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國(guó)際能源形勢(shì)大變局中

我國(guó)煤電的戰(zhàn)略價(jià)值和發(fā)展困境

俄烏沖突這只巨型“蝴蝶”，持續(xù)煽動(dòng)著翅膀，在能源領(lǐng)域形成的颶風(fēng)，席卷了歐洲，橫掃了全世界。歐洲天然氣價(jià)格的瘋漲，帶動(dòng)了電價(jià)的飆升，不但使民眾提前感受到了冬天的寒潮，也使制造業(yè)受到了重?fù)?。原先高唱“棄煤”律調(diào)的歐洲多國(guó)，不得不重啟煤電，從而又拉動(dòng)了煤價(jià)的暴漲（目前已超過300美元/噸）。截至目前，俄烏沖突未出現(xiàn)緩解的跡象，甚至有長(zhǎng)期化的趨勢(shì)。最近又發(fā)生了北溪1號(hào)和2號(hào)海底天然氣輸氣管道同時(shí)被炸，這就意味著國(guó)際能源危機(jī)還會(huì)持續(xù)。

去年年初，我國(guó)多省市出現(xiàn)了局地用電緊張，到去年三季度，“煤荒”導(dǎo)致的“電荒”加劇，嚴(yán)重影響了民生和經(jīng)濟(jì)，各地又嚴(yán)令作為電力壓艙石的煤電企業(yè)不惜代價(jià)保電，煤價(jià)進(jìn)而持續(xù)暴漲，最極端時(shí)煤價(jià)超過了3000元/噸，所幸中央政府強(qiáng)勢(shì)干預(yù)，煤價(jià)應(yīng)聲而落，但已回不到從前。今年俄烏沖突導(dǎo)致的國(guó)際煤價(jià)飛升，又影響到了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。今年9月，上海5000大卡動(dòng)力煤的現(xiàn)貨標(biāo)煤價(jià)已超過了1700元/噸（不含稅）。雖然長(zhǎng)協(xié)煤的價(jià)格相對(duì)較低，但因數(shù)量有限，即使是能效指標(biāo)先進(jìn)的電廠，其燃煤均價(jià)也已超過盈虧平衡點(diǎn)，毫無疑問，煤電的行業(yè)性虧損已不可避免。而因多發(fā)電需多采購(gòu)市場(chǎng)煤，必然導(dǎo)致“多發(fā)多虧”的現(xiàn)象出現(xiàn)。長(zhǎng)此以往，行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展前景堪憂。中國(guó)作為大量輸出工業(yè)產(chǎn)品的制造業(yè)大國(guó)，煤炭作為基礎(chǔ)能源，若壓制其價(jià)格，則相當(dāng)于補(bǔ)貼全世界。但放開煤價(jià)而壓制電價(jià)，不但也是補(bǔ)貼全球，且已危及了煤電行業(yè)的生存?？扇粼试S電價(jià)相應(yīng)調(diào)升，則會(huì)影響民生和工業(yè)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，甚至危及一大批高耗電產(chǎn)業(yè)的生存。最近一個(gè)階段，歐洲的多個(gè)大型制造業(yè)企業(yè)因高企的能源價(jià)格停產(chǎn)并考慮遷離，而這中間不少項(xiàng)目落戶中國(guó)，之所以如此，中國(guó)低廉且穩(wěn)定的基礎(chǔ)能源價(jià)格也是關(guān)鍵因素之一。

要緩解煤電的生存壓力，還須適當(dāng)增加煤炭的供應(yīng)而緩解煤價(jià)，或再輔以電價(jià)略有調(diào)升，讓煤電得以喘息。但由于調(diào)低煤價(jià)和調(diào)高電價(jià)的空間有限，煤電行業(yè)要想在現(xiàn)有的技術(shù)狀態(tài)下重返高回報(bào)的黃金歲月，可能性并不大。這里還有一個(gè)關(guān)鍵要素是二氧化碳的減排問題，在“雙碳”目標(biāo)下，較高的煤價(jià)很可能會(huì)被用作推動(dòng)碳減排的手段。針對(duì)二氧化碳排放占比最大的煤電行業(yè)，其煤炭成本的壓力不太可能得到徹底的緩解。但無論如何，導(dǎo)致煤電全行業(yè)虧損的經(jīng)營(yíng)環(huán)境是不可持續(xù)的，相信這樣的環(huán)境一定會(huì)得到改善，至少達(dá)到全行業(yè)平均煤耗的機(jī)組不應(yīng)虧損，這是政策調(diào)控的底層邏輯，以下的討論也是以此為前提。

