经济导刊
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电力转型和高质量发展的新挑战

孙耀唯 来源: 2020.07.15 11:37:08



 

电力工业国民经济的重要基础工业,是国家经济社会发展战略中的重点和先行产业。

改革开放以来,尤其是党的十八大以来,电力行业深入推进供给侧改革,加快行业转型升级,在发展速度、规模和质量方面取得了巨大成就,迈入电力大国到电力强国的发展阶段。

——数量上,供给能力不断增强。截至2019年年底,全国全口径发电装机容量20.1亿千瓦,全社会用电量7.23万亿千瓦时,电网规模稳步增长,跨省区输电能力大幅提升,结束了电力短缺的历史,保障了国民经济持续快速发展,满足了城乡生产生活需要,人民群众的获得感和满意度明显提高,发电、电网规模均居世界第一位。

——结构上,产业持续升级优化。清洁能源装机规模和发电量持续增长,电网自动化、智能化水平不断提高,形成了水火互济、风光核气生并举的电源格局和西电东送、南北互供、全国联网的电网格局。截至2019年年底,水电装机规模3.6亿千瓦、并网风电2.1亿千瓦、并网太阳能发电2.0亿千瓦,可再生能源发电规模居世界第一位。

——水平上,创新能力不断提升。坚持自主创新,充分发挥国家示范工程、科技重大专项的引领和带动作用,推动了特高压输电、智能电网、超超临界发电、大型循环流化床、燃煤机组超低排放、大型水电开发、第三代核电、光伏、风电等一系列关键技术和关键设备的研发与应用。能源技术自主创新能力和装备国产化水平显著提升,多项自主关键技术已跃居国际领先水平。

——质量上,节能减排成效显著。为缓解资源环境约束,应对全球气候变化,持续致力于发输电技术以及污染物控制技术的创新发展,不断加大节能减排力度,有条件的燃煤电厂均实现超低排放。目前,煤电机组发电效率、资源利用水平、污染物排放控制水平、二氧化碳排放控制水平等均达到世界先进水平。

——体制上,改革持续深入推进。按照市场化改革方向,电力行业相继实现了政企分开、厂网分开和主辅分离。2015年以来,在电价改革、增量配电、售电放开、交易机构设置、电力市场建设等方面进行了积极探索。中长期交易和跨省区交易电量逐年上升,现货市场、辅助服务市场试点工作初见成效。2019年电力市场化交易电量已达到2.3亿千瓦时。

——国际上,竞争实力明显增强。主动参与“一带一路”能源转型和电力发展,电力企业的自身实力和国际影响力日趋增强。2019年,主要电力企业实际完成对外投资193亿美元,新增电力对外投资项目26项;对外承包工程新签合同额488亿美元,出口设备和技术合计超过52亿美元,涵盖火电、水电、风电、太阳能发电、核电、输配电等工程领域。

电力发展中的新形势与新挑战

煤炭、石油、天然气等传统化石能源驱动了人类社会的工业化和现代化,但也带来了一系列资源、环境与温室气体排放问题,尤其是环境治理和应对气候变化,已成为人类社会共同面临的巨大挑战。

随着能源转型意识的普遍提高和技术的不断进步,全球正进入一个从“高碳”向“低碳”、从“黑色”向“绿色”过渡的能源大转型时代。

目前,我国二氧化碳排放总量突破100亿吨,接近美欧日的总和,已成为全球最大的碳排放国。我国承诺在2030年左右达到碳排放峰值,且将努力早日达峰。但从近两年统计数据看,我国二氧化碳排放总量还在上升。因此,面对世界性能源转型的大趋势,电力行业正面临着前所未有的压力和挑战。

首先,我国能源依然是“以煤为主”的高碳结构。2018年,我国煤炭消费占全球50.5%,煤电装机占全球48.5%(美国占12.9%、印度占10.9%、欧盟占7.7%)。就2019年我国电源结构而言,煤电装机已超过10亿千瓦,占比为52%,发电量占比为62%,明显高于38%的世界平均水平。为落实《巴黎协定》中的节能减排目标,欧洲各国已相继公布了淘汰煤电的时间表。

2010年美国煤电装机比重为45%2018年降至25%BP在《能源展望》(2019)中预计,2040年全球煤电将显著降低,可再生能源将超越煤炭,成为最主要的发电来源。虽然我国能源结构的调整力度在不断加大,清洁高效利用水平逐年提高,但煤炭消费包括煤电比重依然很高,资源依赖型的发展方式没有发生根本性改变,已成为我国能源转型以及应对全球气候变化的巨大挑战。

