用、封存，捕集率大于90%，每年可捕集消納二氧化碳達50萬噸，產(chǎn)出干基二氧化碳純度99.94%。2024年，該項目被寫入《中國的能源轉(zhuǎn)型》白皮書，作為“在化石能源領(lǐng)域開展碳捕集、利用與封存（CCUS）試點”的經(jīng)典案例，彰顯了我國在CCUS領(lǐng)域的卓越成就。

正如中國工程院院士劉吉臻總結(jié)，生物質(zhì)摻燒、綠氨摻燒、碳捕集利用與封存3種煤電低碳化改造建設(shè)方式，通過持續(xù)改造升級，推動煤電碳排放達到氣電水平，有助于減少煤炭使用和碳排放，是推進煤炭清潔高效利用、加速構(gòu)建新型能源體系的必然要求，也是提升煤電行業(yè)核心競爭力、助力實現(xiàn)碳達峰碳中和目標的關(guān)鍵舉措。