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耦合产业链,如何实现“煤电+”?

作者:蒋庭军 来源:南方能源观察 发布时间:2020-08-15 浏览:
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煤电是构建清洁低碳安全高效现代能源体系的基础

“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋,决定了煤炭在我国能源结构中的主导地位。随着世界进入百年未遇之大变局,外部能源环境不确定性不断增大,煤炭对我国能源安全的兜底保障工作更需要切实抓好抓紧抓细。作为最清洁高效的煤炭利用方式,煤电在“十四五”乃至更长一段时间仍将处于我国电力供应主体地位。作为电力系统安全可靠的保障基石,煤电进一步高质量发展是符合国情的重要能源安全保障途径。

今年是煤电节能减排升级和改造行动计划收官之年,全国东、中、西部已经按步骤,全面完成燃煤机组大气污染物超低排放改造任务,努力实现了供电煤耗、污染排放、煤炭占能源消费比重“三降低”和安全运行质量、技术装备水平、电煤占煤炭消费比重“三提高”,为国家能源发展和战略安全夯实了基础。

“十三五”以来,我国可再生能源发电产业快速发展,尤其风电、光伏更是爆炸式增长,新能源消纳问题日益严重。煤电因其“一次能源可储、二次能源易控”的特性,又于2016年开始勇挑重担,实施灵活性改造,应对新能源波动大、预测难的间歇性、随机性和不稳定性问题,增加系统调节能力,提高清洁能源消纳水平。

随着能源电力转型发展,新时代对煤电在整个电力系统内的功能定位还将有新的要求。“十四五”期间,煤电唯有打破围墙、苦练内功,积极应对各类风险挑战,持续扎实推动自身高质量发展。

亩产效益评价是衡量经济高质量发展的重要指标

在经济社会发展过程中,高质量发展易受制于土地、能源、人才、资金等要素资源。要素资源如何配给?要素资源如何防止错配?以亩产论英雄,既是市场的办法,也是计划的手段。

亩产,本是个农业词汇,指每亩地可产出多少斤粮食。对企业而言,每亩地制造多少产品、产出多少税收、创造多少就业、降低多少排放、节约多少能源,都是企业亩产效益。亩产效益评价体系,就是将企业亩产效益作为综合评价的重要指标,政府通过这把标尺衡量企业发展状况,并给出正向反馈。对符合评价体系和亩产效益好的企业,政府在税收减免、金融信贷、科技支撑等政策上予以倾斜,以高端要素资源集聚推动企业高质量发展。

亩产效益评价体系是一个优胜劣汰法则,企业尝到各项效益提升的甜头,获得了优惠,就会加大投入力度、促进技术进步、发动产业升级,形成良性循环。

一个典型煤电厂的占地面积约为700亩。推动煤电亩产论英雄的要义,就是要激励每个煤电厂开动脑筋,在对接属地经济产业链供应链上下功夫,用既有的700亩土地要素资源,创造提升更多的经济效益、生态效益和社会效益。

打造共生耦合产业链是提升煤电亩产效益的新路径

随着经济进入新常态,我国能源消费总体增速放缓,全社会用电增长在波动中逐步降低,能源供需总体松平衡。“十三五”以来,我国电源结构持续优化调整,非化石能源发电装机快速增长,预计“十四五”期间,煤电的功能定位将继续由电量型电源向电力型电源转变,电量市场更多让渡给非化石能源。近年来,煤电利用小时数长期中位偏低运行,对电力系统灵活性作出的贡献未得到合理回报,全体煤电盈利空间缩水,部分企业面临生存困境。

年初,突如其来的新冠肺炎疫情对全球供应链、产业链造成巨大打击,国家围绕纾解企业困难、畅通供应链循环、支持产业链协同复工复产,精准有力出台系列政策全力保障产业链、供应链稳定。进入常态化防疫阶段后,全社会用电量迅速回升,煤电为应对黑天鹅突袭持续发力。下一步,根据高质量发展要求,煤电作为煤炭高效清洁利用的最佳选择,如何寻求与清洁能源、数字信息等产业形成共生耦合的产业链,优化要素资源配置,培育新的效能增长点,提升亩产效益,将是个前景广阔的模式创新蓝海领域。目前,煤电既有新的尝试,也有新的构想。

(一)燃煤耦合生物质发电

燃煤耦合生物质发电是一种成熟的可再生能源利用技术,在国际上已有广泛应用。推行煤电耦合生物质发电,旨在发挥我国煤电体系技术领先优势,依托现役煤电高效发电系统和污染物集中治理设施,构筑城乡生态环保平台,兜底消纳农林废弃残余物、生活垃圾以及污水处理厂、水体污泥等生物质资源,破解秸秆田间直焚、污泥垃圾围城等社会治理难题,克服生物质资源能源化利用污染物排放水平偏高的缺点,增加不需要调峰调频调压等配套调节措施的优质可再生能源电力供应,促进电力行业特别是煤电的低碳清洁发展,亩产增益。

一是亩产经济增益。以华电湖北襄阳电厂为例,在未新增工业用地且仅小规模改造的基础上,其气化耦合生物质发电项目,每年可新增生物质能电量约5500万千瓦时,替代燃煤约3.5万吨。依托现有高效煤电机组,生物质能供电效率可达40%左右,同时,平均提高煤电发电能力利用率5个百分点,生物质能电量发电成本大幅低于常规生产方式。经测算,即使国家按降低0.1元/千瓦时给予可再生能源补贴,企业也能健康可持续运营。一方面国家可节约大量可再生能源补贴资金,另一方面全社会可获取比常规生产方式更多更稳定的可再生能源电量。

