電力工業是國民經濟發展的基礎工業。電能是由一次能源(如石油、煤炭、天然氣、水力、原子能、風能等)轉化而來的二次能源。其中,火電在我國占據主力電源地位,起著保供托底的“壓艙石”作用。
在“雙碳”形勢下,火電(dian)在電(dian)力系統(tong)中的“壓艙石”地位會(hui)長(chang)期不變(bian)嗎?我(wo)們來簡(jian)單分析一(yi)下。
各類發電有何特點?
▲2015—2020年我(wo)國(guo)各類(lei)電源裝機情況
我國的用電(dian)(dian)量存在明顯的波峰波谷,冬季與夏季電(dian)(dian)網負荷(he)較(jiao)大(da)。火電(dian)(dian)由于機組發(fa)電(dian)(dian)較(jiao)為靈活,方便電(dian)(dian)網調峰。這是火電(dian)(dian)相(xiang)比于其(qi)他發(fa)電(dian)(dian)方式最大(da)的優勢之一。火力發(fa)電(dian)(dian)相(xiang)對其(qi)他發(fa)電(dian)(dian)方式建設周期短、選址靈活、機組受(shou)環(huan)境、天氣、季節等不利(li)因素影響(xiang)較(jiao)小。
*水(shui)能(neng)是一種(zhong)取之(zhi)不盡、用(yong)之(zhi)不竭、可再生的清潔能(neng)源,對(dui)環境(jing)沖擊較小。除可提(ti)供廉價電(dian)(dian)力外,它還(huan)發(fa)揮著控制(zhi)洪水(shui)泛濫、提(ti)供灌溉用(yong)水(shui)、改善河流(liu)航運等作用(yong)。但水(shui)力發(fa)電(dian)(dian)建設所需時(shi)間周期長(chang),科技(ji)成本高(gao),豐水(shui)或枯水(shui)期會影(ying)響其(qi)發(fa)電(dian)(dian)能(neng)力。
*核能(neng)發(fa)電(dian)利(li)用原子核分裂時產生的(de)能(neng)量把反應器中的(de)水加(jia)熱產生蒸汽(qi),以蒸汽(qi)推動汽(qi)輪發(fa)電(dian)機(ji)產生電(dian)能(neng)。核電(dian)發(fa)電(dian)的(de)特點(dian)是(shi)核燃料體積小(xiao)、運輸量小(xiao)、無灰(hui)渣,但(dan)缺(que)點(dian)是(shi)一旦發(fa)生差錯(cuo),很容易造(zao)成很大的(de)事故(gu)。
*風力發電站是(shi)(shi)直接(jie)利用風力推動(dong)發電機(ji)來(lai)發電。它的(de)優點(dian)是(shi)(shi)干(gan)凈、靈活、分散且(qie)可再生(sheng)。它的(de)缺點(dian)則是(shi)(shi)地域性極強,只能(neng)在(zai)特定(ding)的(de)地方發電,且(qie)受天氣(qi)和季(ji)節影(ying)響大。
*太陽(yang)(yang)能發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)一般有(you)兩種形式,一種是(shi)利(li)用半導體的光(guang)(guang)電(dian)效應發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian),稱(cheng)作光(guang)(guang)伏發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)。另一種是(shi)利(li)用陽(yang)(yang)光(guang)(guang)聚(ju)焦到蒸汽鍋爐,產生蒸汽推動(dong)汽輪機(ji)(ji)發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian),這個被稱(cheng)為光(guang)(guang)熱發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)。太陽(yang)(yang)能發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)無需機(ji)(ji)械推動(dong)部件,沒有(you)噪聲,穩定性好(hao),維(wei)護保(bao)養比較(jiao)簡單(dan),維(wei)護費(fei)用低(di)。但太陽(yang)(yang)能發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)容量比較(jiao)小,發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)量不高,并且光(guang)(guang)伏系統的造價也比較(jiao)高,且太陽(yang)(yang)能發(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)電(dian)受季節(jie)、天氣和晝夜交替的影響。
通過對(dui)比(bi)上(shang)述幾種(zhong)常見(jian)的發電不難發現,火(huo)電穩定,受限制條件比(bi)較小。
從中期內,保障我國電力安全依然離不開火電
我(wo)國是(shi)一個煤(mei)炭資源(yuan)十分豐富的(de)國家(jia)。數(shu)據顯(xian)示,2020年我(wo)國燃煤(mei)資源(yuan)裝機107900萬千瓦,裝機占比49.06%,總(zong)發電(dian)量達76200億千瓦時,其中(zhong),火電(dian)46320億千瓦時,占總(zong)發電(dian)量的(de)60.79%。
