通過發(fā)達國家電源結構變化以及我國未來的能源政策導向的分析, 得出未來我國火電產(chǎn)業(yè)將進入衰退期。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會預測, 2020年、2030年、2050年我國火電產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況如圖4所示

通過發(fā)達國家電源結構變化以及我國未來的能源政策導向的分析, 得出未來我國火電產(chǎn)業(yè)將進入衰退期。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會預測, 2020年、2030年、2050年我國火電產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況如圖4所示。

從圖中可以看出,到2020年,火電裝機容量占總裝機容量61%,2030年下降到51%,到2050年進一步下降至38%;而新能源裝機占比持續(xù)上升,到2050年,新能源裝機占比已上升至33%,我國電源結構逐漸從化石能源為主向非化石能源為主轉(zhuǎn)型,電源結構變化情況與發(fā)達國家相似。裝機容量方面,到2050年,火電裝機容量低于2030年水平,出現(xiàn)負增長,火電產(chǎn)業(yè)規(guī)模開始縮小?？梢?2030年以后,我國火電產(chǎn)業(yè)逐漸進入衰退期。

在未來的成熟期及衰退期,火電產(chǎn)業(yè)將在產(chǎn)業(yè)需求的導向下繼續(xù)演化。2030年以前,我國火電產(chǎn)業(yè)仍處于成熟階段,裝機容量占比仍在50%以上。隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)定增長,電力需求也將進一步擴大,火電產(chǎn)業(yè)仍有為經(jīng)濟增長提供電力保障的需求。但隨著我國經(jīng)濟進入新常態(tài),產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整,高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級,火電作為傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè),影響社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,也將面臨向清潔、高效的方向轉(zhuǎn)型升級。此外,未來我國風電、光伏等新能源裝機將進一步提升,但是由于風、光等資源不穩(wěn)定的特點,新能源大規(guī)模并網(wǎng)后影響電網(wǎng)的可靠性,需要火電提供輔助服務,以維持電網(wǎng)穩(wěn)定運行,因此未來火電還需要支撐新能源的發(fā)展。未來處于產(chǎn)業(yè)需求導向,我國火電產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向如下:

(1)火電產(chǎn)業(yè)成熟階段仍處電源主導地位。

我國“十三五”規(guī)劃綱要中提出,2016—2020年,經(jīng)濟保持中高速增長,GDP年均增速要保持在6.5%以上。從中長期角度來看,中國正處于工業(yè)化、城市化快速發(fā)展階段,未來一個時期大規(guī)?；A設施要投入建設,各地以建設全面小康為目標,致力于改善和提高人民生活水平,經(jīng)濟發(fā)展仍能保持較快速度增長,能源消費將會持續(xù)增加。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會預測,“十三五”期間年均增長保持5.5%左右,2020年全國全社會用電量為7.7萬億kWh,2030年全國全社會用電量為10.3萬億kWh左右,2020—2030年年均增長3%左右。可見未來我國電力需求情況將進一步擴大,在火電成熟期,火電仍是我國的主力電源,因此未來一段時期內(nèi),火電仍將承擔我國的大部分電力供應。

(2)火電產(chǎn)業(yè)向清潔高效方向發(fā)展。

由于資源枯竭和環(huán)境污染等問題日益突出,能源行業(yè)需要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構、轉(zhuǎn)換發(fā)展方式,以促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展?；痣娮鳛閭鹘y(tǒng)高耗能、高污染產(chǎn)業(yè),出于環(huán)境資源等約束,需要轉(zhuǎn)型升級,以緩解對環(huán)境造成的破壞,保障國家能源安全。火電機組主要通過發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)、超低排放改造、節(jié)能改造的方式,提高能源利用效率,減少污染物排放。

熱電聯(lián)產(chǎn)是指發(fā)電廠既生產(chǎn)電能,又利用汽輪發(fā)電機做過功的蒸汽對用戶供熱的生產(chǎn)方式,即同時生產(chǎn)電、熱能的工藝過程,較之分別生產(chǎn)電、熱能方式節(jié)約燃料。熱電聯(lián)產(chǎn)的蒸汽沒有冷源損失,所以能將熱效率提高到85%,比大型凝汽式機組(熱效率達40%)還要高,從系統(tǒng)優(yōu)化角度大大提升了能源效率,節(jié)約資源。目前全國熱電裝機已超過2.5億kW,“十三五”時期,預計將改造3.5億kW火電裝機為熱電機組,全國近60萬臺燃煤小鍋爐也將由熱電聯(lián)產(chǎn)部分替代。到2020年,燃煤熱電機組裝機容量占煤電總裝機容量比重力爭達到28%。不少發(fā)達國家制訂了具體的熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)惠政策:美國給予熱電項目減免10%投資稅,縮短熱電資產(chǎn)的折舊年限等支持政策;日本為扶持熱電聯(lián)產(chǎn)而免除供熱設施占地的特別土地保有稅和供熱行業(yè)有關的事業(yè)所得稅;丹麥對熱電工程提供低利率的優(yōu)惠貸款。

