中國(guó)的煤電目前處在一個(gè)十分尷尬的境地。從節(jié)能來講，煤電最好都搞成熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)，能源利用率可提高到80%;從節(jié)煤來講，煤電最好都以大化小，建成單機(jī)百萬千瓦的超超臨界機(jī)組;但從配合水電、核電、風(fēng)電和光伏發(fā)電的調(diào)峰、調(diào)頻和作為備用容量來講，煤電的技術(shù)最小出力最好能降低到10%甚至更低，煤電大機(jī)組承擔(dān)深度調(diào)峰、調(diào)頻機(jī)組，超超臨界機(jī)組的效率馬上降為亞臨界。
中國(guó)的氣電同樣處在十分尷尬的境地。從節(jié)能來講，氣電最好搞分布式能源系統(tǒng)、分布式熱電聯(lián)產(chǎn)、分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)，能源利用率可達(dá)到80%;從節(jié)能效益來講，氣電最好能建成燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電廠;但從配合水電、核電、風(fēng)電和光伏發(fā)電的調(diào)峰、調(diào)頻和作為備用容量來講，氣電最好能建成單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)電廠，雖然發(fā)電效率不是很高，但作為水電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電的調(diào)峰、調(diào)頻、備用電源卻是得心應(yīng)手。
2中國(guó)火電的分類
中國(guó)把火電分類成：煤電、氣電、油電和其他(包括①余溫、余氣、余壓發(fā)電，②垃圾焚燒發(fā)電，③秸稈、蔗渣、林木質(zhì)發(fā)電)。其中煤電、氣電、油電應(yīng)歸類為化石能源發(fā)電。煤電、油電又稱為高碳、高污染能源發(fā)電，氣電又稱為低碳清潔能源發(fā)電。其他3類發(fā)電可歸類為非化石能源發(fā)電。從這個(gè)分類中可以看出，氣電和其他3類發(fā)電是應(yīng)當(dāng)提倡的，油電很少，可以忽略不計(jì)，只有煤電屬要逐步淘汰的電力。2015年第8期《能源》雜志提出向下的火電，其實(shí)應(yīng)當(dāng)改為向下的煤電。但是煤電是否應(yīng)該向下，則有待討論。中國(guó)的火電分類分得很清楚，國(guó)外并沒有把火電分得如此清楚。從20個(gè)電力大國(guó)的統(tǒng)計(jì)資料來看，只把火電發(fā)電量分為煤電、油電、氣電和生物質(zhì)發(fā)電進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，雖然沒像我國(guó)分得那么細(xì)，但大致是分清楚了。但火電的裝機(jī)容量就無法分清楚，原因是使用的燃料有單一燃料(如固體、液體、氣體和生物質(zhì))，還有混合燃料(如固體/液體、固體/天然氣、液體/天然氣，還有固體/液體/氣體)，發(fā)電量可以按使用的固體、液體、氣體量來測(cè)算，但是用混合燃料發(fā)電的裝機(jī)容量就很難計(jì)算固體、液體、氣體各自的裝機(jī)容量。所以聯(lián)合國(guó)的電力統(tǒng)計(jì)資料中，世界20個(gè)國(guó)家的電力只有火電總裝機(jī)容量，火電總發(fā)電量和煤電、油電、氣電、生物質(zhì)能發(fā)電的分類發(fā)電量，相應(yīng)地只有火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)，沒有煤電、油電、氣電和生物質(zhì)能發(fā)電的設(shè)備利用小時(shí)數(shù)。
3主要電力大國(guó)的電力結(jié)構(gòu)