自簽署京都協(xié)議后，為降低二氧化碳的排放，我國(guó)大力發(fā)展可再生能源。目前包括水電和風(fēng)電、光伏在內(nèi)的可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量已超11億千瓦。但是，由于這類能源具有“靠天吃飯”的特點(diǎn)，當(dāng)遇到諸如冬季枯水加上持續(xù)超低溫等極端氣候，如我國(guó)2008年雪災(zāi)及2021年美國(guó)得州持續(xù)暴雪驟冷天氣，以及今年高溫干旱導(dǎo)致的西南地區(qū)水電出力大幅下降等，基于儲(chǔ)能的不可持續(xù)性，靠得住的還是燃煤火電機(jī)組。因此，通常煤場(chǎng)儲(chǔ)煤為2~3星期發(fā)電量的煤電，必然是極端氣候下電網(wǎng)保電的“兜底”角色。

基于我國(guó)剩余可供開發(fā)的水電資源已不多的現(xiàn)實(shí)，當(dāng)前正在高速發(fā)展的可再生能源主要是風(fēng)電和光伏，目前的裝機(jī)容量已達(dá)6億千瓦。但是，由于風(fēng)光類可再生能源具有隨機(jī)性、間隙性、波動(dòng)性且不可調(diào)的特點(diǎn)，若不能解決好其他電源的配合調(diào)峰，高比例的風(fēng)光類電力會(huì)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全性。在發(fā)達(dá)國(guó)家，風(fēng)光類新能源的消納主要依靠燃?xì)饣痣娬{(diào)節(jié)。但我國(guó)由于多煤、少油、缺氣的資源稟賦，風(fēng)光類新能源的消納，主要依靠總裝機(jī)容量已超11億千瓦的煤電配合調(diào)峰。因此，我國(guó)電網(wǎng)在消納風(fēng)光類新能源時(shí)，煤電擔(dān)負(fù)著關(guān)鍵的“保障”作用。但這樣一來，煤電的平均年利用小時(shí)就會(huì)顯著下降，這對(duì)煤電而言又多了一重打擊。

煤電如何走出困境，扭虧為盈，是當(dāng)下煤電行業(yè)突出的問題。在目前的高煤價(jià)下，高煤耗是電廠經(jīng)濟(jì)性的第一“殺手”。反之，低煤耗則能成為電廠“保命”的“撒手锏”。我國(guó)單機(jī)30萬千瓦及以上公用電廠，以平均負(fù)荷率75%為基準(zhǔn)，實(shí)際年平均運(yùn)行供電煤耗（以下簡(jiǎn)稱“煤耗”）約在280~350克/千瓦時(shí)（含脫硫、純凝、濕冷機(jī)組）。對(duì)于東部地區(qū)電廠，倘若標(biāo)煤價(jià)能大幅降至1200元/噸（不含稅），預(yù)計(jì)煤耗在300克/千瓦時(shí)水平的電廠約可實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。屆時(shí)，煤耗在350克/千瓦時(shí)的電廠仍處于巨虧狀態(tài)，但煤耗為280克/千瓦時(shí)的電廠仍有一定的贏利。以2臺(tái)100萬千瓦超超臨界機(jī)組的電廠為例，年上網(wǎng)電量100億千瓦時(shí)，優(yōu)秀電廠的煤耗可達(dá)280克/千瓦時(shí)，相當(dāng)于比300克/千瓦時(shí)煤耗的電廠年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤20萬噸，節(jié)約成本（相對(duì)盈利）2.4億元。由此可見，大幅降低煤耗，是電廠走出困境的重要途經(jīng)。當(dāng)然，紙面“低煤耗”的電廠不在此列。

