通過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家電源結(jié)構(gòu)變化以及我國(guó)未來(lái)的能源政策導(dǎo)向的分析, 得出未來(lái)我國(guó)火電產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入衰退期。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè), 2020年、2030年、2050年我國(guó)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(jī)容量占總裝機(jī)容量61%,2030年下降到51%,到2050年進(jìn)一步下降至38%;而新能源裝機(jī)占比持續(xù)上升,到2050年,新能源裝機(jī)占比已上升至33%,我國(guó)電源結(jié)構(gòu)逐漸從化石能源為主向非化石能源為主轉(zhuǎn)型,電源結(jié)構(gòu)變化情況與發(fā)達(dá)國(guó)家相似。裝機(jī)容量方面,到2050年,火電裝機(jī)容量低于2030年水平,出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng),火電產(chǎn)業(yè)規(guī)模開(kāi)始縮小?？梢?jiàn),2030年以后,我國(guó)火電產(chǎn)業(yè)逐漸進(jìn)入衰退期。

在未來(lái)的成熟期及衰退期,火電產(chǎn)業(yè)將在產(chǎn)業(yè)需求的導(dǎo)向下繼續(xù)演化。2030年以前,我國(guó)火電產(chǎn)業(yè)仍處于成熟階段,裝機(jī)容量占比仍在50%以上。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定增長(zhǎng),電力需求也將進(jìn)一步擴(kuò)大,火電產(chǎn)業(yè)仍有為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供電力保障的需求。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài),產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級(jí),火電作為傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè),影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jí)。此外,未來(lái)我國(guó)風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)將進(jìn)一步提升,但是由于風(fēng)、光等資源不穩(wěn)定的特點(diǎn),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(wù),以維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行,因此未來(lái)火電還需要支撐新能源的發(fā)展。未來(lái)處于產(chǎn)業(yè)需求導(dǎo)向,我國(guó)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(dǎo)地位。

我國(guó)“十三五”規(guī)劃綱要中提出,2016—2020年,經(jīng)濟(jì)保持中高速增長(zhǎng),GDP年均增速要保持在6.5%以上。從中長(zhǎng)期角度來(lái)看,中國(guó)正處于工業(yè)化、城市化快速發(fā)展階段,未來(lái)一個(gè)時(shí)期大規(guī)模基礎(chǔ)設(shè)施要投入建設(shè),各地以建設(shè)全面小康為目標(biāo),致力于改善和提高人民生活水平,經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍能保持較快速度增長(zhǎng),能源消費(fèi)將會(huì)持續(xù)增加。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè),“十三五”期間年均增長(zhǎng)保持5.5%左右,2020年全國(guó)全社會(huì)用電量為7.7萬(wàn)億kWh,2030年全國(guó)全社會(huì)用電量為10.3萬(wàn)億kWh左右,2020—2030年年均增長(zhǎng)3%左右。可見(jiàn)未來(lái)我國(guó)電力需求情況將進(jìn)一步擴(kuò)大,在火電成熟期,火電仍是我國(guó)的主力電源,因此未來(lái)一段時(shí)期內(nèi),火電仍將承擔(dān)我國(guó)的大部分電力供應(yīng)。

(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(wèn)題日益突出,能源行業(yè)需要調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換發(fā)展方式,以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。火電作為傳統(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(jí),以緩解對(duì)環(huán)境造成的破壞,保障國(guó)家能源安全?；痣姍C(jī)組主要通過(guò)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(jī)做過(guò)功的蒸汽對(duì)用戶供熱的生產(chǎn)方式,即同時(shí)生產(chǎn)電、熱能的工藝過(guò)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(méi)有冷源損失,所以能將熱效率提高到85%,比大型凝汽式機(jī)組(熱效率達(dá)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(guó)熱電裝機(jī)已超過(guò)2.5億kW,“十三五”時(shí)期,預(yù)計(jì)將改造3.5億kW火電裝機(jī)為熱電機(jī)組,全國(guó)近60萬(wàn)臺(tái)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(jī)組裝機(jī)容量占煤電總裝機(jī)容量比重力爭(zhēng)達(dá)到28%。不少發(fā)達(dá)國(guó)家制訂了具體的熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)惠政策:美國(guó)給予熱電項(xiàng)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(shè)施占地的特別土地保有稅和供熱行業(yè)有關(guān)的事業(yè)所得稅;丹麥對(duì)熱電工程提供低利率的優(yōu)惠貸款。