如前所述，電力是一個(gè)很復(fù)雜的復(fù)合體，包括最臟的電源———煤電，也包括清潔的化石能源(天然氣)發(fā)電，還包括像垃圾焚燒發(fā)電和生物質(zhì)能源這樣的新能源電力。煤電是要控制發(fā)展的，氣電和新能源發(fā)電是要鼓勵(lì)發(fā)展的。一般說來風(fēng)電、太陽能光伏等新能源發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性、不穩(wěn)定性，需要有靈活性電源配合運(yùn)行，包括天然氣發(fā)電、抽水蓄能電站、調(diào)節(jié)性能好的大中型水電站，當(dāng)靈活電源不足時(shí)，燃煤電廠也可作為新能源的配合電源，當(dāng)然還有儲(chǔ)能設(shè)施。用什么電源作為配合新能源發(fā)電運(yùn)行的靈活電源，取決于各國(guó)的電源結(jié)構(gòu)。
要求搞清火電結(jié)構(gòu)還有以下理由：①煤電發(fā)電效率低，而氣電發(fā)電效率高，發(fā)達(dá)國(guó)家煤電比重小、氣電比重大，各種指標(biāo)都用火電，就分不清何種能源的發(fā)電能效高。特別是中國(guó)主要是煤電，氣電很少，所謂火電的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，實(shí)際上就是煤電指標(biāo)，中國(guó)最先進(jìn)的煤電也比不了落后的氣電，所以最好把火電分類分清楚，便于比較。②火電廠中煤電和氣電的作用不同，前者用于承擔(dān)基載和腰載，后者用于調(diào)峰、調(diào)頻。美國(guó)這兩者的設(shè)備利用小時(shí)相差一倍以上，如近10年美國(guó)煤電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)高達(dá)6000h，而不是火電平均利用小時(shí)3000~4000h，原因就是煤電、氣電統(tǒng)算帳，煤電的利用小時(shí)數(shù)被氣電平均以后火電平均利用小時(shí)數(shù)就低了?？磥響?yīng)該搞清火電構(gòu)成，煤電、氣電和新能源發(fā)電應(yīng)當(dāng)分別統(tǒng)計(jì)。不過美國(guó)的氣電也是最近10來年才上去的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)電量中，1990年美國(guó)煤電比重為53.07%，氣電僅11.92%;2000年煤電比重52.9%，氣電比重15.76%，變化不大。頁巖氣革命之后，美國(guó)才用頁巖氣代煤炭，到2012年美國(guó)煤電才降為38.31%，氣電上升到29.83%，有了較大的變化。所以美國(guó)煤電承擔(dān)基荷、腰荷，氣電承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻也是近幾年的事，沒有氣電，煤電峰荷、腰荷，基荷都得承擔(dān)，就像中國(guó)目前的情況一樣。
世界各國(guó)火電結(jié)構(gòu)各不相同，電源結(jié)構(gòu)更是千差萬別。20個(gè)電力大國(guó)的電力結(jié)構(gòu)(見表1)中，有的國(guó)家以煤電為主，如南非占93.77%，波蘭占84.33%，中國(guó)占70.45%，澳大利亞占69.70%，印度占67.94%。有的國(guó)家氣電比重比較大，氣電占總發(fā)電量50%以上的國(guó)家只有墨西哥(占52.22%);氣電占40%以上的國(guó)家有3個(gè)，日本占41.2%，俄羅斯占49.31%，還有意大利占46.15%。有的國(guó)家以水電為主，如挪威占96.63%，加拿大占58.86%，巴西占80.60%。核電為主的國(guó)家只有法國(guó)，占76.65%。
煤電在中國(guó)仍然具有不可替代性
歐美各國(guó)發(fā)展新能源電力，西班牙、意大利、英國(guó)、美國(guó)都可利用氣電作為靈活的調(diào)峰、調(diào)頻、備用電源，像德國(guó)氣電數(shù)量不多，新能源電力發(fā)展多了，還得靠煤電調(diào)峰、調(diào)頻和備用。我國(guó)情況和德國(guó)相似，氣電很少，只占2.1%，水電和新能源電力的調(diào)節(jié)主要靠煤電。