二是亩产生态增益。耦合发电在破解农村秸秆田间直焚污染、污水处理治水不治泥和垃圾发电二噁英邻避难题的同时,通过生物质替代燃煤“碳中和”,实现度电碳减排。国家前期停滞的84个燃煤耦合生物质发电试点项目若顺利实施,每年可以消纳近800万吨农林废弃物和大量污泥、垃圾,增加生物质能电量近100亿千瓦时,替代燃煤近300万吨,减排二氧化碳近1000万吨。

三是亩产社会增益。我国每年产生的农林废弃物约12.5亿吨,可供能源化利用的约7亿吨,目前仅能源化利用5000万吨左右。全国县级城市已累计建成污水处理厂4000多座,污泥(含水率约80%)日产量超过3500万吨,且每年还以5%-10%的速度增长,而配套的污泥日处理能力缺口超过60%。城乡生活垃圾的增长速度也同样惊人。耦合发电将形成一个辐射面很广的新产业链,为增加农民收入、降低城乡污废处置成本开辟出新道路,对促进属地城乡经济发展和社会和谐稳定有重要意义。

(二)煤电耦合数据中心

随着我国数字经济全面提速,数据存储利用需求不断增加,数据中心的重要性日益凸显。2019年,我国数据中心市场规模已超千亿。今年3月,国家提出加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度,预计“十四五”期间数据中心建设将大规模增长。

目前,高能耗是困扰发达地区数据中心产业发展的最大障碍,北京、上海、浙江等地已纷纷出台相关政策对数据中心的能耗提出了严格的限制,既有数据中心的供给小于需求。此外,一线城市土地资源紧俏,对于新建数据中心在选址方面也有诸多门槛要求。在“新基建”浪潮下,发达地区数据中心的建设正在向城市周边供电能力相对充裕的区域转移。

煤电耦合数据中心是依托现役燃煤电厂存量土地建筑改造,为数据中心提供用地和供能。燃煤电厂和第三方数据中心可灵活采用共建受托结合的运营模式,合作伙伴共享项目收益。燃煤耦合数据中心利用高效可靠煤电为高耗能的数据中心就近供能,可实现资源的优化配置,充分发挥两个行业各自在技术上的专业优势,助推破解各自产业发展困境,实现煤电亩产增益。

一是满足数据中心对供电能力充裕、供电价格低、供电可靠性高的选址要求。数据中心的不间断运行决定其具有耗能大、冷量需求大、对供能可靠性要求高的特点,导致其在一线城市的建设布局受到严格限制。通过发挥清洁高效煤电就近供能的优势,耦合项目可在保证为数据中心稳定供电的同时,充分利用各种节能手段提高综合能源利用效率,助推高耗能的数据中心达到节能硬性指标,从而降低运营成本。数据中心主要的负荷需求是电负荷和冷负荷,其中制冷功耗占到了70%左右。耦合项目可充分挖掘电厂废热潜能,如利用蒸汽乏热吸收式制冷替代电空调,大幅降低制冷耗电和成本。煤电就近供能还可降低线损和升降压损耗,降低全社会用能成本。煤电内部备用电源,可以为数据中心共享安全保障。此外,煤电的拓扑布局和集中调度,也满足数据中心在云时代的分布式发展趋势和对统一调度、统一管理的迫切需要。

二是有效提升煤电产能利用效率。“十四五”煤电向基础性电源转变,设备利用小时数将处于低位。目前,国内数据中心总量已超过40万个,预计2020年数据中心耗电量达1800亿千瓦时,占比超过全社会用电量的1.5%。预计“十四五”期间数据中心的用电量随着业务扩容将继续加速增长。利用煤电机组闲置发电能力为24小时持续工作的高耗能数据中心就近供能,可以充分发挥大规模清洁高效煤电的技术优势,有效提升煤电产能利用效率。此外,通过利用煤电既有土地和建筑物改造数据中心,可以充分发挥共享优势,大幅缩减建设周期,降低建设成本,同时节约大量土地资源,实现数据中心厂商预制、现场安装快速部署的模块化定制化,符合数据中心行业发展的新模式与新方向。

(三)煤电耦合其他产业

以煤电为平台,打造共生耦合产业链,推动亩产论英雄是个头脑风暴的过程,既需奇思妙想,也要科学实践。煤电从提供单一电能产品,逐渐形成了电能、热能、蒸汽、压缩空气等产品系列,也从能源生产者快速变身能源服务高效提供者,国内新建产业园区和产业链向大型煤电周边集聚的现象已经屡见不鲜。譬如,围绕浙能滨海热电,绍兴滨海工业区已成为亚太地区最大印染集散地;围绕华润贺州电厂,富川循环经济示范区形成水泥、啤酒、石材加工及废水石粉回用长产业链耦合。

让市场在煤电耦合实践中起资源配置决定性作用

打造共生耦合产业链,推动煤电亩产论英雄,在实施过程中要发挥市场在要素资源配置中的决定性作用。政府要坚持从完善市场机制出发,发挥引导作用,统筹协调、形成合力,营造公平、宽松、创新的营商环境。

规范化运作,是煤电打造共生耦合产业链、形成良性发展机制的关键。一方面,要以市场化手段为主导,产业链条中的各方主体协商自愿形成耦合发展模式,充分发挥煤电和其他行业的专业化优势,可以采用受托运营等方式提高耦合项目的专业管理水平,实现要素资源优化配置,提高利用效率,提升煤电亩产效益。另一方面,作为创新发展模式,政府的统筹指导和顶层设计要摆脱既有的路径依赖,不受任何先导性的力量所左右,打破不适应甚至限制高质量发展的条条框框,因地制宜开展试点示范,充分激发各方主体推动耦合发展的积极性,培育创新土壤,推动煤电打造共生耦合产业链,亩产论英雄。

作者供职于浙能集团计划发展部,本文不代表本刊立场

关键字:煤电

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