双碳专栏 - 中国能源之核电储能

17 中国能源之煤电和天然气

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长期以来，煤电在我国占据主力电源地位，起着保供托底的“压舱石”作用。 

截至2020年底，我国煤电装机容量达到10.8亿千瓦，占全部电源装机的49.8%，在电力系统中占据着半壁江山，年新增装机维持在3000万千瓦左右，还有相当数量的煤电处于在建与规划状态。尽管“十三五”期间煤电年利用小时数已降至4100—4400小时区间内，但2020年煤电消费量占总消耗量56.8%，煤电发电量比重依然高达60.7%。

同时，煤电作为传统基建，机组单机容量大、投资体量达数十亿元、寿命期长达30年，而我国煤电的加权平均寿命仅15年左右，还有相当长的路要走。

随着煤电装机比重首次降至50%以下，明确以新能源为主体的新型电力系统发展方向以及要实现“双碳”目标，我国煤电在电力系统中的角色地位要发生重大转变。

《中国能源发展报告2020》指出，“十三五”期间，我国积极推进能源消费革命，落实了能源消费总量和强度“双控”制度，能源消费总量控制在50亿吨标准煤以内，年均增速控制在3%以内。“十三五”期间，我国能源领域污染防治成效显著。相继建成投产12条大气污染防治输电通道，全国符合超低排放限值的煤电机组累计达9.5亿千瓦。

2020年，受疫情影响，全球宏观经济下行，根据国家统计局数据，随着我国经济社会秩序持续稳定恢复，能源需求也呈逐步回升态势。初步核算，全年能源消费总量比上年增长2.2%。

按照2019年消费48.6标准煤计算，2020年能源消费总量数据约为49.7亿吨标准煤。“十三五”期间，全国能源消费年均增速为2.8%，较“十二五”降低1.0个百分点，实现了“十三五”规划纲要制定的“能源消费总量控制在50亿吨标准煤以内”的目标，完成了能耗总量控制任务。

2010-2020年的十年间，我国煤炭消费占能源消费总量比重由69.2%降至56.8%，降低了12.4个百分点；清洁能源消费总量占能源消费总量比重由13.4%增长至24.3%，增加了11个百分点，能源消费结构持续向绿色低碳转变。但清洁能源消费占比距离2020年、2030年分别达25%和35%左右的目标还有一定差距。

相比石油和天然气，煤炭是碳排放强度最高的化石能源品种，按单位热值的含碳量计算，煤炭是石油的大约1.31倍，是天然气的1.72倍。

在碳达峰、碳中和目标下，从开发、利用、转化等各环节共同构成的煤炭产业链如何向绿色低碳转型，面临非常严峻的挑战。

早在巴黎会议后，世界自然基金会(WWF)就预言，如果我们对《巴黎协定》是认真的，那么即便把所有的煤电厂都造为最高效率的技术，也必然大大超过控制全球温升1.5°C目标的排放空间，煤炭已经没有未来!

即使大规模应用碳捕集、利用与封存(CCUS)，技术理论上可以解决煤炭使用的碳排放问题，但CCUS技术作为末端治理技术，其应用也受到技术、经济、环境以及排放源和封存条件匹配等诸多因素的制约，部署CCUS的实际进展缓慢，大力控制和减少煤炭使用，逐步淘汰煤电是大势所趋。

2017年英国、加拿大等国联合发起成立“助力弃用煤电联盟”，积极推动全球弃煤进程。目前已有十几个基本实现弃煤目标的欧洲国家积极参与了该联盟，并制定了彻底弃煤的时间表。

英国曾是世界上第一个使用煤电的国家，2017年英国煤电比例仅为7%，英国首相特蕾莎·梅在加拿大访问期间宣布将在2025年前彻底淘汰现有煤电，要求2025年10月1日起任何电厂的瞬时碳排放强度都不得超过450克/千瓦时。

德国是欧洲煤炭消费大国，2016年煤电占总发电量的40%。德国联邦政府和相关能源公司已正式签署协议，到2038年停止以褐煤为原料发电。

近年来，我国实施煤炭消费总量控制取得明显成效，2019年煤炭消费占能源消费总量比重为57.7%，比2012年降低10.8个百分点。2016年以来，累计退出煤炭过剩产能超过8亿吨，仅2017年淘汰停建缓建煤电产能就高达6500万千瓦。

煤炭是我国能源安全的稳定器和压舱石，对经济发展具有重要的支撑作用。煤电在碳达峰、碳中和目标下，不仅要继续做好大电网稳定运行的基石，而且要积极参与电网调峰、调频、备用。

天然气相比煤炭、石油更低碳，但仍是一种有碳能源。2019年国际能源署(IEA)发布的《天然气在能源转型中的作用》报告指出，通过降低能源强度、低碳燃料替代以及可再生能源的快速发展，全球碳排放增速放缓。

2010年以来，全球通过天然气替代煤炭量累计减少了5亿吨二氧化碳，在推动能源转型中发挥了关键作用，是能源转型进程中有益的过渡能源。

《中国天然气发展报告(2021)》显示，2020年，全国天然气产量1925亿立方米，同比增长9.8%。中国天然气消费量3280亿立方米，增量约220亿立方米，同比增长6.9%，占一次能源消费总量的8.4%。

截至2020年底，《天然气发展“十三五”规划》主要指标基本完成，取得了良好的经济效益、社会效益与环保效益。天然气在能源消费结构中的比例达到8.4%，相比2015年提高了2.6%，新增气化人口1.6亿，总气化人口达到4.9亿。勘探开发、基础设施建设、装备制造及下游利用等天然气行业直接投资约3.0万亿元。

“十三五”时期，新增天然气消费量同等量热值的煤炭相比，实现减排二氧化碳5.7亿吨，二氧化硫 630万吨。

2020年12月，国务院新闻办发布《新时代的中国能源发展》白皮书提出，将天然气作为替代煤炭的一种手段，加强天然气基础设施建设与互联互通，在城镇燃气、工业燃料、燃气发电、交通运输等领域推进天然气高效利用。大力推进天然气热电冷联供的供能方式，推进分布式可再生能源发展，推行终端用能领域多能协同和能源综合梯级利用。同时积极推进生物天然气产业化发展和农村沼气转型升级。合理布局适度发展天然气发电，发挥其灵活性强的优势，积极参与调峰等等。

国家能源局提出的“十四五”期间重点做好六个方面工作中，也明确要进一步创新发展方式，加快清洁能源开发利用，推动非化石能源和天然气成为能源消费增量的主体，更大幅度提高清洁能源消费比重。

由此可见，在碳达峰、碳中和目标下，天然气作为能源转型的过渡性方案，在未来5~10年还有一定的发展空间。

但未来10~15年发展前景存在较大不确定性。因为从长远来看，要实现碳中和目标，天然气最终也将被无碳的非化石能源所替代。

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