4中國(guó)煤電的發(fā)展前景
4.1中國(guó)的電力需求與煤電的作用
最近幾年中國(guó)電力需求增長(zhǎng)較慢，2014年只增長(zhǎng)3.8%，2015年上半年增長(zhǎng)1.3%，1~7月份僅增長(zhǎng)0.8%。電力需求增長(zhǎng)慢，新增電力裝機(jī)都要發(fā)電，都要?jiǎng)?chuàng)收，所以矛盾很突出。2015年1~7月份全國(guó)規(guī)模以上電廠發(fā)電量只增加0.4%，可水電同比增長(zhǎng)9.6%，核電同比增長(zhǎng)3.5%，而煤電同比下降3%。2015年1~7月份全國(guó)發(fā)電設(shè)備累計(jì)平均利用小時(shí)為2293h，比上年同期下降188h。其中水電1911h，比上年同期增加59h;核電4183h，比上年同期增加114h;風(fēng)電1107h，比上年同期下降10h;火電2535h，比上年同期下降259h。從這里可以看到，當(dāng)電力需求疲軟，電力供大于求時(shí)，首先要保非化石能源發(fā)電，讓水電、核電、風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電優(yōu)先發(fā)電，盡量減少棄水、棄風(fēng)、棄光，所以水電、核電發(fā)電量較上年大幅度增長(zhǎng)，水電、核電的發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)也上升，而火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)則大幅下降。中國(guó)燃?xì)怆姀S很少，剛剛在發(fā)展，由于天然氣價(jià)格是煤價(jià)的數(shù)倍，中國(guó)氣電上網(wǎng)電價(jià)在0.8元/kWh，比煤電貴一倍多，氣電代煤電不順暢，所以中國(guó)火電利用小時(shí)數(shù)下降，實(shí)質(zhì)就是煤電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)大幅度下降。
煤電設(shè)備利用小時(shí)下降有兩個(gè)原因：一是煤電用作水電、核電、風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電的配套電源，作為非化石能源電力的調(diào)峰、調(diào)頻、備用電源，所以設(shè)備利用小時(shí)下降。在中國(guó)來說，煤電是最好、最便宜的配套電源，據(jù)說用蓄電池作為配套電源每千瓦要投資四五萬元，是煤電投資的10倍;壽命僅5年，為煤電的1/6;損耗為30%，煤電不存在損耗。
其他如制氫儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等都存在投資大、壽命短、能量損失大等問題?，F(xiàn)在認(rèn)為最成熟的抽水蓄能儲(chǔ)能，本來是低谷蓄能、高峰時(shí)發(fā)電，可取得最好的積極效益，但當(dāng)光伏發(fā)電盛行時(shí)，抽水蓄能高峰發(fā)電難以實(shí)現(xiàn)，惟有火電配合最為合適。中國(guó)的煤電為中國(guó)的非化石能源電力的大發(fā)展創(chuàng)造了最為優(yōu)越的條件。二是煤電作為機(jī)動(dòng)電源，當(dāng)用電需求增長(zhǎng)較慢、非化石能源增長(zhǎng)迅猛、電力系統(tǒng)無法消納時(shí)，煤電要讓位于非化石能源發(fā)電，煤電的發(fā)電量和利用小時(shí)數(shù)會(huì)急劇下降，而非化石能源電力在任何時(shí)候都不存在減產(chǎn)的問題。所以當(dāng)電力需求疲軟時(shí)，受沖擊最大的是煤電。在電力需求疲軟時(shí)，人們忽視了煤電在電力系統(tǒng)中對(duì)非化石能源電力的作用，都希望減少煤電，但如果煤電配合不上，那么水電棄水，風(fēng)電棄風(fēng)，光電棄光會(huì)更嚴(yán)重。
4.2電力需求的預(yù)測(cè)
