煤电如何向新而行？

（来源：中国电力新闻网）

转自：中国电力新闻网

　　国务院日前印发的《“十五五”碳达峰行动方案》提出，深入推进煤炭消费清洁替代，推动煤电向支撑性调节性电源转型，支持煤电与新能源融合发展，开展煤电机组低碳化改造。

　　我国超50%的煤炭用于发电。煤电实现低碳发展，是煤炭清洁高效利用的最关键一环。

　　“新型电力系统的本质特征是能够适应新能源特性。我国电力需求将快速增长，灵活高效煤电是新型电力系统的重要组成部分，也是我国电力系统最重要的可靠电源。”在国家能源集团日前主办的首届新一代煤电现代产业链融通发展共链行动大会上，中国工程院院士刘吉臻表示。

煤电在很长时间内仍占主导地位

　　我国煤电经历了从电力系统主力电源，到基础保障电源和灵活调节电源，再到兜底保供、灵活调节电源的发展阶段。

　　“在新能源尚未形成规模化可靠替代能力之前，煤电仍将继续发挥电力安全稳定供应的‘顶梁柱’和‘压舱石’作用。”国家能源局总工程师刘德顺说。

　　2025年，煤电以32%的装机容量占比提供了51%的发电量，同时提供了约70%的顶峰能力和80%的调节能力。2025年电力保供最困难时期，全国12亿千瓦煤电机组支撑了60%的用电负荷、近80%的备用需求和85%以上的调节需求，发挥了至关重要的支撑调节作用。

　　“‘十五五’期间，煤电新增装机容量预计超过3亿千瓦；2030年煤电发电量仍将占主导地位，占比超45%。新能源装机容量已超过火电，但装机容量不等于实际发电量，更不等于可靠容量。新能源装机容量有相当比例属于不可靠容量，而煤电90%以上属于可靠容量。”刘吉臻说，当前，新能源发电量占比达20%，但这是在煤电深度调节支撑下实现的，若撤掉调节支撑，新能源难以独立提供同等电量。高比例新能源大规模发电时煤电主动退让，新能源出力不足时煤电及时顶上，二者协同配合，缺一不可。

　　电力规划设计总院高级顾问姜士宏表示，从电力保供角度来看，新能源的大规模高比例发展加大系统调峰压力，在充分发挥其他清洁电源供应保障能力的基础上，现阶段电力缺口主要由煤电支撑，极端天气对新能源出力可靠性影响显著，当前缺乏大规模长时储能技术支撑，在未来一段时间内仍需要煤电托底保障。此外，我国煤电装机中供热机组占比四成以上，一直起着重要的供热保障作用。

　　“在新型电力系统框架下，煤电的定位正发生根本性转变，从追求电量产出的主体电源，转向以极致灵活性与极致安全性为支撑的兜底保障电源，力求以极限小的发电量支撑极限大的新能源并网。这一转变，使兼顾绿色、安全与经济的‘能源不可能三角’成为可能，为新型电力系统迈向极限绿色提供了坚实底座。”哈电科技公司总经理鞠凤鸣说。

　　煤电发展面临诸多挑战

　　“传统煤电无法满足新型电力系统的严苛要求，推进新一代煤电建设势在必行，是一项极具挑战性的系统性工程。”鞠凤鸣说。

　　据预测，2030年全社会用电量将超过13万亿千瓦时，新增的约3万亿千瓦时用电需求将成为保供难题。

　　刘吉臻表示，“十四五”以来，煤电企业积极开展“三改联动”，灵活性改造超过3亿千瓦。煤电机组灵活性改造经常是“头痛医头、脚痛医脚”，经过灵活性改造的煤电机组仍存在诸多问题。

　　业内人士表示，深度调峰下，锅炉进入超低负荷时，锅炉炉膛热负荷急剧降低，风煤比增大，现有燃烧系统难以维持稳定着火条件，导致熄火；烟气侧与水侧传热不平衡加剧，现有汽水结构难以实现小流量工质均衡分配，导致爆管。频繁变负荷下，交变应力频率提升，材料疲劳损伤累积效应加剧，管道、轴系、滑移结构等寿命损耗增加。宽负荷运行下，系统偏离最佳工况点运行，导致热力系统效率和辅机效率下降，机组供电煤耗增加。