從目前國(guó)際能源危機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看，煤價(jià)要回歸至俄烏沖突之前價(jià)格的概率很低，這就意味著煤價(jià)不太可能再回歸至原先的700元/噸（東部到廠標(biāo)煤價(jià)，不含稅）以下，就是降至1000元/噸的可能性也希望渺茫。這樣的趨勢(shì)，對(duì)于新建煤電項(xiàng)目就非常尷尬，因?yàn)榘茨壳坝绊懲顿Y決策的五要素：造價(jià)、人力成本、煤耗、煤價(jià)和電價(jià)進(jìn)行測(cè)算，已無合理的回報(bào)可言。第一個(gè)要素造價(jià)，經(jīng)過這些年激烈的競(jìng)爭(zhēng)和行業(yè)的努力，現(xiàn)在電廠的單位造價(jià)甚至低于30年前，因此，今后的造價(jià)能維持現(xiàn)有水平已屬不易。第二個(gè)要素人力成本，電廠的勞動(dòng)生產(chǎn)率已是30年前的二十多倍，為世界先進(jìn)水平，進(jìn)一步提升的空間有限。最后考慮煤耗、煤價(jià)和電價(jià)要素，雖然目前新建煤電的效率準(zhǔn)入門檻已大幅提高，達(dá)270克/千瓦時(shí)（THA，即額定工況），為常規(guī)二次再熱機(jī)組的較先進(jìn)水平。按此推算，相當(dāng)于實(shí)際年平均運(yùn)行供電煤耗約285克/千瓦時(shí)（平均負(fù)荷率75%，THA煤耗+15克/千瓦時(shí)）?？紤]到新建電廠與老電廠相比，要多負(fù)擔(dān)還貸這一塊成本，按現(xiàn)有的電價(jià)，除非人為設(shè)置一個(gè)并不現(xiàn)實(shí)的低煤價(jià)，否則投資回報(bào)堪憂。如果面對(duì)現(xiàn)實(shí)，可研報(bào)告就幾乎不可能通過。

不過，這是否意味著煤電的困局已沒有出路了？答案是否定的。因?yàn)槲覈?guó)完全可以通過應(yīng)用最先進(jìn)的創(chuàng)新技術(shù)，進(jìn)一步大幅降低煤耗，從而顯著增加贏利能力，如果加上相應(yīng)的二氧化碳減排額度的出售，贏利還會(huì)增加。與此同時(shí)，應(yīng)用最先進(jìn)的創(chuàng)新技術(shù)，在確保安全、環(huán)保以及能耗升幅不高的前提下，大幅拓展煤電機(jī)組的深度調(diào)峰能力，從而開辟新的贏利通道。

目前，燃煤火電的調(diào)峰范圍一般為50%~100%，部分省市達(dá)40%~100%。但隨著風(fēng)光類新能源的快速增長(zhǎng)，其在電網(wǎng)中的比例還在迅速增加，若不能進(jìn)一步拓寬煤電機(jī)組的調(diào)峰范圍，這類新能源就會(huì)面臨消納的瓶頸。還有一點(diǎn)，煤電的汽輪發(fā)電機(jī)所具有的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及無功功率的提供，對(duì)電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行具有極其重要的作用。而風(fēng)電和光伏，則缺乏轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和無功功率的輸出。因此，煤電的深度調(diào)峰就更具有重要意義，因?yàn)榧词姑弘姷呢?fù)荷下調(diào)至20%甚至更低，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量仍是100%，并且仍具有額定的無功輸出能力。因此，推動(dòng)煤電的深度調(diào)峰，大大提升電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性減碳，將是今后我國(guó)電力低碳發(fā)展的一個(gè)重要方向。事實(shí)上，我國(guó)的部分省市已出臺(tái)了煤電深度調(diào)峰的補(bǔ)貼政策。若不出意外，我國(guó)全面實(shí)施這類政策是大概率事件。例如，近期東部某省能監(jiān)局也出臺(tái)了煤電深調(diào)的補(bǔ)貼政策（標(biāo)準(zhǔn)見下表）：

下表反映了兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是總體補(bǔ)貼力度不??；第二點(diǎn)是調(diào)峰幅度越大，補(bǔ)貼費(fèi)用越高。這實(shí)際上給電廠開辟了一條新的贏利途徑。

