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乳谈
7 years ago
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1 . 6 电力工业竞争力吴利学一电力行业发展状况电力工业是国民经济的第一基础产业, 为国民经济各个行业发展提供能源供给和动力支持改革开放以来, 中国电力工业高速发展, 1978 年中国发电量仅为 2566 亿千瓦时, 2010 年已达到亿千瓦时, 年均增长率超过 9% 截至 2010 年底, 全国发电设备容量达万千瓦, 其中, 水电万千瓦, 火电万千瓦, 核电 1082 万千瓦, 风电并网总容量 3107 万千瓦 2010 年全国全口径发电量亿千瓦时, 其中, 水电发电量 6863 亿千瓦时, 火电发电量亿千瓦时, 核电发电量 768 亿千瓦时, 风电发电量 501 亿千瓦时从碳排放角度看, 近年来中国电力行业发展主要表现出以下特点 1. 电源结构长期以燃煤火电为主受能源资源与技术发展水平的限制, 中国电源结构长期以燃煤火电为主近年来, 风电水电等可再生能源装机容量同比增长较快, 但由于可再生能源发电增加规模远小于火电增加规模, 中国电源结构整体变化不大 2010 年火电装机容量比重仍然高达 74. 6%, 火电出力比重远高于水电风电等可再生能源, 2010 年其发电量比重仍超过 80%, 比较而言, 中国燃煤火电规模远远超过世界平均水平, 不仅在发电总量上世界第一, 而且结构比重也是最高从世界发电电源结构来看, 主要以火电为主, 其中, 煤电占火电比重的 55% 左右, 低于中国的 90% 以上从发电量来看, 世界燃煤发电量大约占到发电总量的 40%, 而中国煤电发电量超过 80% ( 见表 1) 吴利学, 中国社会科学院工业经济研究所助理研究员 059

2 产业蓝皮书指标表年中国电源与发电量结构总装机比重同比增长发电量比重同比增长 ( 万千瓦 ) (% ) (% ) ( 亿千瓦时 ) (% ) (% ) 总装机火电水电风电核电资料来源 : 国家电力监管委员会编电力监管年度报告 (2010) 从主要国家的情况来看, 加拿大巴西电源结构以水电为主, 水电装机比重分别为 59% 76% 法国电源结构以核电为主, 核电装机比重大约为 55% 中国美国印度俄罗斯日本德国意大利电源结构以火电为主, 其中, 火电中煤电比重只有中国超过 90%, 其余国家由于气电油电比例较高, 煤电比重远低于中国发电量方面, 中国燃煤发电量占总发电量的 80% 以上, 是世界燃煤发电最多的国家印度燃煤发电比重为 60% 左右, 美国德国韩国大约为 40%, 日本不到 30% 法国加拿大巴西俄罗斯等国发电量主要由核电水电气电提供, 法国核电发电比重为 76. 5%, 加拿大巴西水电发电比重分别为 58. 9% 84% ( 见表 2) 图 1 主要国家电源结构 (2008 年 ) 资料来源 : 根据 BP 2010 年相关能源数据整理计算 060

3 2. 发电效率略低于发达国家中国发电能源效率高于世界平均水平, 但是略低于发达国家根据 IEA 统计, 目前世界平均发电热效率是 : 煤电 34%, 气电 40%, 油电 37%, 火电平均发电热效率为 36% 2006 年, 意大利韩国火电平均发电热效率均超过 40% 2009 年中国火电厂发电热效率达到 37%, 总体上已经达到世界先进水平近年来, 中国通过技术引进和合作制造等方式在短时间内掌握了超临界和超超临界大机组设计制造技术并实现国产化目前, 国内火电机组结构已经得到优化, 发电供电煤耗下降速度较快 2010 年供电煤耗降至 335 克标准煤 / 千瓦时, 低于世界平均供电煤耗 (361 克标准煤 / 千瓦时 ), 但高于发达国家先进火电厂平均供电煤耗 (320 克标准煤 / 千瓦时 ) 2010 年, 全国 6000 千瓦及以上电厂累计平均设备利用小时数为 4660 小时, 火电设备利用小时数为 5031 小时与火电比重较大的韩国德国印度等国的水平相当, 但高于美国日本俄罗斯等国俄罗斯加拿大日本美国等国的火电结构中, 气电油电比重相对较高, 火电机组均需要承担调峰功能, 因此火电设备平均利用小时数相对较低, 在 3500 ~ 4500 小时之间法国电源结构以核电为主, 核电承担基荷, 火电主要用于调峰, 因此火电设备利用最低, 仅为 2312 小时中国厂用电率逐步下降, 2009 年, 6000 千瓦及以上电厂厂用电率为 5. 76%, 高于含脱硫装置的国际先进水平火电厂的厂用电率 (4. 5% ~ 5. 5% ) 在燃煤发电比重较大国家中, 中国厂用电率处于较低水平但是与日本美国加拿大法国等发达国家相比, 中国厂用电率过高, 例如, 2007 年, 加拿大厂用电率为 3. 31%, 美国厂用电率为 3. 66%, 日本韩国意大利厂用电率大约为 4% 3. 电力的输配需求不断提升中国电网规模快速增长电网技术不断进步电压等级逐步提高网架结构不断优化, 逐步形成全国联网格局但是中国一次能源资源分布不平衡, 大区域电网联网还没有形成, 导致中国出现输煤不输电, 以及清洁能源发电消纳能力不够等问题目前, 中国尚未形成坚强的全国互联电网, 使得电网系统对清洁能源消纳能力相对较弱中国主要跨省跨区域输电重要线路以 500 千伏为主, 特高压输电略显滞后虽然输配电线损率呈下降趋势, 但是与世界先进水平相比仍有差距近年来, 中国线损率随着输配电压等级不断升高, 运营管理水平提高, 呈现逐步下降趋势, 从 2000 年的 7. 81% 下降到 2010 年的 6. 49%, 但与韩国日本德国等世界先进水平相比还存在差距 ( 见图 2) 061

