在退煤的道路上，火电如何完成增量对存量的置换？

碳达峰·碳中和

火/电/机/组

高质量发展路径

当前，我国碳达峰、碳中和的目标已经锁定，发电侧更加强调清洁低碳的发展方式。为契合国家碳中和战略，火电机组的发展将以清洁低碳、灵活智慧、安全高效为导向，朝着大容量、高参数、低排放的方向发展。

截至2020年底，我国发电装机容量22.0亿千瓦，其中火电装机容量达12.5亿千瓦，其中煤电发电量4.63亿千瓦时，仍占社会发电量比重的60.8%。

我国电力产业的发展特性和发展趋势决定了最清洁、最便宜、最可调的电力产品是最具有核心竞争力的产品。火电是当前较为清洁、经济的电力产品，具有良好的调节性能，在储能、分布式能源以及新能源大规模接入、稳定运行等关键技术取得突破之前,火电在保持国家能源平衡和电力安全保障等方面的作用不可替代,须保持适度的规模和比例，在今后一段时间内仍将作为基荷电源的形式存在。

在此基础上，我国将进一步推进火电数字化智能化建设，提升火电机组智能化水平。同时大力提升火电机组的灵活性运行能力，在燃料灵活性方面，实现多种燃料耦合；在运行灵活性方面，实现深度调峰和快速启停、快速变负荷运行等；在供能灵活性方面，实现冷、热、电、气、水等多种能源供应；在污染物排放控制方面，继续加大污染物减排的资金投入，扩大机组超低排放改造的比例。

01

存量火电的转型升级路径

存量机组转型升级应坚持“提升两端、优化中间、淘汰落后”的原则，提升两端就是加大“入口”燃料耦合和“出口”多联供新技术应用；优化中间就是数字化智能化建设、技术改造提升设备可靠性、经济性；淘汰落后就是推动寿命到期及能耗指标落后的机组实施等容量替代。

实施多燃料耦合,推动“入口”转型发展

燃煤耦合生物质、垃圾和污泥发电技术国际上已较为成熟，需总结经验加以推广。当前,我国包括秸秆在内的农林剩余物资源丰富,约4.6亿吨可供能源化利用,折合2.3亿吨标煤,但受收储运等因素影响,目前每年能源化利用实为4000万吨左右,利用率不足10%；污泥(含水率约80%)日产量超过3200万吨,且每年还以5-10%的速度增长,但配套的污泥日处理能力仅约1100万吨；城市和县城生活垃圾清运量约2.7亿吨,每年还以2.5%的速度增长,没有得到无害化处理的有近1500万吨,且现有无害化处理能力基本达到饱和。妥善处理农林废弃物、垃圾和污泥不仅是一项市政工程,更是一项民生工程和政治工程，应鼓励积极开发耦合发电项目,一方面可提升燃煤机组经济性；另一方面可摊薄燃煤机组度电碳排放指标。

立足供给侧改革,实施“出口”转型发展

一是加快供热主业化进程。中央推进北方地区冬季清洁取暖和京津冀及周边地区“2+26”城市“煤改气”、“煤改电”的政策,为煤电机组开展供热改造,进一步拓展集中供热市场,积极发展热、冷、水等一体化供能模式提供了契机。不断完善供热体系架构,创新用户服务模式,以市场化价格为纽带,实现生产和消费的互动。

二是开展灵活性改造,进军辅助服务市场。国家发展改革委国家能源局印发的《关于提升电力系统调节能力的指导意见》明确要求,“十三五”期间要力争完成2.2亿千瓦火电机组灵活性改造(含燃料灵活性改造)提升电力系统调节能力4600万千瓦。优先提升30万千瓦级煤电机组的深度调峰能力；改造后的纯凝机组最小技术出力达到30%-40%额定容量,热电联产机组最小技术出力达到40%-50%定容量；部分电厂达到国际先进水平,机组不投油稳燃时纯凝工况最小技术出力达到20%-30%。

坚持科技引领,夯实“中间环节”转型发展

全力打造智慧火电,实现产业升级。智慧火电建设可分三个阶段实施:一是建设“数字化电厂”,实现数字化和信息技术的有机结合；二是优选一部分先进煤电机组建设“智能电厂”做好运行、检修精细化管理,优化检修策略,合理压降可控费用,实现生产成本标准化；三是在“智能电厂”基础上,建设“智慧电厂”,自动适应市场环境变化,实现智慧生产、智慧管理和智慧经营,实现火电企业减员增效,提升火电核心竞争力和市场竞争力。