因此，通過技術(shù)進(jìn)步，大幅降低煤耗，大幅提升調(diào)峰能力，煤電的解困指日可期。

實(shí)際上，目前最先進(jìn)煤電的供電煤耗已低至251克/千瓦時(shí)（THA），系某135萬千瓦二次再熱超超臨界機(jī)組。在同等邊界條件下，該機(jī)組的運(yùn)行煤耗要比常規(guī)二次再熱機(jī)組低20克/千瓦時(shí)以上，單位造價(jià)僅略高于后者。此外，該機(jī)組還同步加載了經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全型20~100%深度調(diào)峰系列技術(shù)。仍以2臺(tái)100萬千瓦機(jī)組項(xiàng)目為例，100億千瓦時(shí)/年上網(wǎng)電量，1200元/噸標(biāo)煤價(jià)，進(jìn)一步降低20克/千瓦時(shí)煤耗相當(dāng)于每年可多節(jié)約標(biāo)煤20萬噸，降低燃煤成本2.4億元。若加上節(jié)煤量對(duì)應(yīng)的減排二氧化碳54萬噸，可交易收入0.27億元，企業(yè)和社會(huì)環(huán)境效益均可觀。與此同時(shí)，若該廠參與深度調(diào)峰500小時(shí)/年，（相對(duì)50%）平均下調(diào)了20%，相當(dāng)于深調(diào)（少發(fā)）電量2億千瓦時(shí)（約為年發(fā)電量的2%），折算平均補(bǔ)貼電價(jià)約0.5元/千瓦時(shí)，約可獲補(bǔ)貼1億元。此外，作為先進(jìn)煤電的代表，該135萬千瓦機(jī)組還具有FCB功能，可為電網(wǎng)防止大停電事故提供支撐。

煤電機(jī)組深度調(diào)峰

的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和成本分析

不過，同節(jié)煤收益不同，深度調(diào)峰是有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和成本的，深調(diào)幅度越大，風(fēng)險(xiǎn)和成本越高。而深調(diào)補(bǔ)貼，也是與此強(qiáng)相關(guān)的。煤電機(jī)組在深度調(diào)峰運(yùn)行狀態(tài)下的成本主要有：安全風(fēng)險(xiǎn)成本、壽命損耗成本以及煤耗上升成本等。

第一類是安全風(fēng)險(xiǎn)問題，因?yàn)閷?duì)于常規(guī)設(shè)計(jì)的鍋爐，其最低安全穩(wěn)燃負(fù)荷都有規(guī)定，一般為35~30%額定負(fù)荷，當(dāng)?shù)陀谶@一負(fù)荷時(shí)需采取燃油等穩(wěn)燃措施，但燃燒效率、除塵效率則會(huì)下降。而此時(shí)，空預(yù)器結(jié)露、堵塞和腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)顯著上升，會(huì)導(dǎo)致廠用電率和排煙損失上升等。

第二類是壽命損耗成本。機(jī)組設(shè)備在超低負(fù)荷下，通常機(jī)組的主蒸汽溫度會(huì)大幅下降，相當(dāng)于經(jīng)歷了一次溫態(tài)啟動(dòng)。而制造廠商對(duì)于機(jī)組全壽命期的啟動(dòng)次數(shù)是有限制的，溫態(tài)啟動(dòng)不過是數(shù)百次。如果機(jī)組頻繁地進(jìn)行深調(diào)運(yùn)行，若無良好的應(yīng)對(duì)措施，會(huì)出現(xiàn)壽命的快速損耗。

第三類是能耗成本。機(jī)組進(jìn)入超低負(fù)荷后，汽輪機(jī)熱耗會(huì)急劇上升，并且伴隨著汽溫的大幅下降，汽輪機(jī)的熱耗上升幅度還會(huì)進(jìn)一步加劇。加上鍋爐燃燒效率的大幅下降、廠用電率和排煙損失的快速上升等，一般情況下，當(dāng)負(fù)荷降至20%時(shí)，其煤耗比額定工況要升高150克/千瓦時(shí)以上。