无疑,电煤(即煤炭主要用于发电)占煤炭消费的比重是衡量煤炭利用的先进指标。目前我国电煤消费比重仅为51%,而美国为93%,欧盟为82%,俄罗斯为64%,世界平均水平为78%。但从能源转型的趋势上看,煤炭用于发电比例的提高并不意味着一定要加大煤电的投资比重。

其次,高比例发展清洁能源任重道远。能源转型的核心是低碳转型,本质上就是由清洁能源取代化石能源。我国水能资源技术可开发量约为5.4亿千瓦,但经济可开发量约为4.1亿千瓦,且开发难度依次加大,成本越来越高。目前,我国核电装机仅为4874万千瓦,天然气发电9022万千瓦,发电占比远低于世界平均水平,短期内都不可能成为主力电源。因此,电力转型的重点只能寄希望于风电、太阳能和生物质发电等新能源。截至2019年年底,我国新能源(风电和太阳能)发电装机容量约4.1亿千瓦,其中三北(华北、东北、西北)地区,风电装机1.27亿千瓦,太阳能发电装机1.03亿千瓦。近年来,通过综合施策,弃风、弃光率虽有明显下降,但若继续高比例集中开发西部丰富的风能、太阳能,仍将面临市场消纳、输电通道、储能设施、灵活性电源等一系列问题。分布式发电具有能源利用率高、污染排放低等优点,近年来在中东部采取多种形式取得较快发展,但在电网连接、供电质量、储能设施、燃料供应等方面也存在诸多问题。通过试点,以分布式能源为基础的综合能源模式展现了良好的发展前景,但对能源基础设施的建设、运营和管理也提出了更高的要求。如地质勘查、电网、燃气、热力等基础设施规划,迫切需要与城市规划同步推进,城镇范围内的电力、燃气、供热、热水的特许经营,以及绿色建筑、绿色交通、充电设施发展,都强烈要求打破各自为战、独家垄断的商业模式。

三,燃气发电已成为电力转型的短板与煤电相比,燃气发电的调节性能好、效率高、二氧化碳排放少,基本不排放烟尘及SO2、放射物、重金属及大量固体废物;既可以提高大电网的调节能力,推动风能、太阳能的大规模开发利用,也可通过分布式能源系统,实现电热冷气水的多能供给和能源的梯级利用;结合风电、光伏、储能等技术,形成微电网群或能源互联网,建立起低碳高效的综合智慧能源体系;同时还能为天然气消费起到很好的削峰填谷作用。但是,我国燃气发电占比一直很低,尽管近几年有所增长,但仍不足4.5%,远低于世界23%的平均水平。究其原因,一是燃气成本高,且没有辅助服务市场价格;二是不掌握核心技术,燃气机组长期依赖进口,工程造价和运维成本居高不下,缺少经济性的燃气发电,只能寄希望于地方财政补贴。实际上,液化天然气(LNG)进口资源充足、价格比较稳定且有下降趋势,但因为我们市场机制不健全,存在一些体制和机制性障碍,目前还难以推动燃气发电的快速发展,补足电力供给侧改革的这一短板。

其四,电力体制改革亟需在关键环节取得重点突破。20世纪80年代,电力行业实行“集资办电”政策,基本解决了电力短缺问题;2002年,通过“厂网分开”,在发电环节引入竞争机制,提高了效率,促进了发展和技术进步;新一轮电力改革,力求通过“三放开、一独立、三加强”[1],建立有效的电力市场运行机制。从中央到地方,5年来出台了一系列改革配套文件,组织了大量的相关改革试点,在电价改革、增量配电、售电放开、市场建设、交易机构设置等方面进行了积极探索,并取得了诸多成效,但依然步履艰难,问题很多,在关键环节尚没有重点突破。迄今为止,我们还没有形成规范的市场结构、独立的市场交易平台、有效的市场运行机制、完备的市场监管体制和完善的法律法规体系。新的改革文件虽然支持新能源、可再生能源和分布式电源发展,但在跨省区电力交易、现货市场和辅助服务市场建设、开放电网公平接入、建立分布式电源发展新机制等方面,仍有许多体制性问题。《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》明确提出:“要遵循市场经济规律和电力技术特性定位电网企业功能,改变电网企业集电力输送、电力统购统销、调度交易为一体的状况。”目前,我们距离这一改革目标相差甚远。

推动电力转型和高质量发展的思路与建议

纵观世界能源转型,总体上已呈现出以下发展趋势:一是清洁电气化。包括推动化石能源的清洁高效利用,强调加快清洁和可再生能源发展、提高生产生活中的电气化水平;二是加速脱碳化。降低煤炭比重,推动石油消费达峰,提高天然气、生物质能、氢能利用水平,研发推广碳捕获、利用与封存技术;三是能源高效化。全面提高各个领域的能源利用效率,依托现代信息和网络技术(“云大物移智”等),推动智慧能源、智慧交通、智慧建筑和智慧城市的融合发展,形成分布式与集中式相容的新型电力和能源供应消费体系。其中,清洁电力是转型中的关键,随着可再生能源和储能技术成本的不断下降,将进一步加快能源和电力转型的历史进程。

