“双碳”战略下传统煤电突围路径的思考与实践

“双碳”并不意味着立刻淘汰煤电，而是要求煤电在新时代找到合适的发展路径

 

文 | 肖伟

作者系华电国际莱城发电厂党委书记、执行董事

 

2022年“两会”期间，习近平总书记在参加内蒙古代表团审议时强调，绿色转型是一个过程，不是一蹴而就的事情，要先立后破，而不能未立先破。习近平总书记的讲话深刻阐述了对碳达峰碳中和的思考，为推进“双碳”工作提供了基本遵循。

 

当前，煤电发电量约占全国总发电量的60%，煤电仍然是当前我国电力供应的最主要电源，也是保障我国电力安全稳定供应的基础电源。因此，需要从“双碳”目标出发，系统性思考煤电在新型电力系统中的作用和意义。

 

本文以华电国际莱城发电厂为例，探索交流“双碳”战略下传统煤电突围路径的思考与实践。

 

形势背景

 

煤电要突围，首先需要准确把握电力系统在未来几年、甚至几十年内的发展趋势。2021年3月中央财经委员会第九次会议上，首次提出“要构建以新能源为主体的新型电力系统”。中央明确要求到2030年，全国风电、太阳能发电总装机容量要达到12亿千瓦以上，加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。

 

一是电力发展结构转变，煤电在电力系统中的定位发生改变。推进“双碳”战略，中国电力系统势必要从原先的煤电为主体转变为可再生能源为主体。传统煤电未来发展的定位将发生重大转变，既面临诸多挑战，同时迎来良好机遇。在推进“双碳”战略的过程中，国家统筹能源保供安全与结构调整，传统煤电将逐步向基础保障性和系统调节性电源并重转型。

 

二是电力市场化改革纵深推进，煤电面临的竞争更加激烈。2015年开启新一轮电力体制改革之后，电力市场化改革步伐不断加快。一方面，电力市场体系逐步完善，燃煤机组全部参与电力市场交易，工商业用户全部进入电力市场参与交易，电力企业直面市场的程度进一步加深。另一方面，电价形成机制发生深刻变革，上网电价通过市场交易在“基准价+上下浮动”范围内形成，且山东电力现货市场长周期连续结算试运行，机组运行方式由报价产生，对煤电企业运营管理能力和市场竞争能力带来新的挑战。

 

三是综合智慧能源导向更加明显，煤电迎来新的市场空间。近年来，国家有关部委陆续发布智慧能源发展、多能互补、分布式电源直供负荷试点、微电网、增量配网等政策文件，鼓励售电主体创新服务，向用户提供包括合同能源管理、综合节能和用能咨询等增值服务，为发电企业延伸产业链、探索更加贴近市场和用户发展途径提供了政策依据。2019年5月，中国华电正式发布国内同类型企业首个综合能源服务业务行动计划，其他能源企业也纷纷试水综合能源业务，带动“清洁友好、多能联供、智慧高效”的综合能源服务业务迈出实质性步伐。

 

综上分析，煤电企业当前主要面临“两个倒逼、一个空间”的发展形势，需要应势而动、顺势而为，找准方向、突围转型。

 

做法措施

 

莱城电厂4台335兆瓦燃煤火电机组于2003年全部建成投产，是国家“九五”计划和山东电力重点建设项目。近年来，随着600兆瓦、1000兆瓦大容量机组的建成，企业生存空间逐步受到挤压。因此，莱城电厂紧紧围绕“双碳”目标，立足自身资源禀赋，加快调结构、优布局、补短板，大力推进机组供热改造、灵活性改造，推动企业向综合能源服务商转型。

 

坚持能源梯级利用，推进机组供热改造

 

目前，我国常住人口城镇化率已经达到60%，仍处于快速发展期，新型城镇化建设带来巨大的供热市场。国家鼓励现有煤电机组替代供热，积极关停采暖和工业供汽小锅炉，对具备供热条件的纯凝机组开展供热改造。国家发展改革委和国家能源局要求，2025年全国火电平均供电煤耗要下降到300克标准煤/千瓦时以下，无法达到的将逐步淘汰关停。对于煤电机组而言，实施供热改造可大幅拉低供电煤耗，保障企业存续发展的空间。

 

莱城电厂立足实际情况，把供热拓展作为企业的“生命工程”，于2014年实现热电联产转型，2021年底对2号机组实施汽轮机切缸改造，现已完全满足莱芜区本地供热需求，供热余量尚未有效释放；如四台机组全部实施汽轮机高背压或切缸技术改造，最大供热能力将达到4500万平方米，最远供热距离将突破50公里，可实现向泰安城区等周边地区集中供暖，更好履行央企民生供热责任，带动机组发电煤耗下降30克/千瓦时，环保效益突出。

 

为充分挖掘节能减排潜力，莱城电厂推动向泰安东部城区长距离供热项目列入山东省2022年基础设施“七网”建设行动计划，正在加快省内立项，满足不断增长的城市居民供热需求，对全国煤电机组具有借鉴意义。

 

随着环保约束日益收紧，用能企业的自备小锅炉等高耗能装备逐步淘汰，莱城电厂主动融入地方经济社会发展，2020年11月实现对外工业供汽“零突破”。预计2022年工业蒸汽销售将突破80万吨，帮助用汽企业减少成本1500余万元。下一步，将根据市场用汽需求，陆续释放机组工业蒸汽供应能力到200吨/小时，打造地方经济产业链、供应链最可靠的能源支点，为招商引资营造良好环境。

 

同时，莱城电厂推动工业余热高效利用，探索热水供应业务，并与莱芜区最大的热水供应商达成热水供用长期合作框架协议，成功锁定热水供应市场，开拓新的盈利增长点。

 