2015年,國(guó)家出臺(tái)《全面實(shí)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(jī)組要實(shí)施超低排放改造(即在基準(zhǔn)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(jī)組要實(shí)施達(dá)標(biāo)排放治理,落后產(chǎn)能和不符合相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)要求的機(jī)組要實(shí)施淘汰,計(jì)劃到2020年,全國(guó)所有具備改造條件的燃煤電廠力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)超低排放。

節(jié)能改造方面,全國(guó)新建燃煤發(fā)電項(xiàng)目原則上采用60萬(wàn)kW及以上超超臨界機(jī)組,平均供電煤耗低于300g/kWh,到2020年,現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310g/kWh。為配合政策實(shí)施,國(guó)家也出臺(tái)了電價(jià)補(bǔ)貼、發(fā)電量獎(jiǎng)勵(lì)、排污費(fèi)激勵(lì)等政策支持火電企業(yè)實(shí)施改造。

(3)火電支持清潔能源發(fā)展。

近年來(lái),我國(guó)鼓勵(lì)新能源發(fā)展政策陸續(xù)出臺(tái),2014年我國(guó)提出“兩個(gè)替代”,倡導(dǎo)清潔能源替代化石能源,我國(guó)電源結(jié)構(gòu)將逐步向以清潔能源為主轉(zhuǎn)型。但是由于風(fēng)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(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成影響,使得棄能現(xiàn)象嚴(yán)重,造成資源浪費(fèi)。2016年1—9月全國(guó)平均棄風(fēng)率為19%,其中,風(fēng)力資源豐富的“三北”(東北、華北、西北)地區(qū)棄風(fēng)現(xiàn)象尤其嚴(yán)重,甘肅省平均棄風(fēng)率達(dá)到46%。為維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性,需要通過(guò)火電靈活性改造、燃?xì)獍l(fā)電、抽水蓄能、其他新型儲(chǔ)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(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要指出,將實(shí)施提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力專(zhuān)項(xiàng)工程,提升火電運(yùn)行靈活性是重點(diǎn)工作之一。預(yù)計(jì)到2020年,可以提高“三北”地區(qū)調(diào)峰能力約1700萬(wàn)kW,結(jié)合其他提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的措施,棄風(fēng)率將控制在5%之內(nèi)。

提高火電靈活性,包括改善機(jī)組調(diào)峰能力、爬坡速度、啟停時(shí)間等多個(gè)方面。目前,我國(guó)純凝機(jī)組在實(shí)際運(yùn)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(jī)組在供熱期的調(diào)峰能力僅為額定容量的20%。通過(guò)靈活性改造,預(yù)期將使熱電機(jī)組增加20%額定容量的調(diào)峰能力,最小技術(shù)出力達(dá)到40%~50%額定容量;純凝機(jī)組增加15%~20%額定容量的調(diào)峰能力,最小技術(shù)出力達(dá)到30%~35%額定容量。丹麥和德國(guó)的火電機(jī)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(jī)組基本上是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組,冬季供熱期最小出力可以低至15%~20%,德國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組可以低至40%;德國(guó)純凝燃煤機(jī)組技術(shù)出力可以低至25%。目前我們國(guó)家供暖期熱電機(jī)組“以熱定電”運(yùn)行,冬季最小出力一般在60%~70%左右,和國(guó)外的差距還比較大。中國(guó)的相關(guān)科研單位積極啟動(dòng)科研及實(shí)施改造的具體方案,鼓勵(lì)示范試點(diǎn)電廠積累提高增減負(fù)荷速度、縮短煤電啟停時(shí)間等相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

為進(jìn)一步提高火電調(diào)峰能力,我國(guó)仍要完善調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制,探索開(kāi)展輔助服務(wù)市場(chǎng)交易,對(duì)承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的燃煤發(fā)電機(jī)組適當(dāng)給予補(bǔ)償以提高火電機(jī)組調(diào)峰積極性,以促進(jìn)新能源消納,引導(dǎo)其向支持新能源發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。

近年來(lái)隨著溫室氣體對(duì)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(guó)政府從產(chǎn)業(yè)政策、技術(shù)、機(jī)制等方面采取措施,推動(dòng)火電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。未來(lái)一段時(shí)間,火電仍在電源結(jié)構(gòu)中處于主導(dǎo)地位,隨著我國(guó)電力需求將進(jìn)一步擴(kuò)大,火電仍將為大部分電力供應(yīng)提供保障。同時(shí)為緩解火電發(fā)展對(duì)環(huán)境的影響,實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(guó)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。