新聞來源：網易

電力是現代社會賴以生存和運轉的動力。隨著經濟快速發展和人民生活水平的提高，對電力的需求一直在剛性增長。然而當前我國的電力約70%要依靠化石能源特別是煤炭，造成大量的二氧化碳等溫室氣體的排放。僅煤電一項，就占到全國二氧化碳年排放量的一半。顯然，要實現2030年碳達峰和2060年碳中和，打贏煤電高效、低碳的攻堅戰勢在必行。雖難度極大，但要求首戰必勝。

一、煤電排放占我國碳排放的最大份額

化石能源消費是碳排放總量的最大來源。以碳排放強度計，煤、石油和天然氣分別為2.66、2.02和1.47噸CO2/噸標煤。煤電產生的碳排放又是能源消費碳排放最大來源。表1為聯合國氣候變化專門委員會發布的各種電源的平均碳排放強度（克CO2/千瓦時），從表1可見，如果將生物質能用於發電，其碳排放強度僅為18克CO2/千瓦時。

實現“3060”的“雙碳”目標，麵臨著空前巨大的挑戰，中國現在是全球最大的碳排放國，碳排放總量大、排放強度高，減排時間緊。我國年碳排放量占全球的 30%左右，超過美國、歐盟和日本的總和，碳排放強度是世界平均水平的 2.2 倍；現在美、歐、日等主要發達國家碳排放已經達峰，從碳達峰到碳中和有超過 40-50年的過渡期，而我國僅有30年時間。同時，我國的能源結構現在還仍然是以煤為主，煤炭占一次能源消費比重達 57%，能源利用效率偏低，單位 GDP 能耗是世界平均水平的1.7倍。我國現在仍處於快速工業化、城鎮化進程中，電力需求還將剛性增長。

國際能源署在其《2050年能源零排放路線圖報告》中指出，CO2排放的重點能源行業是電力、工業、交通和建築這四大領域，並且強調，電力領域應是全球最先實現零碳化的重點排放領域。報告提出了到2040年，全球煤電從能效最低的亞臨界機組開始，燃煤電廠將逐步被完全淘汰的路線圖。我國的燃煤發電的總裝機容量到2021年已達11億千瓦，雖然其占比已經降低至50%以下，但煤電的發電量占比仍然超過60%。2020 年我國碳排放總量113億噸，其中能源領域碳排放99億噸，占比88%；全國火電發電量為53300億度，碳排放實際統計數據為51.2億噸，占當年我國CO2總排放量比重的51.76%。況且，隨著工業化、城鎮化深入推進，我國能源消費總量將在 2030 年前後達峰後，電力需求仍將持續增長。嚴峻的現實是，要實現碳達峰和碳中和，能源是主戰場，煤電減碳是主力軍。不首先實現煤電大幅度減碳，“雙碳”目標是不可能達到的。

二、火電的保底和支持風、光電的作用

無可替代

對我國電力行業如何落實全國“雙碳”目標，特別是對煤電機組今後在我國電力生產供應側的位置的認識，雖然大部分觀點認為煤電仍將起“壓艙石”和“兜底”的作用，但是也存在較強的“去煤化”或“棄煤化”議論，或者把煤電僅看作將是風電和光伏電源的配角、協助者的角色，即認為“煤電機組將更多地承擔係統調峰、調頻、調壓和備用功能”；而在發展可再生能源電力方麵，幾乎一致的認識是把焦點放在發展風電和光伏電源上，鮮有提及利用現有的煤電機組產能進行現實可行、潛力巨大的生物質能發電。我們認為，這些認識存在很大的誤區，大有商榷的必要。實際上，我國現有的大型煤電機組在我國電力生產中的基礎支撐作用將難以替代。