4 产业蓝皮书图 2 部分国家线损变化情况资料来源 : 根据 BP 2010 年相关能源数据整理计算二电力行业的低碳发展目前, 中国已成为全球二氧化碳排放最多的国家中国二氧化碳排放主要来自能源部门, 其中电力系统是排放的主体, 尤其是高比例火电中的燃煤发电部分在全球气候变暖的背景下, 电力行业势必成为二氧化碳减排的重点, 低碳发展是电力行业的必由之路 1. 电力行业碳排放状况 (1) 电力系统总体碳排放增长迅速改革开放以来, 中国电力系统的碳排放增长迅速, 2008 年排放量相比 1980 年增加了倍, 占能源系统碳排放比例也呈增长趋势据初步测算, 2008 年电力系统全生命周期碳排放占能源系统碳排放的 39. 9% ( 见图 3) 因此, 减缓电力系统的碳排放增长速度是减缓中国二氧化碳排放增长速度的有效措施 (2) 发电环节是电力系统碳排放的主要环节在电力系统中, 碳排放主要来自电力生产环节即发电环节 2009 年发电环节碳排放达到 94. 8% 左右, 电网线损所导致的碳排放比重大约为 2. 3%, 煤炭运输产生的碳排放比重大约为 2. 9% 中国发电环节碳排放比重过高, 一方面由于中国主要以火电为主, 火电中 90% 以上是煤电 ; 另一方面主要是由平均供电煤耗偏高引起, 与世界发达国家平均水平相比中国燃煤电厂平均供电煤耗要高出 10 克虽然中国发电效 062

5 图 3 电力系统碳排放量及占能源系统碳排放比重资料来源 : 根据中国统计年鉴和中国能源统计年鉴历年数据整理计算率较过去已有较大提高, 并且拥有了世界上规模最大的超超临界技术燃煤电厂, 但是众多小规模燃煤电厂的存在, 使得在发电环节煤耗较高 ( 见图 4 图 5) 图 4 电力系统各环节碳排放比重资料来源 : 根据中国统计年鉴中国能源统计年鉴和电力监管年度报告历年数据整理计算与主要发达国家相比, 中国在发电环节碳排放总量远远高于日本德国法国, 2008 年接近美国碳排放总量 ( 见图 6 ) 单位电量发电环节碳排放超过世界主要发达国家 2008 年在发电环节, 中国每万千瓦时碳排放为吨, 是美国的倍德国的倍日本的倍法国的倍 ( 见图 7) 063

6 产业蓝皮书图 5 发电环节碳排放资料来源 : 根据中国统计年鉴告历年数据整理计算中国能源统计年鉴和电力监管年度报图年主要国家发电环节碳排放对比资料来源 : 根据 BP 2010 年相关能源数据整理计算图年主要国家单位电量发电环节碳排放对比资料来源 : 根据 BP 2010 年相关能源数据整理计算 064