　　“我国包括装备制造在内的燃煤发电技术已经走在世界前列。近年来，为了增容增效，燃煤发电主要的技术路径是高参数大容量，百万千瓦级机组的煤耗在250克/千瓦时左右，但这是在额定工况下、满负荷稳定运行时的数据。现在，机组不能在额定工况下运行，要降到超低负荷频繁运行甚至启停，这样一来，250克/千瓦时的煤耗根本保不住。”刘吉臻说。

　　“在智能化自动控制方面，火电机组运行控制水平取得了长足进步，但还有很大进步空间。”刘吉臻表示，设备故障机理复杂，模型泛化推理能力有限，制约机组全生命周期精益管控。

　　姜士宏指出，我国分阶段碳排放管控目标已明确，管控标准持续收紧。经测算，“十五五”期间碳排放配额紧张，碳约束将成为限制煤电规模扩张的核心因素。

　　在“双碳”目标驱动下，煤电降碳技术路径已清晰划分为四大类，形成从源头到末端的全链条布局。一是源头减碳，重点推进生物质及绿色零碳燃料掺烧，从燃料入口直接降低碳排放强度。二是过程减碳，依托机组节能提效改造，但存量电厂的挖潜空间已基本释放，进一步降本增效面临瓶颈。三是末端固碳，主要依靠CCUS技术，短期结合二氧化碳驱油实现经济利用，长期则通过咸水层封存支撑大规模减排。四是电热耦合降碳成为新的突破方向。

　　“十五五”期间，国家能源局将打出煤电节能降碳“组合拳”，采取持续按年度分解落实淘汰关停任务、修订实施大中型火电设计标准、改造建设新一代煤电机组、制定出台煤电与新能源融合发展政策等措施，全面系统推进煤电节能降碳工作。

　煤电升级需多方努力与探索

　　“新一代煤电升级是产业链全方位转型的复杂系统工程，需要各企业协同推进、全产业链密切合作、跨领域多方联动，激活持续推进的内生动力。要广泛凝聚发电企业、装备制造单位、高等院校、科研院所等各方力量，聚焦安全可靠、清洁降碳、高效调节、智能运行等重点方向，构建产学研用深度融合的创新生态。”刘德顺说。

　　国务院国资委规划发展局局长戴希表示，新一代煤电产业链兼具兜底保障与灵活调节功能。要发挥中央企业场景资源优势，推动上下游供需对接，实现资源共享、协作共赢；采取需求牵引、技术赋能、平台共建等方式，实现场景开放、技术攻关、产业应用的良性循环，推动煤电产业从规模扩张型向质量效益型转变。

　　姜士宏表示，新一代煤电技术并非单一技术突破，而是涉及燃烧、传热、控制、材料等多领域的系统工程，系统性协同优化是关键，需要产业链共同推进。要加强主机设备和关键辅机研发投入，关注现役煤电机组改造，重视机组检修，关注定制化设计，构建新形势下煤电机组寿命监督和评估体系。

　　目前，各科研院所、发电企业已经开展新一代煤电升级的有益探索。

　　国能清远电厂应用高比例生物质掺烧稳燃核心技术，将机组生物质掺烧热量比设计标准提升至10%以上。

　　大唐郓城电厂投产世界首台630摄氏度二次再热百万千瓦项目1号机组，创新应用变流器控制小机转速的双机回热系统、机炉深度耦合烟气余热利用系统等，推动国产自主研发的G115钢实现首次工程应用。

　　华能正宁电厂1号机组顺利通过无人干预连续运行168小时测试，实现了30%至100%负荷范围内从参数调节到设备启停的全程自主控制。

　　国能宿州热电有限公司建成的世界首个煤电耦合吉瓦时级熔盐储热示范工程已实现安全稳定长周期运行，打破“以热定电”约束。

　　内蒙古北方重工集团有限公司总经理助理佟传刚表示，P92无缝钢管实现国产化替代，打破了国外长期垄断，补齐了国内超超临界机组核心主材短板。

　　刘吉臻带领怀柔国家实验室灵活燃煤发电团队，围绕新一代燃煤发电技术，针对锅炉、汽轮机本质灵活性制造等开展攻关。“我们的梦想是，把燃煤机组变得像燃气机组那样灵活，让燃煤机组既安全又灵活、既高效又低碳，既能发挥最大作用又能在新形势下自立自强地活下去。”刘吉臻说。

　　责任编辑：高慧君