在上述情況下，希望電力需求預(yù)測(cè)能引領(lǐng)電力投資，但電力需求預(yù)測(cè)是一件極其困難的事情。曾經(jīng)有人預(yù)測(cè)2014~2015年電力需求增長(zhǎng)4%~6%，可是實(shí)際上2014年只增長(zhǎng)3.8%。2015年電力需求增長(zhǎng)更慢，1~2月增長(zhǎng)2.5%，1~3月0.8%，1~4月0.9%，1~5月1.1%1~6月達(dá)到1.3%。從2015年上半年的趨勢(shì)看，以為下半年電力需求會(huì)繼續(xù)升高，全年可以達(dá)到3%左右，結(jié)果1~7月只增長(zhǎng)0.08%。
連上半年都預(yù)測(cè)不了下半年，那么要預(yù)測(cè)10年、20年就更困難了。在需求疲軟增長(zhǎng)率下行時(shí)，大家都比較謹(jǐn)慎。如有的單位預(yù)測(cè)：未來中國(guó)電力需求增長(zhǎng)速度最高值將是4%以上，不到5%。據(jù)有關(guān)部門研究顯示，從目前至2030年電力需求增速會(huì)逐步放緩，2020~2030年平均增速將放緩至2.7%，市場(chǎng)供需形勢(shì)變化帶來的直接后果是火力發(fā)電小時(shí)數(shù)下降。從最近幾次經(jīng)濟(jì)危機(jī)來看，這種預(yù)測(cè)都是不可靠的，與實(shí)際有很大差距。1997年東亞經(jīng)濟(jì)危機(jī)當(dāng)年中國(guó)電力消費(fèi)增長(zhǎng)4.8%，1998年僅2.8%。當(dāng)時(shí)預(yù)測(cè)中國(guó)十五電力計(jì)劃，發(fā)電量年增長(zhǎng)5.04%，裝機(jī)容量年增長(zhǎng)4.08%，十五計(jì)劃實(shí)際執(zhí)行結(jié)果，發(fā)電量年增長(zhǎng)121.7%，裝機(jī)容量年增長(zhǎng)10.1%，實(shí)際增長(zhǎng)都比計(jì)劃高出一倍多。2008年美國(guó)次貸危機(jī)波及中國(guó)，2008年電力消費(fèi)增長(zhǎng)僅5.6%，2008年以后年發(fā)電量平均增長(zhǎng)10.92%，裝機(jī)容量年平均增長(zhǎng)10.96%，增長(zhǎng)率恢復(fù)都很快。當(dāng)前雖然與十五、十二五處于不同歷史時(shí)期，但是不可能會(huì)有這么大的差別。看來想通過基于平均供需情況來決定新增電力容量，基于需求信號(hào)來引導(dǎo)電力投資，是非常困難的。
電力需求預(yù)測(cè)在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)條件下比較好預(yù)測(cè)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下預(yù)測(cè)就困難，特別是經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)折關(guān)頭，如1997年東南亞金融危機(jī)、2008年美國(guó)次貸危機(jī)，又如2014年開始的經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下的變革等。如果按照《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(中發(fā)[2015]9號(hào)文)》的設(shè)計(jì)，管住中間，放開兩頭，大、小、中用戶都向發(fā)電廠購(gòu)電，通過用戶的長(zhǎng)期合同就能了解用戶對(duì)電力的遠(yuǎn)景需求，也就能知道遠(yuǎn)景該建多少發(fā)電廠，該建什么樣的發(fā)電廠，包括該
建多少煤電和氣電發(fā)電廠。但是因中發(fā)[2015]9號(hào)文剛剛發(fā)布不久，依靠電力市場(chǎng)機(jī)制的體制尚未建立起來，用戶尚未與電廠簽訂長(zhǎng)期合約。
4.3中國(guó)發(fā)展非化石能源的瓶頸