7 (3) 能源运输环节碳排放比重较小运输环节碳排放主要为运煤交通工具能耗排放煤炭运输的主要方式是铁路公路和水路运输从 20 世纪 90 年代末开始铁路运煤分担率一直保持在 50% 左右, 2001 年左右甚至接近 60% 总体来看, 运输环节碳排放 2009 年只占电力系统碳排放的 2. 1%, 比重较小 ( 见图 8) 但是, 中国煤炭主要集中在西北的山西陕西和内蒙古西部等内陆地区, 电力输出中心在华中, 而华东和华南等地处经济发达地区的沿海负荷中心却缺煤少电, 能源分布极不协调, 这导致中国大范围的煤炭调运, 给交通运输造成了极大的压力图 8 煤炭运输环节碳排放资料来源 : 根据中国统计年鉴告历年数据整理计算中国能源统计年鉴和电力监管年度报 (4) 电力输送环节碳排放增速呈下降趋势电力输送环节往往会产生一定量的电网线路损耗, 这部分损耗的电力同样会引起碳排放 ( 线损碳排放包括在生产环节产生的碳排放中 ) 2001 年以来, 中国电网输电线路线损率呈现不断下降趋势 2009 年电网输电线路损失率比上年减少个百分点, 降为 6. 55% 根据测算, 由于中国每年发电总量不断增加, 电力输送环节碳排放总量亦呈现上升趋势, 与世界主要发达国家相比, 2007 年在电力输送环节, 中国碳排放要高于法国德国日本, 略低于美国但是单位电量输电环节碳排放水平超过世界主要发达国家 ( 见图 9), 2007 年电力输送环节, 中国每万千瓦时碳排放为吨, 是美国的 1. 3 倍德国的倍日本的倍法国的 11 倍 ( 见图 10) 065

8 产业蓝皮书图 9 电力输送环节碳排放情况资料来源 : 根据中国统计年鉴中国能源统计年鉴和电力监管年度报告历年数据整理计算图年主要国家单位电量电力输送环节碳排放对比资料来源 : 根据 BP 2010 年相关能源数据整理计算 2. 近年来中国电力行业减排措施 (1) 大力发展清洁能源, 降低火电比重火电尤其是煤电比例高, 是中国电力工业能源消耗总量大增速快的重要原因在风电等清洁能源利用技术趋于成熟的条件下, 近年来, 中国大力发展风电等清洁可再生能源发电, 降低煤电比重针对可再生能源发电存在上网难的问题, 国家发改委国家电监会发布了一系列政策文件, 规范电网企业全额收购可再生能源电量行为, 并产生了较好的效果 2006 ~ 2009 年, 中国并网风电装机和发电量连续四年翻倍增长, 2010 增长率分别为 76% 和 81% 2010 年, 全国并网风电装机容量达 3017 万千瓦, 风电发电量 501 亿千瓦时生物质能垃圾能余 066

9 热余压能等资源循环利用发电装机比重也在逐渐加大在非化石能源发电装机容量占比不断提高的情况下, 中国火电装机比重从 2008 年开始连续三年下降 (2) 实施上大压小政策, 调整火电结构从煤炭消耗看, 大型高效火力发电机组每千瓦时供电煤耗为 290 ~ 340 克, 中小机组则达到 380 ~ 500 克, 高出 100 ~ 200 克因此, 在火电装机比重短期内无法大幅度降低的情况下, 增加大型火电机组, 减少小型火电机组, 能较好地推进电力工业节能十一五期间, 国务院加大了小火电机组关停力度和步伐, 关停小火电机组累计超过 7000 多万千瓦上大压小政策实施后, 新建火电机组单机容量基本上都达到 30 万千瓦以上, 火电结构得到较好优化火电平均单机容量已从 2001 年的万千瓦 / 台提高至 2009 年的万千瓦 / 台, 8 年间提高了近 1 倍 (3) 积极开展能效对标, 推广清洁生产针对国有发电企业节能降耗的激励相对较弱的情况, 国家发改委开展了能源对标行动, 以促进企业采取综合措施, 提高资源利用效率, 从源头和生产过程削减污染, 实现节能减排大型发电机组供电标准煤耗大幅下降, 使国有发电企业平均供电标准煤耗近两年来加速下降华能集团的供电标准煤耗从 2006 年的 345 克 / 千瓦时, 降低至 2009 年的克 / 千瓦时, 3 年间降幅达克 / 千瓦时 ; 大唐集团的供电标准煤耗从 2006 年的 350 克 / 千瓦时, 降低至 2009 年的克 / 千瓦时, 3 年间下降克 / 千瓦时 ; 华电集团的供电标准煤耗从 2006 年的 356 克 / 千瓦时, 降低至 2009 年的克 / 千瓦时, 3 年间减少了克 / 千瓦时 ; 国电集团的供电标准煤耗从 2006 年的 356 克 / 千瓦时, 降低至 2009 年的克 / 千瓦时, 3 年间降低了克 / 千瓦时, 降幅居五大中央直属发电集团之首 ; 中电投集团的供电标准煤耗从 2006 年的 363 克 / 千瓦时, 降低至 2009 年的克 / 千瓦时, 3 年间降低了克 / 千瓦时 (4) 增加电力技术投资, 实现技术节能为提高电力工业能源利用效率, 加大节能减排工作力度, 国家能源局近年来进一步提高火电项目的准入门槛, 引导企业加快技术进步, 并取得明显成效目前, 中国 60 万千瓦超临界百万千瓦超超临界燃煤火电技术装备实现了国产化和批量发展在成功突破 60 万千瓦空冷技术的基础上, 2008 年, 国产百万千瓦空冷项目在宁东煤电基地正 067

