当风光新能源如同活力四射的年轻选手,在能源赛道上一路狂飙时,传统煤电却并未被时代抛下,反而开启了一场华丽的蜕变之旅。国家发展改革委、国家能源局印发的《新一代煤电升级专项行动实施方案(2025—2027 年)》,就像一把钥匙,打开了煤电转型升级的新大门。那么,新一代煤电到底 “新” 在哪里?又该如何大步向前推进建设?
近年来,我国能源电力领域发生着翻天覆地的变化。新能源装机规模如同坐上了火箭,一路飞速攀升。截至 2024 年年底,短短 4 年时间,新能源发电装机占比从 “十三五” 末的 24% 直接跃升至 42%,而曾经的 “电力大佬” 煤电,装机比重却从 49% 一路下滑到 36% 。
新能源的快速崛起,给电力供应和系统运行带来了全新挑战。新能源虽然潜力巨大,但目前还像个 “毛头小子”,支撑电力系统的能力尚显不足,调节性资源的建设也远远跟不上其发展速度。而且,新能源发电和负荷需求都充满了不确定性,就像天气一样难以捉摸,这对电力系统的调节容量、响应速度和调节精度提出了极高要求。
在这种复杂局面下,煤电依然是电力系统中不可或缺的 “定海神针”。尽管装机占比不到 40%,但它却扛起了约 60% 的发电量、70% 的顶峰能力以及接近 80% 的调节能力。不过,煤电自身也面临着巨大压力。作为我国碳排放的 “大户”,其碳排放量占全社会碳排放总量的 40% 左右。在碳达峰、碳中和的大目标下,煤电行业必须尽快找到新的出路,实现华丽转身。
新形势对煤电发展提出了多重新要求。从保障能源供应安全角度看,在水电、核电、气电等能源形式都存在一定限制的情况下,煤电需要发挥好基础性、保障性作用,为电力热力供应筑牢安全底线。在新型电力系统中,煤电凭借自身优势,能在调峰调频、提供转动惯量等方面发挥重要的调节性作用。而在实现 “双碳” 目标的征程中,煤电既要通过提高灵活性、增加新能源消纳来减少自身电量从而降低碳排放,又要积极探索掺烧零碳燃料、碳捕集利用与封存等降碳技术,为长远的碳中和目标做好布局。
“新一代煤电升级专项行动”,标志着煤电行业迎来了第五次系统性转型升级。此次升级,首次构建起一套全面系统的新一代煤电技术指标体系,涵盖 “清洁降碳、安全可靠、高效调节、智能运行” 四大方面、12 个具体技术指标要求。这些指标的设定,既考虑了行业现状,又着眼于未来发展,极具科学性和可操作性。
在能效提升方面,过去,降低煤耗一直是煤电发展的核心目标。但如今,经过多轮节能改造和技术进步,煤电能效提升的空间越来越小。而且,随着煤电机组深度调峰频率增加,煤耗不降反升,企业进行能效提升的积极性也大打折扣。现在,能效提升的重点已转变为追求低负荷下的煤耗更优,这也正是新指标体系中 “中低负荷能效” 指标设定的意义所在。
灵活性提升成为了新一代煤电发展的核心目标。随着新能源比重不断提高,电力系统对煤电的调节能力提出了更高要求。煤电需要具备更强的深度调峰、快速变负荷、启停调峰等能力,尽管这些操作可能会在一定程度上牺牲能效,但从整个电力系统的宏观角度看,却能有效减少碳排放。
安全可靠是煤电发展的基本前提。在追求灵活性提升的过程中,必须高度重视机组运行安全。深度调峰、快速变负荷等操作,已经对机组运行安全产生了影响,尤其是新一代煤电示范机组,灵活性指标要求更高,保障其安全可靠运行显得尤为重要。
在碳减排方面,煤电需要采取远近结合的策略。短期内,通过提升灵活性、增加新能源消纳来减少自身电量,实现碳减排;长期来看,则要积极探索掺烧零碳燃料、CCUS 等技术,虽然目前这些技术成本较高,但通过开展示范工程,不断推进技术成熟、降低成本,同时要求新建机组预留低碳化改造条件,为未来发展做好准备。
要实现新一代煤电的技术目标,面临着诸多技术难题需要攻克。在锅炉侧,存在燃烧与传热不均匀的问题;汽轮发电机组侧,高温部件面临疲劳寿命损耗;系统侧则有制粉送粉滞后等情况,而且灵活调节还会对机组寿命产生影响。
在高效调节方面,快速变负荷、启停调峰和宽负荷高效是主要难点。快速变负荷的关键在于解决锅炉的水动力安全和升降负荷协调控制问题;启停调峰需要深入研究关键部件寿命损伤机理和自启停控制技术;宽负荷高效则要优化汽机本体设计和辅机选型配置,改变传统设计思路,以全年平均煤耗最优为目标进行优化。不过,通过综合运用现有成熟技术,结合关键难题的技术攻关,实现高效调节技术目标还是大有希望的。
在低碳化改造建设方面,虽然 CCUS 技术、掺氨技术、掺烧生物质技术等都取得了一定进展,但成本过高成为制约大规模应用的主要因素。未来,需要通过更多的工程示范,持续推进这些技术提效降本。
总体来看,新一代煤电技术创新需要从基础理论、装备制造与系统设计等多个层面发力。尤其要加强基础理论与装备制造的技术创新,研究灵活调节对机组安全和寿命的影响机理,打造本质灵活、本质安全的锅炉、汽轮发电机组及主要辅机。同时,也可以借助熔盐储热、电化学储能等 “外挂” 系统,进一步提升机组的高效调节性能。
新一代煤电的发展,需要发电企业、电网企业和管理部门共同转变思维,协同发力。
发电企业作为实施主体,要顺应市场新思维。发展新一代煤电不仅是政策要求,更是企业适应未来电力市场的必然选择。在电力现货市场不断推进的背景下,具有高效调节性能的新一代煤电,能够在市场中更好地发挥优势,通过深度调峰、快速爬坡等操作,实现电量价值最大化,同时还能获取更多的容量收益和辅助服务收益。
电网企业需要重塑系统新思维。要认识到煤电调节能力的客观现状,在发展新一代煤电、提升其调节能力的同时,也要统筹其他调节资源的建设,合理确定对煤电调节能力的期望,避免不切实际的要求,并且要充分考虑地区差异,做到因地制宜。
管理部门则要转变政策新思维。进一步完善辅助服务、现货市场及容量电价等政策,充分体现煤电的容量价值和调节价值。针对煤电低碳化改造建设成本高的问题,研究制定合适的电价支持政策,并将相关项目纳入碳市场,通过碳市场收益弥补成本,为新一代煤电发展营造良好的政策环境。
新一代煤电的发展之路已经启程,尽管前方充满挑战,但只要各方携手共进,以技术创新为驱动,以思维转变为引领,新一代煤电必将在我国能源转型的浪潮中焕发出新的生机与活力,为构建新型电力系统、实现 “双碳” 目标贡献强大力量。
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