先進(jìn)煤電技術(shù)應(yīng)用

的典型案例和推廣展望

綜上所述，要使深調(diào)補(bǔ)貼真正成為電廠贏利的新途徑，并確保機(jī)組的安全，就得控制上述三類成本。慶幸的是前述某135萬千瓦機(jī)組所采用的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全型20~100%深度調(diào)峰系列技術(shù)，已妥善解決上述三類問題。但是，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的煤耗上升是不可避免的，20%的超低負(fù)荷下，該機(jī)組的供電煤耗的上升幅度僅70克/千瓦時(shí)水平（相對(duì)THA工況），與深調(diào)補(bǔ)貼相比完全可以接受。

由于大部分新建機(jī)組的容量為66萬千瓦和100萬千瓦等級(jí)，針對(duì)這類機(jī)組為單軸布置的特點(diǎn)，相應(yīng)開發(fā)的升級(jí)版“汽輪發(fā)電機(jī)全高位布置技術(shù)”已就緒，其綜合性能及性價(jià)比優(yōu)于“高低位布置技術(shù)”，且66萬千瓦等級(jí)機(jī)組還有望沖擊50%的機(jī)組凈效率（對(duì)應(yīng)機(jī)組供電煤耗245.67克/千瓦時(shí)）。同時(shí)，這類機(jī)組將同樣加載經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全型20~100%深度調(diào)峰系列技術(shù)。

而在我國(guó)存量機(jī)組中，經(jīng)濟(jì)上最為困難的是煤耗相對(duì)最高的亞臨界機(jī)組，其實(shí)際的年平均運(yùn)行供電煤耗約在335~350克/千瓦時(shí)（含脫硫、純凝、濕冷機(jī)組），其次是超臨界機(jī)組，煤耗約在315~325克/千瓦時(shí)。這類機(jī)組如何沖出困境，出路無非就兩條，即通過采用創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行大幅提效改造，煤耗降幅一般不小于30克/千瓦時(shí)。另一條路是應(yīng)用深度調(diào)峰系列技術(shù)，去爭(zhēng)取深調(diào)補(bǔ)貼收益。

目前成功的案例是華潤(rùn)某電廠3號(hào)32萬千瓦亞臨界機(jī)組所實(shí)施的高溫亞臨界綜合升級(jí)改造項(xiàng)目。該項(xiàng)目花費(fèi)3.5億元投資，使機(jī)組THA的平均性能試驗(yàn)供電煤耗達(dá)285克/千瓦時(shí)，比改造前下降了35克/千瓦時(shí)。同時(shí)機(jī)組最低負(fù)荷可達(dá)19%。另外該電廠實(shí)施改造后，按最新政策，機(jī)組還可獲得至少15年的延壽。因此，這類改造的性價(jià)比很好。

總而言之，對(duì)于存量機(jī)組，不管是亞臨界或是超臨界，甚至是熱電聯(lián)供的小機(jī)組，通過應(yīng)用相關(guān)先進(jìn)改造技術(shù)，都能夠躋身先進(jìn)煤電行列。不過，由于近兩年煤電企業(yè)普遍經(jīng)營(yíng)困難，對(duì)于大規(guī)模技術(shù)改造往往是有心無力。但從純資金投入的角度來看，該類改造的投資收益率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銀行貸款利率。因此，如果能將社會(huì)資金引入該領(lǐng)域，必將形成多贏的局面。

需要說明的是，上述的討論均未涉及熱電聯(lián)供問題。事實(shí)上，如果能有供熱用戶，則電廠的效益會(huì)更好。

不過，從最終的碳中和目標(biāo)來看，煤電不可能通過提高效率來滿足二氧化碳排放<100克/千瓦時(shí)，但從歐洲的成功經(jīng)驗(yàn)來看，大型煤電完全可以通過將生物質(zhì)燃料替代煤炭來達(dá)到二氧化碳的零排放，甚至可配套CCUS技術(shù)達(dá)到負(fù)排放。

綜上所述，在國(guó)際能源危機(jī)的背景下，我國(guó)煤電盡可能通過自身的努力，用最先進(jìn)的低碳煤電技術(shù)武裝自己，大幅節(jié)能和深度調(diào)峰雙管齊下，不但順應(yīng)低碳化的歷史潮流，并且能把技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)效益，為自身闖出一條解困之路，從而為國(guó)家穩(wěn)定電價(jià)，提升我國(guó)制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，并且護(hù)航新能源的快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)而作出多方位、歷史性的巨大貢獻(xiàn)。