我(wo)國火(huo)(huo)力發電(dian)(dian)技術起步(bu)較(jiao)早,火(huo)(huo)電(dian)(dian)占領電(dian)(dian)力的(de)大部分(fen)市(shi)場,行業發展(zhan)處(chu)于成熟階(jie)段。火(huo)(huo)電(dian)(dian)可以(yi)實(shi)現供需(xu)實(shi)時(shi)平衡,在沒(mei)風、陰(yin)天、缺水或(huo)遇到(dao)其他突發事(shi)件時(shi),依靠(kao)火(huo)(huo)電(dian)(dian)來彌(mi)補供電(dian)(dian)的(de)缺口,是就目前(qian)的(de)技術而言最為經濟快捷(jie)的(de)方式(shi),
由此可(ke)見,火電(dian)仍(reng)是我國的(de)主力電(dian)源,加上其(qi)穩定、受(shou)限(xian)制條件小的(de)特(te)點,“壓(ya)艙石”作用很難被替代。
火電也在變“綠”
在(zai)“雙碳(tan)”背景下(xia),火電(dian)“壓艙石”的作用應更多體現在(zai)保(bao)障電(dian)力(li)安全、降低電(dian)力(li)系統碳(tan)排放(fang)等(deng)方面(mian)。我國(guo)電(dian)力(li)企業也在(zai)此(ci)基礎上統籌實施(shi)火電(dian)改(gai)造,努力(li)將火電(dian)升(sheng)級為清潔(jie)、彈性、保(bao)安電(dian)源。
早(zao)在2015年12月,國務(wu)院常(chang)務(wu)會議(yi)決(jue)定(ding),2020年前(qian)對(dui)燃(ran)煤(mei)發電機(ji)組全面(mian)實施超低(di)排放和(he)節(jie)能(neng)改造,大幅降低(di)發電煤(mei)耗(hao)和(he)污染排放。
煤(mei)(mei)電(dian)(dian)超低(di)排放和(he)節能(neng)改造,主要是對(dui)燃(ran)煤(mei)(mei)機(ji)組的(de)煙(yan)氣排放進(jin)行(xing)治理,降(jiang)低(di)煙(yan)塵(chen)、二氧化(hua)硫和(he)氮(dan)氧化(hua)物的(de)排放水(shui)(shui)平。我國燃(ran)煤(mei)(mei)電(dian)(dian)廠的(de)煙(yan)塵(chen)、二氧化(hua)硫和(he)氮(dan)氧化(hua)物排放水(shui)(shui)平,已與燃(ran)氣電(dian)(dian)廠相接近,這(zhe)些排放限值比(bi)世界(jie)上其他發達(da)國家的(de)排放要求大概嚴50%以上。到2017年,煤(mei)(mei)電(dian)(dian)機(ji)組供電(dian)(dian)煤(mei)(mei)耗目前已從(cong)2012年的(de)325克(ke)(ke)/千瓦時(shi)降(jiang)至(zhi)308克(ke)(ke)/千瓦時(shi),達(da)到世界(jie)先進(jin)水(shui)(shui)平。
近(jin)年(nian)來,我國燃(ran)煤(mei)清潔高效發電技(ji)術(shu)發展迅猛(meng)。部分(fen)發電央(yang)企90%以上的燃(ran)煤(mei)機組實現(xian)了超(chao)(chao)低排(pai)放。我國超(chao)(chao)超(chao)(chao)臨界、二次(ci)再熱超(chao)(chao)超(chao)(chao)臨界發電技(ji)術(shu)已達到世界先進水平。業(ye)內專家指出,超(chao)(chao)低排(pai)放改造的成本電價(jia)約為0.5分(fen)/千(qian)瓦時(shi)至2.5分(fen)/千(qian)瓦時(shi),國家對超(chao)(chao)低排(pai)放的電價(jia)加價(jia)是0.5分(fen)/千(qian)瓦時(shi)至1分(fen)/千(qian)瓦時(shi),煤(mei)電超(chao)(chao)低排(pai)放改造后的發電成本仍低于燃(ran)氣發電。
當然,盡管火電超低(di)排(pai)放已取(qu)得重大進展(zhan),但重金屬和廢水(shui)廢渣問題還未得到徹底(di)解決,以煤(mei)電為主的(de)發(fa)電結構決定了(le)二(er)氧(yang)化碳排(pai)放強度大。此外,我國西南地(di)區高硫無煙(yan)煤(mei)機組實現超低(di)排(pai)放仍(reng)存在一定困難,有(you)待(dai)繼續開展(zhan)技術研發(fa)。還有(you)專家認為,用(yong)生物質燃料(liao)來替代煤(mei)炭,歐(ou)洲在這(zhe)方(fang)面已經做了(le)大量工作,這(zhe)是一個可行的(de)方(fang)向。
保持適度火(huo)電(dian)(dian),既能發(fa)揮火(huo)電(dian)(dian)對電(dian)(dian)力(li)安全供應的(de)兜底作(zuo)用,也能為新能源大規模發(fa)展保駕護航。變“綠”的(de)火(huo)電(dian)(dian)在服務(wu)“雙碳”目標(biao)實(shi)現,構建新型電(dian)(dian)力(li)系統都能起到重要的(de)作(zuo)用。