根據我國電力發展規劃，到2030年，可再生的風電和太陽能發電的總裝機容量將達到12億千瓦以上，但在“雙碳目標”和建立以新能源為主體的新型電力係統的推動下，預計到2030年，新能源裝機將大大超過原規劃而會達到17億千瓦以上。但是必須看到，風電和太陽能發電有著不可忽視的短板，那就是“不可控”， 是一個不穩定的間歇電源。其裝機的發電能力嚴重受限於晝夜日照、季節變化、天氣陰晴、風力大小等自然氣象條件的限製。據報道，2019年在全國非化石能源發電量占比僅為32.6%情況下，風電和光電就已經普遍麵臨並網難、消納難、調度難等問題。2021年2月，美國德克薩斯州因嚴寒天氣，全州電網在4分鍾內完全崩潰。450萬戶家庭和大量企業失去電力；長達數天的斷電造成近百人死亡。其中一個主要原因，是已占相當產能比的風電和光伏電源，因風葉凍結和連續陰霾天氣而無法出力。我國去冬今春南方數省頻繁拉閘限電，則是因降雨少影響水力發電，以及風、光條件差影響到風電和光伏電的正常運行。

電力係統是一個超大規模的非線性變能量的平衡係統，必須要隨時保持供需平衡，其運行模式是“源隨荷動”。發電側作為主動調節端，負荷側則為被動不可調節端，由發電端主動調節，跟蹤負荷的變化運行。這是用一個精準可控的發電係統，去匹配一個基本可測的用電係統，通過實際運行過程中的滾動調節，實現電力係統安全可靠的運行。但是因風電和光伏電固有的不可控和間歇性，不能“源隨荷動”，或隻能單邊“源隨荷動”（即棄風棄光，減少出力）。與此同時，在用電側，大量分布式風、光電接入後，用電負荷預測準確性也大幅下降。由此，這些新能源大規模接入，對傳統電網帶來巨大影響。在風、光電電源側的大規模儲能係統未發展起來以前，風、光發電係統均不具備調峰調頻、無功補償的能力。隨機的氣象條件，使得機組出力時刻變化，對電網形成較大衝擊，使得電網需要為風、光發電係統建設相應的調峰調頻及對電壓進行有效的控製和調整，需要相應增加常規的火電電源提供補償調節力。從某種意義上說，風、光發電的存在，相當於在電網中增加了一個“不確定性負荷”。 因此， 如果要確保電網能夠消納大容量的風、光電的發電量，龐大的煤電必須轉型成為調節型的電源，同時繼續承擔起供電安全“壓艙石”的功能。而且在此情況下，煤電還將會麵臨總體裝機容量不能低，而又須長時期在低負荷下運行，因而導致運行效率和利用小時數降低的局麵；再加上煤電高碳排放的特點，在高煤價和碳交易政策下，煤電有可能會發生在經濟上無法可持續維持的尷尬局麵。

實際上，我國現有的大型煤電機組在我國電力生產中的基礎支撐作用將難以替代。首先，我國煤電為主的電源結構是我國缺油少氣、煤炭豐富的資源稟賦特點決定的，是建國以來70多年，尤其是近30多年來全國電力戰線廣大幹部職工和技術人員，經過自力更生艱苦奮鬥、引進消化吸收國外先進技術、大膽積極創新建立起來的，形成了一個世界最大和領先、布局合理、穩定可靠的煤電生產和電力輸送配置的巨大係統，強有力保障和支撐了國家的能源安全、生產和社會發展、人民生活水平不斷提高的需要。我國已經成為世界煤電生產最強國，這個曆史過程和結果具有巨大的慣性，改變起來絕非短期，更非一朝一夕之功。

據最新出版的《電力強國崛起——中國電力技術創新與發展》和其它可靠統計數據：2020年年底，我國火電裝機容量12.45億千瓦,其中煤電裝機10.8億千瓦；已投產的國產35萬千瓦、60萬千瓦、66萬千瓦、100萬千瓦等級的超（超）臨界參數機組共826台，裝機容量達5.23億千瓦，占國內在役煤電機組總容量的48%，這些機組已成為火電的主力機組；同時還有約983台、裝機容量達3.5億千瓦的30萬千瓦和60萬千瓦等級的亞臨界參數機組。具有我國獨創技術的超（超）臨界參數和改造的亞臨界參數煤電機組的供電效率和超低排放水平均處於世界領先地位。

隨著我國產業結構的調整和城市化進程，電力需求側的結構性變化明顯，負荷不穩定和變化幅度增加劇烈，要求發電側具有深度隨動的主動性，電網的調度調節高度靈活。如上所述，風電和光伏發電在目前大規模儲能技術未獲突破的情況下，完全不能滿足這些要求，而我國大型煤電係統則能適應需求側的變化。

