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透视中美燃煤发电技术、市场及前景(一)

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-06-14  浏览次数:209
核心提示:透视中美燃煤发电技术、市场及前景
 导语:不可否认中国目前的能源结构仍然处于失衡状态,燃煤发电的份额无法在短期内显著下降,但是,煤电的清洁化已经是中国能源转型中重要的组成部分。通过超超临界、超低排放等技术,中国正在打造全球最大的清洁高效煤电体系,中国燃煤电厂的大气污染物排放标准也比美国、欧盟更加严格。近年来出现的燃煤电厂兴建潮并不代表长期趋势,中国有坚定的低碳转型的政治决心。

中国的能源市场传递出关于政策目标和减排趋势的复杂信号。可再生能源的分析师倾向于讨论中国可再生能源装机扩增的速度,并将中国视为全球清洁能源的领导者;而煤炭的支持者和气候怀疑论者更乐意聚焦于中国在运营和在建的燃煤机组数量,并表示气候变化那套说辞根本站不住脚。

从气候变化的角度看,最理想的情景是中国关停所有的燃煤电厂并转向清洁能源。在现实中,中国的能源经济如同一艘巨轮,无法在转瞬之间调转方向。中国的低碳转型是不争的事实,但仅靠增加可再生能源的装机量是远远不够的。为了弥补理想和现实之间的差距,中国正在推广新技术,大幅降低现役燃煤电厂的大气污染物和温室气体排放。

理解中国煤炭产业的转型模式对于把握中国能源市场的走势至关重要,并且有助于评估中国在全球气候行动中的立场。通过走访和调研,美国进步中心(CAP)发现中国的煤炭产业正在经历一场巨大的变革。这个国家正在向超额完成减排目标而前进,煤炭清洁化正是进程的一部分。此外,适用于美国的能源方案并不一定适用于中国。不同于美国,中国并没有廉价且丰富的页岩气资源。中国要想显著降低排放,更高效的燃煤发电是短期和中期内的必选项。而在美国,投资建设新一代的燃煤电厂显然不是好的解决方案。以下是CAP的具体发现。

中国煤电机组清洁化

中国政府正面临两难的境地。一方面,中国不可能一夜之间将煤炭从能源结构中移除,因为天然气供应还不成熟,可再生能源的发展也无法一蹴而就。另一方面是中国公众对清洁空气的诉求,他们希望空气质量立即得到改善。大气污染与经济发展和腐败一起,成为执政者需要优先解决的问题。中国政府的方案是:全速发展可再生能源,同时建设全球最高效、最低排放的煤电体系。

在中国,过去那种高污染的电厂将不再有一席之地。政府正逐步关停老旧低效且高排放的燃煤电厂,取而代之的是全新的低排放电厂,其效率高于美国目前所有在运营的燃煤电厂。CAP对比了中美两国运行效率最高(煤耗最低)的前100台机组,结果显示出惊人的差异。

1. 美国燃煤机组的投产时间比中国早。美国所有在运营燃煤机组的平均年龄是39年,88%的装机于1950至1990年间投产。效率排名前100机组的投产时间分布于1967至2012年之间。在中国,效率前100的机组则于2006至2015年间投产。

2. 与中国相比,即使是美国最好的电厂仍在使用陈旧低效的技术。美国前100台最高效的机组中,只有1台是超超临界机组。而在中国的前100台机组中,超超临界机组就占到90台(图1)。

图1 中美燃煤机组技术对比

3. 装机容量方面,中美前100台机组的总容量分别为82.6 GW和80.1 GW。中国前100台机组容量中的92%均采用超超临界技术,而美国只有0.76%。技术的差异使两国的排放水平也有所不同。此外,中国的技术更为先进,机组的煤耗更低。每发1 kWh的电,中国的前100台机组平均消耗286.42克标准煤(gce),而美国的水平是374.96 gce/kWh(图2)。

图2 中美燃煤机组二氧化碳排放和发电煤耗对比

需要指出的是,中国仍有大量的老旧机组。根据最新的第三方研究,中国目前的煤电装机约为920 GW,其中约19%采用超超临界技术,25%采用超临界技术,亚临界及以下占56%。但中国目前的新建机组多为超超临界机组(图3),政府也在逐步提升现役机组的排放要求和效率标准。在2020年前,中国现役燃煤发电机组的平均供电煤耗需要达到310 gce/kWh,目前美国排名前100的机组都无法达到这一标准。

图3 中国每年新增的燃煤发电装机(MW)及技术分类

一个简单的事实是:美国拥有一系列可以与煤电竞争的廉价且丰富的能源,特别是页岩气和可再生能源。再考虑到美国电力需求的下滑和能效的提升,美国电力公司的主管已经表示要重新平衡商业模式,从煤炭过渡到替代能源。与普通机组相比,采用超超临界等先进技术的机组有更低的运行和维护成本,但隔夜资本成本(overnight capital cost,“隔夜”假设项目立即完工,建设过程不计利息)平均高出约17%。目前美国的市场中,即使是成本最低的燃煤电厂都要与燃气电厂展开艰难的竞争,投资建设先进的机组在经济上不可行。

中国的发展经验表明,即使美国准备投资建设更高效的燃煤电厂,其创造就业机会的能力也无法与可再生能源相比。中国的电厂在煤耗和劳动力方面都变得更为高效。CAP的研究团队走访了上海外高桥第三发电厂,这座电厂有2台1 GW的超超临界机组以及250名职工。相邻的外高桥一期工程和石洞口第一发电厂,每座电厂运行4台300 MW的亚临界机组,职工人数分别达到600名和1000名。在煤炭行业,化解过剩产能的过程中要安置130万下岗职工。而可再生能源在“十三五”期间带动的就业人口将超过1300万人,可再生能源产业已经被视为更加可靠的就业来源。

美国的能源行业也展现出相同的就业趋势。美国煤矿的就业人数在上世纪20年代达到峰值,之后开始持续下滑。1983至2014年,美国煤炭生产的增长超过28%,但就业人数下降了59%。煤矿经历了从美国东部劳动密集型的地下开采到西部高度机械化的露天开采的转变。此外,电力需求走低、能效提升以及天然气、太阳能和风电成本的显著下降都减少了电力公司对煤炭的依赖和需求,从而促进了能源行业就业趋势的转变。2016年底,美国煤炭行业共有54,030名职工。而2016年美国太阳能行业新增了73,615个工作岗位,同比增长约25%,这也使美国太阳能行业全部的工作岗位达到373,807个。

 
 
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