2015年,國家出臺《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》,方案指出具備條件的燃煤機組要實施超低排放改造(即在基準氧含量6%條件下,煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10mg/m、35mg/m、50mg/m),不具備改造條件的機組要實施達標排放治理,落后產(chǎn)能和不符合相關強制性標準要求的機組要實施淘汰,計劃到2020年,全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放。

節(jié)能改造方面,全國新建燃煤發(fā)電項目原則上采用60萬kW及以上超超臨界機組,平均供電煤耗低于300g/kWh,到2020年,現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組改造后平均供電煤耗低于310g/kWh。為配合政策實施,國家也出臺了電價補貼、發(fā)電量獎勵、排污費激勵等政策支持火電企業(yè)實施改造。

(3)火電支持清潔能源發(fā)展。

近年來,我國鼓勵新能源發(fā)展政策陸續(xù)出臺,2014年我國提出“兩個替代”,倡導清潔能源替代化石能源,我國電源結構將逐步向以清潔能源為主轉(zhuǎn)型。但是由于風電、光電等新能源出力不穩(wěn)定,新能源大規(guī)模并網(wǎng)后,對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行造成影響,使得棄能現(xiàn)象嚴重,造成資源浪費。2016年1—9月全國平均棄風率為19%,其中,風力資源豐富的“三北”(東北、華北、西北)地區(qū)棄風現(xiàn)象尤其嚴重,甘肅省平均棄風率達到46%。為維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性,需要通過火電靈活性改造、燃氣發(fā)電、抽水蓄能、其他新型儲能等方式提高系統(tǒng)調(diào)峰能力。作為“三北”地區(qū)主力電源的火電,靈活性改造后將在電力系統(tǒng)調(diào)峰能力提升中發(fā)揮重要作用。為滿足可再生能源的快速發(fā)展需要,提高可再生能源消納能力,國家“十三五”規(guī)劃綱要指出,將實施提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力專項工程,提升火電運行靈活性是重點工作之一。預計到2020年,可以提高“三北”地區(qū)調(diào)峰能力約1700萬kW,結合其他提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的措施,棄風率將控制在5%之內(nèi)。

提高火電靈活性,包括改善機組調(diào)峰能力、爬坡速度、啟停時間等多個方面。目前,我國純凝機組在實際運行中的調(diào)峰能力一般為額定容量的50%左右,典型的抽凝機組在供熱期的調(diào)峰能力僅為額定容量的20%。通過靈活性改造,預期將使熱電機組增加20%額定容量的調(diào)峰能力,最小技術出力達到40%~50%額定容量;純凝機組增加15%~20%額定容量的調(diào)峰能力,最小技術出力達到30%~35%額定容量。丹麥和德國的火電機組在調(diào)峰方面有較好的性能,如下圖5所示。具體到調(diào)峰能力,丹麥火電機組基本上是熱電聯(lián)產(chǎn)機組,冬季供熱期最小出力可以低至15%~20%,德國熱電聯(lián)產(chǎn)機組可以低至40%;德國純凝燃煤機組技術出力可以低至25%。目前我們國家供暖期熱電機組“以熱定電”運行,冬季最小出力一般在60%~70%左右,和國外的差距還比較大。中國的相關科研單位積極啟動科研及實施改造的具體方案,鼓勵示范試點電廠積累提高增減負荷速度、縮短煤電啟停時間等相關經(jīng)驗。

為進一步提高火電調(diào)峰能力,我國仍要完善調(diào)峰調(diào)頻輔助服務補償機制,探索開展輔助服務市場交易,對承擔調(diào)峰任務的燃煤發(fā)電機組適當給予補償以提高火電機組調(diào)峰積極性,以促進新能源消納,引導其向支持新能源發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。

近年來隨著溫室氣體對氣候環(huán)境的影響加劇,二氧化碳排放較高的火電產(chǎn)業(yè)向低碳化方向轉(zhuǎn)型。我國政府從產(chǎn)業(yè)政策、技術、機制等方面采取措施,推動火電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。未來一段時間,火電仍在電源結構中處于主導地位,隨著我國電力需求將進一步擴大,火電仍將為大部分電力供應提供保障。同時為緩解火電發(fā)展對環(huán)境的影響,實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,火電產(chǎn)業(yè)將逐漸向清潔、高效方向轉(zhuǎn)型。此外,隨著可再生能源的進一步發(fā)展,火電將為其發(fā)展作支撐。

注：本文為節(jié)選，原文題目為“中國火電產(chǎn)業(yè)的歷史軌跡與發(fā)展展望”，《科技管理研究》2017年第16期。