風電和光伏發電裝機容量和實際發電量之間存在巨大的不相稱差距。據全國新能源消納監測預警中心提供的數據，在近幾年高速發展的態勢下，2020年底，全國風電和光伏發電裝機容量分別達到了2.81億千瓦和2.53億千瓦，共5.34億千瓦，是煤電裝機容量的49.44%，而全年發電量卻隻有7270億千瓦時，僅是火電發電量的14.06%。由此可見，要達到某些研究描述的“電源結構呈現'風光領跑、多源協調'態勢，風電和光伏發電將逐步成為電源主體”的狀態，前路是何等漫長！

如前所述，我國已建成的大容量超（超）臨界參數和亞臨界參數機組的總容量有8.73億千瓦，這些機組及其配套設施、輸配電係統的資產總量高達數以10萬億人民幣。這筆龐大的資產是國家和人民長期奮鬥積累起來的財富。這些機組服役時間大都不長，正當“青春”和“年富力強”的好年華，決不能輕易地讓它們以“低碳轉型”的名義提前退役，造成不可挽回的巨大損失。如果以全新的生產、儲能（目前還沒有成熟的技術）和不穩定的風光發電係統來替換上述煤電係統的電量生產能力，其投資和運行成本的高企將可想而知。

因此，如何使煤電更高效、更清潔、更低碳，更靈活地發展，已成為中國實現“碳中和”戰略目標需要研究和著手解決的迫切課題。出路何在？

三、生物質與煤耦合發電是煤電

實現低碳、零碳的唯一途徑

生物質發電和風力發電、太陽能發電等可再生能源電力一樣，都是（近）零碳排放的電力生產方式，而且還具有風力發電和太陽能發電所沒有的優勢：即在自然界，年度再生的農、林剩餘物資源量比較穩定；燃料可以運輸、儲存以便常年均衡使用。利用大型高效燃煤機組混燒生物質燃料發電，是國際上實現生物質發電的一種先進技術。不僅比現有的生物質直燃發電(一般為中、小發電廠)的發電效率高，而且可以明顯降低煤電機組的碳排放量，提高煤—生物質耦合發電的靈活性，加強煤電生產的可持續性，是煤電走向低碳化一條現實可行、也是唯一的路徑。

需要強調指出的是，生物質燃料在大型高效的煤電機組中與煤混燒，並不是煤電低碳發展的權宜之計或過渡技術。因為生物質是可再生能源，生物質混燒發電是高效率低排放並具有靈活性的火力發電，其本質是生物質發電的一種先進形式。和不可控的風力發電和太陽能發電不同，對於電網安全和可靠的電力供應，支持和消納風、光電起著調節和保障作用。

國際上在大型燃煤發電廠中采用生物質混燒技術，源於1997年12月在日本京都通過的《聯合國氣候變化框架公約的京都議定書》。該議定書的目的，是限製發達國家二氧化碳的排放量以抑製全球氣候變化。自那時以來，發達國家尤其是歐盟國家，就開始在法規政策和技術上采取各種措施以降低煤電的碳排放。其中最主要的技術，就是采用燃煤與生物質耦合混燒發電。生物質混燒技術逐步成熟起來後，得到了很好的推廣和應用。

由於生物質能是全生命周期零碳甚至可以是碳負排放的，因此摻混比隻要達到一定的比例，即能產生十分顯著的碳減排效應。據清華大學環境學院、美國哈佛大學及伯克利能源實驗室等科學家組成的聯合團隊，2019年發表的對中國碳排放和大氣汙染的影響及其經濟效益的研究報告(“對中國電力環境友好和碳負淨排放的煤-生物質耦合氣化發電技術”, 美國科學院院刊PANS, March 7, 2019)。表明當往煤中摻混35%生物質量時，生物質耦合煤發電加碳捕獲封存(CBECCS)係統，即可實現電力生產全生命周期的零碳排放，並將成本控製在0.62元/千瓦時以下。如果全麵推行該係統，用全國25%的農作物秸稈，可替代18.1%的總發電量, 年減少8.8億噸CO2排放。

未完待續