10 产业蓝皮书式开工目前中国已经掌握了 30 万千瓦循环流化床锅炉的设计制造和运行技术, 大幅提高了火电机组节能减排水平国家加大对特高压智能电网的投入力度, 国家电网公司从 2008 年开始全面推进两型三新线路和两型一化变电站建设, 改善无功配置, 提高电网功率因数和输送能力, 减少电能损耗南方电网公司积极优化配置电网结构, 缩小供电半径, 减少跨区域交叉供电, 加大低压无功补偿设备投运, 淘汰损耗大的变压器, 加大高损耗配电变压器的改造力度 (5) 试行节能发电调度, 鼓励节约能源 2007 年开始, 国务院要求电力行业试行节能发电调度, 江苏河南广东四川贵州五省启动试点工作, 为全面实现节能发电调度作准备目前看来, 节能发电调度在促进电力企业节能降耗方面发挥了积极作用根据南方电网公司提供的数据, 2008 年南方电网范围内火电按煤耗排序发电节约了万吨标准煤, 减少碳排放万吨 ; 2009 年节约了万吨标准煤, 减少碳排放万吨 3. 当前电力行业减排面临的困难 (1) 短期内煤电比重难以大幅降低尽管降低煤电装机比重是促进中国电力行业减少碳排放的最佳途径, 但是电力装机结构的调整必须根据资源禀赋特征, 以能源供给安全和电力安全为前提中国能源资源特点是富煤缺油少气, 从而形成了以煤为主的电力装机结构中国火电 (95% 以上是煤电 ) 装机比重 20 世纪 90 年代初为 75%, 2006 年甚至达到过 %, 近三年新能源发展加快后比重略有下降, 但是火电发电量所占比重一直保持在 80% 左右, 2006 年达到历史最高值 83. 3% 过去的几十年中, 我国一直致力于优化调整电源结构和煤电结构, 降低煤电比例, 提高高效机组比重, 虽然使煤电的内涵发生了重大变化, 但单从煤电比重来说, 成效不明显考虑到发展水电面临的资源制约和建设周期, 以及风电等非水可再生能源发电的成本和电能质量等因素, 短期内煤电仍将是保障中国电力需求的主力军 (2) 清洁能源发电发展受限长期以来, 中国电力投资存在重发轻供的现象, 电网基础设施建设滞后于电源发展进入 21 世纪后, 电网投资力度不断加大, 2001 ~ 2009 年, 电网累计投资 1. 8 万亿元, 电源累计投资 2. 2 万亿元, 电网投资占 45%, 其中, 2009 年电网投资 3847 亿元, 电源投资 3711 亿元, 电网投资占 50. 9%, 电网投资首次超过电源投资, 但与国际上电网与电源投资 60% 40% 068