积极实施技术改造,提升技术水平。以“一机一策、整体优化、系统集成”的原则，围绕火电机组主辅机设备、系统、余热利用等方面开展研究工作，以汽轮机通流改造、升参数改造、低压缸切除改造、供热管网改造、烟水复合回热、冷端优化、废水零排放、零补水等为代表的技术，制定系统化、菜单式的综合节能提效方案。

淘汰落后产能，优化产业结构

根据国家碳中和目标及发布的一系列火电产业政策，火电产业供给侧结构性改革向纵深推进，控制新增煤电装机容量，淘汰落后产能，调整火电产业结构，提升火电产业核心竞争力，是火电产业转型升级的必然选择。对寿命到期及能耗指标处于落后淘汰的机组，有力有序进行淘汰，促进结构优化调整，实现煤电清洁高效发展。同时紧密跟踪“等容量替代”及“北方清洁供热”等政策推进，制定转型升级或替代方案。

02

增量机组的拓维发展模式

按照“两个一百年”及2035年基本实现社会主义现代化的发展目标,未来我国发电装机和用电量增长潜力依然较大。此外,随着我国农网改造、城镇配电网建设改造以及“电能替代的深入推进,还将进一步释放城镇及农村居民的用电需求。增量机组高质量发展就是进一步优化煤电机组结构和布局，在负荷中心及煤电外送基地建设大容量、高参数、低排放机组,优先选择百万千瓦机组；积极拓展热电联产机组；开发“煤电+”多能互补应用场景。

在负荷中心及煤电外送基地建设大容量高参数机组

加快推进燃煤清洁发电规划布局和结构调整。优先在在负荷中心及可实现煤电联营的跨地区特高压煤电外送基地，发展600兆瓦等级及以上大容量高参数机组，重点推进高参数630℃等级超超临界二次再热机组35MPa/615℃/630℃/630℃，发电效率50%的超超临界燃煤发电技术示范应用。同时，通过容量和煤量等（减）量替代，在锡林郭勒、鄂尔多斯、晋北、晋中、晋东、陕北、哈密、准东、宁东等9个千万千瓦级大型煤电基地建设特高压外送配套煤电项目，优化煤电装机结构，提升煤电机组的技术含量和质量水平，降低整体能耗指标。

积极拓展热电联产机组

开展热电联产机组的技术方案、设备选型、经济性、适用性方面的研究，优化热电联产机组的设计、运行和改造技术，为现役需要进行供热改造的电厂提供最优的改造方案。优先发展中心城市和工业园区配套的燃煤热电联产项目，积极在北方城市寻求集中供热改造项目，充分利用国家相关政策，优先发展背压热电联产机组，重点开发替代关停现有燃煤小锅炉的节能环保型热电联产项目。

开发“煤电+”多能互补应用场景

利用电厂蒸汽、余热、水等资源，为周边工业企业及城市居民提供冷、热、电、气、水等多元化供能服务。根据用户侧情况的不同，深度挖掘燃煤电厂的余热资源，采用循环水直供厂外能源站热泵、电厂内配置余热回收机组（热泵）、厂外大温差机组+低温回水直接回收乏汽余热等方式，提高电厂的供热能力，降低电厂能耗指标，提高电厂经济性。结合地区的资源禀赋和用能特点，因地制宜地开发基于电厂蒸汽的冷、热、蒸汽、生活热水和压缩空气的一体化供能服务，利用溴化锂机组、汽水换热器、空压机等设备实现能源品质的转换，同时满足民用和工业用户的用能需求，拓宽电厂的供能范围。

03

火电产业高质量发展建议

科学调整优化煤电产业布局。统筹兼顾用电负荷、环境容量“两个因素”，加快推进燃煤清洁发电规划布局结构调整。规划布局建设大型燃煤发电机组，通过容量和煤量等（减）量替代，建设大型清洁高效煤电机组，重点在新疆、内蒙等地区建设大型煤电基地。

加快淘汰煤电行业落后产能。加快淘汰煤电行业落后产能。依法依规关停不符合强制性标准的机组。对于不符合环保、能耗、安全等法律法规、技术标准和产业政策的煤电机组，明确淘汰时限。优先支持位于城区的燃煤热电机组整合关停或实施清洁能源改造。

推进煤电技术创新和应用。加快推进煤电技术创新，综合应用好集成创新技术。应用推广一批相对成熟、有市场需求的新技术。试验示范一批有一定积累，但尚未实现规模化生产的适用技术，进一步验证技术路线和经济性。集中攻关一批前景广阔但核心技术受限的关键技术，重点推进630～650℃等级超超临界燃煤发电机组关键设备、700℃超超临界燃煤发电机组技术装备等技术攻关。

版权声明

本文作者 顾皑 

就职于国家电投上海发电设备成套设计研究院有限责任公司。

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编辑 | 马正龙

编审 | 陈敏曦

审核 | 华志刚