為了發(fā)展非化石能源電力，氣電和煤電還是有必要存在下去。氣電和煤電在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)要作為非化石能源電力的調(diào)峰、調(diào)頻和備用電源存在下去。既然它們有存在的必要，就應(yīng)該提供它們存活下去的條件，即賦于火電承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、備用的任務(wù)與提供相應(yīng)的收益，也就是火電因承擔(dān)非化石能源的配套作用而降低設(shè)備利用小時(shí)的部分應(yīng)給予合理補(bǔ)償。這就是中發(fā)[2015]9號(hào)文提出的：建立輔助服務(wù)分擔(dān)共享新機(jī)制。適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓和用戶可中斷負(fù)荷等輔助服務(wù)的新需求，完善并網(wǎng)分擔(dān)企業(yè)輔助服務(wù)考核新機(jī)制和補(bǔ)償機(jī)制。根據(jù)電網(wǎng)可靠性和服務(wù)質(zhì)量，按照誰受益、誰承擔(dān)的原則，建立用戶參與的輔助服務(wù)分擔(dān)共享機(jī)制。
電力需求預(yù)測(cè)雖有困難，但是電力建設(shè)的比例關(guān)系是可以預(yù)測(cè)的，中國(guó)電力工業(yè)的特點(diǎn)是火力發(fā)電比重大，且火電中無調(diào)節(jié)能力的小火電比重大。大中型水電站的調(diào)節(jié)性能都較差，水電是中國(guó)非化石能源電力中對(duì)煤電依賴最大的電力。這幾年中國(guó)新能源電力和核電蓬勃發(fā)展，也對(duì)煤電提出了很高的要求。天然氣發(fā)電由于天然氣比煤貴，天然氣發(fā)電的上網(wǎng)價(jià)比煤電貴一倍多，天然氣發(fā)電雖然機(jī)動(dòng)性比煤電好，但經(jīng)濟(jì)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，所以天然氣發(fā)電替代煤電進(jìn)展較慢。除此以外，煤電、天然氣發(fā)電都有發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)和冷熱電聯(lián)產(chǎn)的任務(wù)，所以煤電和氣電真正能用作非化石能源電力的配套電源并不多。如煤電2014年號(hào)稱發(fā)電能力有8.2億kW，扣除熱電機(jī)組2.5億kW，60萬~100萬kW超臨界、超超臨界大機(jī)組用于基礎(chǔ)發(fā)電約3.5億kW，能作為配套電源的僅為2.20億kW;天然氣發(fā)電0.55億kW，扣去0.2億kW分布式能源系統(tǒng)，可用于配套電源的為0.35億kW;此外，還有用于配套電源的抽水蓄能.0.2億kW。以上3項(xiàng)合計(jì)2.75億kW。而要求配套電源的有常規(guī)水電2.8億kW、核電0.2億kW、風(fēng)電0.95億kW、太陽能光伏發(fā)電0.26億kW，合計(jì)4.21億kW。按每千瓦非化石能源電力配備配套電源1kW計(jì)，非化石能源電力需配備配套電源4.21億kW，上述三者合計(jì)可提供配套電源為2.75億kW，兩者相減尚缺靈活配套電源1.46億kW。這里還沒有考慮輸變電工程部配套的問題。這是中國(guó)目前棄風(fēng)、棄水、棄光的根本原因。所以雖不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電力需求，但可以測(cè)算一下靈活配套電源是否跟得上非化石能源電力的發(fā)展，如果煤電、氣電、抽水蓄能不增建，那么應(yīng)當(dāng)適當(dāng)控制非化石能源電力的發(fā)展。
5煤電在中國(guó)的不可替代性
