電力系統如何逐步零碳化

2021-11-24 09:13:25 中國能源報作者:姚美嬌　點擊量：評論 (0)

我國電力裝機容量近23億千瓦，其中可再生能源發電裝機占比超過40%。實現碳達峰需要電力零碳先行，能源系統的碳中和也必須建立以零碳電力為

“我國電力裝機容量近23億千瓦，其中可再生能源發電裝機占比超過40%。實現碳達峰需要電力零碳先行，能源系統的碳中和也必須建立以零碳電力為核心的新型電力系統，所以電力系統要力爭2040—2045年實現零碳化。”國家發改委能源研究所原所長周大地日前在國是論壇之“能源中國”會議上表示。

以零碳電力為核心的新型電力系統的核心特征在于新能源占據主導地位，但新型電力系統必須解決高比例新能源接入下系統強不確定性與脆弱性問題，所以保障電力系統穩定成為能源電力行業亟待解決的難題。

煤電中短期仍是主力電源

隨著我國提出碳達峰、碳中和目標，新能源在一次能源消費中的比重不斷增加，正在加速替代化石能源。相關研究顯示，預計到2060年，“風光”裝機占比將超過85%，發電量占比近70%。

“新能源發電的隨機性、波動性、間歇性引發的電力供應安全穩定問題需要同步深化新型風險研究和防范，因此構建新型電力系統是分階段的長期過程，任務艱巨且迫切。”國網能源研究院總工程師李健指出，“從電源角度看，火電這種高參數大容量的常規電源要向以新能源為主的海量微小電源轉變，需要大量的同步并網，同時還有集中式和分布式控制并舉的轉變，整個調度運行控制面臨的問題將更加復雜。”

今年9月以來，我國多地實施了力度不等的停電、限電措施，反映出從煤到電的能源基本盤出現了較為突出的供需失衡問題，也凸顯了近中期煤電在電力保供中的“壓艙石”角色。

截至2020年，我國火電裝機占比已降至56.58%，其中煤電裝機占比降至49%，但火電發電量占比仍接近七成。今年上半年，煤電發電占比又升至73%。業內人士認為，這樣的電力生產結構決定了電力消費結構的高碳特征。“如果此時煤炭價格再度異常波動，電價矛盾將無法調和，我國能源結構對煤炭的依賴極易促發煤價異常升高。”

充分發揮存量煤電機組價值

在構建以新能源為主體的新型電力系統的背景下，如何引導煤電平穩轉型？

國家發改委、國家能源局日前發布的《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》（下稱《通知》）指出，對供電煤耗在300克標準煤/千瓦時以上的煤電機組，應加快創造條件實施節能改造，對無法改造的機組逐步淘汰關停，并視情況將具備條件的轉為應急備用電源。“十四五”期間改造規模不低于3.5億千瓦。

“‘十四五’期間，煤電要有一定的發展空間。”華北電力大學經濟與管理學院教授袁家海表示，“今年煤電升級改造方案目標為優化產業結構，推動高質量發展，使煤電向調峰和供熱服務轉變。”

袁家海坦言，在協調保供和減排雙重約束下，煤電轉型有三方面方向。“一是由高碳電源向低碳電源轉變，煤電發展重點從提供電量電力轉向靈活性服務、熱電聯產供熱、耦合新能源發電；二是由主體基荷電源向調節型電源轉變，近中期煤電主導地位緩慢弱化，煤電以穩定基荷為前提，從電量型電源轉變為電力型電源，中長期煤電退出主體電源位置并向調節電源和補充電源轉變，重點轉向補足短時尖峰資源不足和提供靈活性支撐；三是分區域設計煤電轉型，考慮區域電力發展的差異化特征，制定區域化的煤電轉型策略。

利用電廠余熱減少燃煤使用

除了發電，供熱也是煤電的重要應用領域。在碳達峰、碳中和目標背景下，燃煤鍋爐和燃煤熱電聯產在當前中國北方地區還普遍存在，造成北方地區的供熱碳排放居高不下。據清華大學建筑節能中心測算，2018年我國建筑運行碳排放在21億噸左右，約占全社會排放總量的1/5，其中北方城鎮供暖能耗為2.12億噸標煤、碳排放量約為5.5億噸。

清華大學建筑學院建筑節能研究中心教授付林指出，當前中國清潔供熱離碳達峰、碳中和目標仍有較大差距。“大量實踐表明，電廠余熱利用有利于大幅節能減碳，同時是確保供熱的一個最佳途徑。因此在能源轉型過程中，要充分利用工業余熱逐步減少城市中的燃煤使用。”

“傳統燃煤供熱的退出應循序漸進，用大型電廠排放的余熱逐步替代城市的燃煤鍋爐和小熱電，在城市形成無碳無煤供熱。為加快這一進程，需要進一步明確有關政策機制，以確保其保障實施。”付林說。

付林進一步建議，近期可先將煤電小機組和燃煤鍋爐在10年之內逐步關停，未來20年內逐步退出30萬千瓦級的電廠機組，在此基礎上保留60萬千萬和100萬千瓦的機組作為季節性的調峰，逐步助力“雙碳”目標實現。