“十四五”正值我国全面建成小康社会向第二个百年目标起步的战略节点期,也是全球谋划在2050年前实现碳减排、碳中和、净零排放进而推动能源转型的加速期。因此对如何做好电力转型和高质量发展提出以下几点建议:

首先,把握全球能源转型的大趋势,充分认识能源和电力低碳转型的紧迫性与重要性。2019年国际可再生能源署发布的《全球能源转型路线图2050》报告指出,按照《巴黎气候协定》实现平均温升控制在2℃以内的目标,2050年可再生能源在能源供给总量中的占比必须达到三分之二,电力占终端能源消费的占比要从现在的20%增长至50%满足全球86%的电力需求,需新增风能、太阳能发电装机约140亿千瓦。可以预见,全球能源转型势在必行,可再生能源技术一定会主导电力的新增装机。因此,制定能源“十四五”规划和中长期能源规划的过程中,一定要对煤电退出,高比例发展新能源,柔性输电,新能源在建筑、交通、工业领域应用、能源互联网等方面做好战略性筹划和技术性安排。

第二,总结国内外能源转型的成功经验,提出能源和电力转型的中国方案。纵观世界性的能源转型,全球有164个国家制定了可再生能源发展目标,约145个国家颁布了可再生能源支持政策。如德国能源转型要逐步消除核电和煤电,实现减碳和零碳目标,利用智能电网、能源存储设施等灵活调节风光发电的波动问题。在新能源替代煤炭的过渡时期,重视天然气的开发利用,并通过制氢和生物质燃气,实现气体能源的绿色发展。国情有别,各有侧重,许多发达国家的成功实践和先进经验都值得我们学习和借鉴。近年来,我国能源企业和地方政府在新能源开发、多能互补、智慧能源、分布式能源、综合能源服务、绿色建筑、绿色交通、低碳城市、零碳园区、氢能利用、储能技术、生物质能源、垃圾发电、污水处理、微电网、人工智能、物联网、区块链等各个方面也有大量的创新实践,涌现出许多成功案例,迫切需要系统梳理、总结提炼、及时发现问题、解决问题,高质量地提出能源转型和电力转型的中国方案。

第三,瞄准能源和电力发展的科技前沿和关键领域,占领制高点,开拓新方向。创新是能源转型的第一动力,要实现新旧动能转换、实现高质量发展,必须加快能源和电力领域的科技创新步伐,吸收借鉴基础学科与前沿领域最新研究成果,推动能源领域学科交叉与融合创新。依托重点企业、科研院所和高校开展协同创新,围绕高效太阳能、海上风电、高效储能、燃料电池、氢能技术、燃气轮机、高温材料等具有颠覆性的新技术,抢占战略制高点,加速科技创新成果转化应用。加强与优势国家和地区在高比例可再生能源消纳、高效储能、先进能源材料等领域的合作与交流,促进国外先进能源技术和装备的引进、消化、吸收。聚焦大数据、云计算、人工智能、量子信息为代表的新一代信息技术,加速与电力转型和高质量发展的相互融合,提高电网的自动化、数字化、智能化水平,构筑更高效、更清洁、更低碳、更经济、更安全的现代电力运行体系。

第四,深化改革不动摇,建立公平开放的电力市场体系和协同高效的政府治理体系。按照中央深化电力体制改革的要求,继续深化对区域电网建设和适合我国国情的输配体制研究,结合国资、国企改革,提出输电、配电、调度(交易)机构改革意见,尤其是要创新配(售)电体制,支持分布式能源、综合能源和能源互联网的健康发展。深化公共基础设施领域改革,推动电力、燃气、供热、供气、制冷、地热、信息通讯等相关产业的跨界融合、统筹规划与综合监管。加快制定和修改能源、电力、监管及市场建设等方面的法律法规、规章和标准,实现立法和改革决策相衔接,为推进改革和市场建设提供坚实的制度保障。

(编辑  杨利红)

 



* 作者单位:中国投资协会能源专业委员会。

[1] “三放开”是指在进一步完善政企分开、厂网分开、主辅分开的基础上,按照管住中间、放开两头的体制架构,有序放开输配以外的竞争性环节电价,有序向社会资本放开配售电业务,有序放开公益性和调节性以外的发用电计划。“一独立”是指推进交易机构相对独立,规范运行。“三强化”,即进一步强化政府监管,进一步强化电力统筹规划,进一步强化电力安全高效运行和可靠供应。

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