发挥保障调节作用，开展机组灵活性改造

 

目前，建设以新能源为主体的新型电力系统也需要煤电机组的托底保障和灵活调节作用。

 

莱城电厂超前谋划机组灵活性改造，通过微技改实现深度调峰时机组负荷可降至额定负荷的40%左右，2017年2月莱城电厂4号机组位列山东省经信委公布首批可再生能源调峰试点的8台机组之一。同时，将四台机组灵活性改造作为“十四五”改善存量资产的重中之重，目前1号机组灵活性改造可研报告已进入审查阶段，实施后将大幅提升机组深度调峰和宽负荷调峰能力，提高“硬件”水平。

 

2021年12月，电厂投产的9兆瓦等级调频储能项目成为山东省首批储能试点项目。另有100兆瓦等级调峰储能项目于2022年4月进入山东省2022年度储能示范项目名单，并且成为山东省2022年首个启动建设的储能示范项目，计划年内建成投产。莱城电厂将成为山东省首家同时具有调频、调峰两种类型储能示范项目的企业，提高调峰调频、电压支撑等辅助服务能力，为维护电网系统稳定发挥示范作用。

 

山东是国内电力现货试点省份，莱城电厂着力构建现货交易运营模式，快速适应山东电力现货市场。通过优化机组运行方式，密切跟踪风光预测、线路检修、全网冷热备用等涉网信息，合理安排机组启停，电厂可以最大限度多发效益电。科学调整机组检修方式，努力争取容量补偿政策收益。2022年上半年，莱城电厂平均结算电价在华电山东区域10家火电单位中连续保持第一，调频净收入超过9家火电单位之和，在煤电企业亏损严重的情况下实现盈利，企业相对竞争力显著增强。

 

构建智慧高效系统，探索综合能源服务业务

 

随着物联网、人工智能、5G等新兴技术的不断发展，用能企业对多种能源协同供应的需求日益增长，利用效率更高、更加便捷、更加智慧的综合能源服务模式将成为发电行业的发展趋势。

 

莱城电厂把综合能源服务作为“战略储备”，适度超前地站到能源转型“风口”上，积极布局“源网荷储一体化”项目。依托已建成投运的厂区屋顶分布式光伏项目、储能调频电站以及正在建设的101兆瓦/206兆瓦时储能调峰电站、绿能智慧充换电站，建设局部智能微网，打造“源网荷储一体化”运行示范项目。同时，围绕山东重工产业园区，利用莱芜区整区屋顶分布式光伏、100兆瓦级储能调峰电站、工业园区售电业务，探索开展“源网荷储一体化”项目，以分布式光伏电站向产业园区供电，实现分布式光伏就地消纳，促进能源资源配置更加合理高效；目前，该项目已通过山东省第二批“源网荷储一体化”示范项目初审。

 

 

 

结合自身资源技术条件，莱城电厂将拓展建设产业园区集中供冷、热、电、输配水等多能联供业务，解决多元化能源需求的问题。并根据产业园区用能特征和综合响应策略，对园区综合能源系统进行多能联供优化调度，重点设计形成具有园区供用能和精细化管理特色的、以多种能源综合需求响应为导向的能源运行优化方案，实现多种能源供需平衡数字化、精确化管控。

 

顺应能源发展大势，莱城电厂将探索研究虚拟电厂技术路线和运营模式，通过运用云服务、AI等信息技术和软件系统，实现分布式电源、储能、可控负荷等多种分布式资源聚合和协同优化，提升电力系统利用效率和安全可靠性，促进能源行业转型和社会经济高质量发展。

 

经验思考

 

“双碳”战略推进过程中，中国需立足富煤贫油少气的基本国情，在降碳的同时确保能源安全、产业链供应链安全。这为煤电企业生存提供了空间。

 

莱城电厂深入探索高质量发展的方法路径，发展成效初步显现，为煤电企业低碳转型发展提供了宝贵经验，概括起来主要有以下三种方向。

 

1．由单一发电型向热电联产型转变。

 

把发展供热作为煤电企业长期生存的根基，落实国家集中清洁取暖的要求，密切跟踪地方政府供热规划，全力争取替代关停老小机组热力市场，大力拓展新建生活区、商超等区域的供热面积。在满足当地居民采暖需求以及技术经济合理的前提下，积极发展长距离供热项目，向周边城区拓展供热市场，扩大供热范围，推动煤电机组余热充分高效利用。

 

同时，积极关注工业蒸汽需求动态，通过产业招商、灵活销售等方式，拓展工业蒸汽用户，做大工业蒸汽市场，提高城市配套服务能力，助力地方政府吸引更多产业落地。

 

2．由主体电源型向系统调节型转变。

 

牢牢把握新能源快速发展对煤电机组调节电网系统的要求，大力实施灵活性改造，通过降低煤电机组的最小出力、提高爬坡速率、缩短启停时间等方式提升机组调峰能力，释放大规模存量调节能力，维护电网系统稳定。

 

推进新型储能项目建设，打造“火储”联调，增加电力系统灵活性调节资源，同时保证电网安全稳定运行，提升电网对新能源的消纳能力。

 

3．由生产供应型向综合服务型转变。

 

加快布局综合能源服务业务，充分挖掘产业优势，开发建设源网荷储一体化、制氢加氢一体化、储能调峰、数据中心等综合能源服务和新兴产业项目，探索建设多能互补、智能微网、发储用一体的综合能源服务基地，促进地方经济社会发展。

 

围绕当地重工业、新材料、医药等产业园区，配套建设供热、供汽、供电、供水线路，开展电、热、冷、汽、水等多能联供，保证产业园区能源供应，形成具有“清洁友好、多能联供、智慧高效”的综合能源服务模式。