11 的水平相比仍有差距, 电源电网不协调的矛盾短期内依然突出加之 2002 年电力体制改革后, 电力工业规划弱化, 电力规划的权威性科学性存在着一定欠缺目前, 全国各地风电等非水可再生能源发电快速增长, 而上网难问题已成为制约其发展的重要因素, 其中暴露出的主要问题是规划滞后和缺乏配套性政策 4. 减排的行政依赖性过高近年来, 中国电力行业节能减排取得了突出成就, 供电标准煤耗提前两年实现十一五末 355 克 / 千瓦时的目标, 2010 年进一步降低至 335 克 / 千瓦时 ; 2010 年线路损失率也已降至 6. 49% 但是, 也要看到这些年电力工业节能减排成效显著, 主要是因为国家发改委国家能源局国家电力监管委员会国家环保部等电力工业主管部门采用了上大压小提高准入门槛和限制审批等行政手段发电权交易等市场化手段虽然也发挥了一定作用, 但相比行政手段的效果而言其重要性要低不少三促进电力行业低碳发展的政策取向长期以来, 中国电源以火电为主, 电煤消耗占全国煤炭消费量的一半左右尽管中国煤炭资源相对丰富, 但作为不可再生能源, 其开发利用受到资源运输能力环境等多方面的制约而清洁能源, 特别是可再生能源具有资源丰富开发潜能大环境负面影响小, 甚至无污染等诸多优点因此, 优化电源结构, 加快发展清洁能源发电, 有序开发水力风力太阳能等可再生能源是实现节能减排的重要保证 1. 加快技术进步, 推进燃煤机组清洁高效节能发电中国富煤缺气少油的能源资源禀赋, 决定了中国电力工业必将长期以煤电为主, 火电行业未来 10 年能否降低能耗将直接影响着全国节能目标的实现因此, 通过技术进步, 不断提高火电机组参数和容量等级, 减少电力生产过程中的自身能源消耗与污染物的排放, 提高机组的可靠性和技术经济水平, 有利于节能减排工作的顺利开展当前得到广泛应用的煤炭直接燃烧发电技术主要有超临界超超临界亚临界循环流化床燃烧发电等几种, 对污染物采取安装脱硫除尘及脱硝等设施实现达标排放在提高发电效率方面, 采用超临界和超 069

12 产业蓝皮书超临界技术是煤炭直接燃烧发电的主要选择, 今后的发展方向是研发新型的耐高温材料, 逐步提高主蒸汽的压力和温度等级, 进而提高发电效率, 降低供电煤耗因此, 在发电环节通过火电厂设备热力系统设计优化和系统保温设计与改造, 提高锅炉燃烧和传热效率, 给水泵循环水泵和凝结水泵等动力系统节能, 以实现火力发电过程的节能降耗 2. 加强电网建设与改造, 降低输配电损耗电力工业是大量消耗能源的产业, 发电厂用电和供电线损率约占全社会用电量的 14%, 因此通过采用柔性交流输电技术和新型直流输电等新技术应用节能电力变压器等手段, 加强电网建设与改造, 逐步构建合理的网架结构, 提高电网的自动化水平, 并以此为基础开展和推进节能调度, 以降低电力传输中的电能损耗, 并最大限度地利用清洁能源和可再生能源发电, 无疑对电力工业节能减排具有重要的意义发电厂生产的电力要经过很长的输配电线路才能到达终端用户, 其间还要经过升压降压和配电变压器, 在这个过程中因线路和变压器的电阻会产生热损耗, 一般称为线损中国线损率与国际先进水平相比还有较大差距, 因此, 输电和配电过程中节能潜力巨大应通过建立相应的激励机制, 鼓励电网企业进行技术改造和科学调度以降低线损, 同时建立严格的监管措施予以保障 3. 推广节能调度, 深化电力市场建设目前, 中国可再生能源等清洁能源发电比例比较低, 因此在调度运行上, 采用优化调度, 使全系统的机组运行在综合能源转换效率最高的状态, 保障和最大限度地利用清洁能源上网发电, 对电力工业节能减排具有重要的意义推广节能调度, 一要充分利用电网平台, 加强水火互济和省间互补, 优先安排可再生能源水电机组发电 ; 二要优化水库调度及机组运行方式, 最大限度地减少弃水, 提高水能利用率 ; 三要优先安排清洁高效机组和资源综合利用效率较高的机组上网, 限制能耗高污染重的低效机组发电 ; 四要完善发电权交易制度, 逐年削减小火电机组发电上网小时数 ; 五要研究有利于节能减排的市场定价机制 4. 加强电力需求侧管理, 引导用户科学合理有序用电提高电能终端使用效率节约用电是节能减排的根本, 电力需求侧管理是用电环节节能减排的有效手段从本质上说, 电力需求侧管理就是引导电力用户优 070

13 化用电方式, 提高终端用电效率, 优化资源配置, 改善和保护环境, 实现最小成本电力服务, 其中一个典型应用就是通过实施峰谷分时电价季节性电价可中断电价等电价政策, 引导用户尽可能在低谷时段用电, 合理避开高峰时段用电要引导电力企业和用户要继续提高对需求侧管理工作的认识, 采用行政经济技术等手段引导和鼓励用户合理用电节约用电, 尤其要加强迎峰度夏期间空调负荷用电情况的调查和管理 071

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BP 2019 bp.com.cn/energyoutlook2019 BP 2019 2019 2040 BP 2040 BP BP 2 BP 2019 2019 BP BP 20 3 BP 2019 BP BPBPBP BP (Bob Dudley) 4 BP 2019 2040 2040 2040 25% 5 BP 2019 2040 6 BP 2019 9 14 15 19 21 23 24