對(duì)于能源供給革命有各種各樣的理解，習(xí)近平總書記對(duì)推動(dòng)能源供給革命的詮釋是：推動(dòng)能源供給革命，建立多元供給體系。立足國(guó)內(nèi)多元供應(yīng)保安全，大力推進(jìn)煤炭清潔高效利用，著力發(fā)展非煤能源，形成煤、油、氣、核、新能源、可再生能源多輪驅(qū)動(dòng)的能源供應(yīng)體系，同步加強(qiáng)能源輸配網(wǎng)絡(luò)和儲(chǔ)備設(shè)施建設(shè)。習(xí)總書記主張?jiān)谀茉搭I(lǐng)域建立多元供應(yīng)體系，并沒有排斥煤炭的意思。煤炭是我國(guó)能源領(lǐng)域中立足于國(guó)內(nèi)的一種能源，也是多元化能源供應(yīng)中的重要組成部分，能起到保證國(guó)內(nèi)能源安全、平抑能源價(jià)格的重要作用。習(xí)總書記一方面提出要大力推動(dòng)煤炭清潔高效利用，另一方面又要著力發(fā)展非煤能源。非煤能源的含義應(yīng)該比非化石能源廣泛，它應(yīng)當(dāng)包括清潔高效利用石油、天然氣在內(nèi)。習(xí)近平總書記的這一論斷是建立在中國(guó)最新的電力科技成就的基礎(chǔ)上的。
中國(guó)的煤電與中國(guó)的能源革命戚戚相關(guān)，中國(guó)是一個(gè)能源以煤為主的國(guó)家，相應(yīng)的發(fā)電能源也是以煤為主的，我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量中60%是煤電，發(fā)電量中70%是煤電。煤電真要是像發(fā)達(dá)國(guó)家那樣要用別的電源來替代，是一件非同小可的事情。中國(guó)煤電行業(yè)下決心著力解決燃煤發(fā)電的污染問題，發(fā)達(dá)國(guó)家沒有做到的事，中國(guó)已做到了。中國(guó)在煤電脫硫、脫氫、除塵等方面通過努力，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了污染物近零排放、超低排放，可以做到比天然氣發(fā)電排放的污染物還要少，現(xiàn)在煤電行業(yè)正在努力解決CO2減排的問題。所以，習(xí)近平總書記所說的大力推動(dòng)煤炭清潔高效利用就是要使煤炭發(fā)電能和天然氣發(fā)電一樣清潔高效，能和風(fēng)能、太陽能一樣清潔高效，而且可以保證國(guó)家的能源安全和獲得廉價(jià)能源，這是完全正確的戰(zhàn)略決策。
從另一方面看，煤電的規(guī)模很大，2014年末裝機(jī)容量8.25億kW，年發(fā)電量3.9萬億kWh，要想用非化石能源替代在短時(shí)間內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)，中國(guó)火電已開發(fā)3億kW，從可開發(fā)的資源量來講，最多只能再開發(fā)1億kW。我國(guó)核電專家認(rèn)為，中國(guó)核電裝機(jī)宜控制在1.5億kW左右，最多不要超過2億kW，而且要穩(wěn)妥把握建設(shè)節(jié)奏。這就是說核電最多不會(huì)超過2億kW，所以非化石能源電力中兩種條件比較好的資源數(shù)量有限，不可能替代煤電。由于風(fēng)電、太陽能光伏發(fā)電的間歇性和隨機(jī)性，在儲(chǔ)能問題解決之前風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電還得依靠煤電和氣電作為調(diào)峰、調(diào)頻和備用電源，所以也不可能完全替代煤電。氣電和煤電在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還有存在的必要，甚至煤電還應(yīng)有所發(fā)展。
中國(guó)煤電已實(shí)現(xiàn)近零排放，超低排放，超臨界、超超臨界機(jī)組發(fā)展迅速，使煤耗年年下降。中國(guó)煤電為非化石能源發(fā)展提供了輔助服務(wù)保障，為能源安全、電力安全提供了保障，為維持世界最低電價(jià)提供了保障。中國(guó)煤炭實(shí)現(xiàn)清潔高效利用使中國(guó)能源的低碳綠色發(fā)展成為現(xiàn)實(shí)。中國(guó)煤電可實(shí)現(xiàn)環(huán)保、安全、廉價(jià)三者同時(shí)具備的最佳效果。
