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,火電在電力系統中的“壓艙石”地位會長期不變嗎?我們來簡單分析一下。
各類發電有何特點?
▲2015—2020年我國各類電源裝機情況
我國的用電量存在明顯的波峰波谷,冬季與夏季電網負荷較大。火電由于機組發電較為靈活,方便電網調峰。這是火電相比于其他發電方式最大的優勢之一?;鹆Πl電相對其他發電方式建設周期短、選址靈活、機組受環境、天氣、季節等不利因素影響較小。
*水能是一種取之不盡、用之不竭、可再生的清潔能源,對環境沖擊較小。除可提供廉價電力外,它還發揮著控制洪水泛濫、提供灌溉用水、改善河流航運等作用。但水力發電建設所需時間周期長,科技成本高,豐水或枯水期會影響其發電能力。
*核能發電利用原子核分裂時產生的能量把反應器中的水加熱產生蒸汽,以蒸汽推動汽輪發電機產生電能。核電發電的特點是核燃料體積小、運輸量小、無灰渣,但缺點是一旦發生差錯,很容易造成很大的事故。
*風力發電站是直接利用風力推動發電機來發電。它的優點是干凈、靈活、分散且可再生。它的缺點則是地域性極強,只能在特定的地方發電,且受天氣和季節影響大。
*太陽能發電一般有兩種形式,一種是利用半導體的光電效應發電,稱作光伏發電。另一種是利用陽光聚焦到蒸汽鍋爐,產生蒸汽推動汽輪機發電,這個被稱為光熱發電。太陽能發電無需機械推動部件,沒有噪聲,穩定性好,維護保養比較簡單,維護費用低。但太陽能發電容量比較小,發電量不高,并且光伏系統的造價也比較高,且太陽能發電受季節、天氣和晝夜交替的影響。
通過對比上述幾種常見的發電不難發現,火電穩定,受限制條件比較小。
從中期內,保障我國電力安全依然離不開火電
我國是一個煤炭資源十分豐富的國家。數據顯示,2020年我國燃煤資源裝機107900萬千瓦,裝機占比49.06%,總發電量達76200億千瓦時,其中,火電46320億千瓦時,占總發電量的60.79%。
我國火力發電技術起步較早,火電占領電力的大部分市場,行業發展處于成熟階段?;痣娍梢詫崿F供需實時平衡,在沒風、陰天、缺水或遇到其他突發事件時,依靠火電來彌補供電的缺口,是就目前的技術而言最為經濟快捷的方式,
由此可見,火電仍是我國的主力電源,加上其穩定、受限制條件小的特點,“壓艙石”作用很難被替代。
火電也在變“綠”
在“雙碳”背景下,火電“壓艙石”的作用應更多體現在保障電力安全、降低電力系統碳排放等方面。我國電力企業也在此基礎上統籌實施火電改造,努力將火電升級為清潔、彈性、保安電源。
早在2015年12月,國務院常務會議決定,2020年前對燃煤發電機組全面實施超低排放和節能改造,大幅降低發電煤耗和污染排放。
煤電超低排放和節能改造,主要是對燃煤機組的煙氣排放進行治理,降低煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放水平。我國燃煤電廠的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放水平,已與燃氣電廠相接近,這些排放限值比世界上其他發達國家的排放要求大概嚴50%以上。到2017年,煤電機組供電煤耗目前已從2012年的325克/千瓦時降至308克/千瓦時,達到世界先進水平。
近年來,我國燃煤清潔高效發電技術發展迅猛。部分發電央企90%以上的燃煤機組實現了超低排放。我國超超臨界、二次再熱超超臨界發電技術已達到世界先進水平。業內專家指出,超低排放改造的成本電價約為0.5分/千瓦時至2.5分/千瓦時,國家對超低排放的電價加價是0.5分/千瓦時至1分/千瓦時,煤電超低排放改造后的發電成本仍低于燃氣發電。
當然,盡管火電超低排放已取得重大進展,但重金屬和廢水廢渣問題還未得到徹底解決,以煤電為主的發電結構決定了二氧化碳排放強度大。此外,我國西南地區高硫無煙煤機組實現超低排放仍存在一定困難,有待繼續開展技術研發。還有專家認為,用生物質燃料來替代煤炭,歐洲在這方面已經做了大量工作,這是一個可行的方向。
保持適度火電,既能發揮火電對電力安全供應的兜底作用,也能為新能源大規模發展保駕護航。變“綠”的火電在服務“雙碳”目標實現,構建新型電力系統都能起到重要的作用。