碳排放視角下電力投資與技術(shù)改造策略探析

張俊健

一、引言

我國電力行業(yè)在過去幾十年間發(fā)展迅速，從電力供不應(yīng)求到形成多種發(fā)電方式并存的堅(jiān)強(qiáng)電力系統(tǒng)。雖然我國當(dāng)前產(chǎn)業(yè)和居民用電都能得到保障，供電可靠性相比過去顯著提高，但發(fā)電結(jié)構(gòu)中火電過高的現(xiàn)狀依然存在。在中國不斷推行碳減排的背景下，火電企業(yè)的發(fā)展必將面臨挑戰(zhàn)，而風(fēng)電和光伏等新能源發(fā)電企業(yè)或能迎來發(fā)展的契機(jī)。本文通過分析碳減排對電力行業(yè)的影響，為電力企業(yè)的發(fā)展提供應(yīng)對策略，希望能促進(jìn)電力企業(yè)在碳減排背景下的發(fā)展。

二、電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國電力建設(shè)進(jìn)入了黃金發(fā)展期。2018年，我國火電、水電、風(fēng)電和核電發(fā)電量分別為49794.7億千瓦時(shí)、11027.5億千瓦時(shí)、3253.2億千瓦時(shí)和2943.6 億千瓦時(shí)，占全國發(fā)電量的比重分別為73.23%、16.24%、4.79%和4.33%。受我國資源稟賦的限制，我國的火電比重始終處于較高水平。雖然當(dāng)前我國發(fā)電裝機(jī)基本能夠滿足電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求，但當(dāng)前我國發(fā)電結(jié)構(gòu)還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。

在當(dāng)前碳減排的背景下，火電企業(yè)的生產(chǎn)面臨較大的環(huán)境壓力。我國火電發(fā)展時(shí)間較長，也是電力系統(tǒng)長期以來的主要能源。部分老舊機(jī)組單機(jī)容量小，污染物排放量高，對環(huán)境的沖擊大。這一類小機(jī)組在當(dāng)前環(huán)境壓力下或?qū)⒈惶蕴?。?dāng)前，單位裝機(jī)600MW 和1000MW的大型發(fā)電機(jī)組不斷建成。相比小機(jī)組，大機(jī)組發(fā)電煤耗更低，碳排放量更低。采用大機(jī)組替代小機(jī)組將成為未來碳排放背景下的主要發(fā)展趨勢。

拆除小機(jī)組并建設(shè)大型發(fā)電機(jī)組雖然在一定程度上減少了碳排放量，但該方式對投資的浪費(fèi)較大，部分小機(jī)組可能遠(yuǎn)沒有達(dá)到需要淘汰的年限。此時(shí)將小機(jī)組退出運(yùn)行會導(dǎo)致前期的大量投資浪費(fèi)，給發(fā)電企業(yè)帶來不小的生產(chǎn)經(jīng)營壓力。與重建發(fā)電機(jī)組相比，對老舊發(fā)電機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造同時(shí)兼顧了企業(yè)效益和環(huán)境目標(biāo)。通過對老舊機(jī)組加裝環(huán)保處理裝置或?qū)υ撗b置進(jìn)行更換，使得發(fā)電企業(yè)能夠達(dá)到碳排放量的要求，通過追加部分投資的方式維持了企業(yè)的正常運(yùn)行，一定程度上比拆除重建的方式更有優(yōu)勢。

作為清潔高效的發(fā)電方式，風(fēng)電和光伏近年來取得了較大的發(fā)展。長期以來，受到技術(shù)水平和制造水平的限制，我國的風(fēng)電和光伏的制造成本一直處于較高水平。與傳統(tǒng)的火電技術(shù)相比，風(fēng)電和光伏在市場中不存在競爭優(yōu)勢。此外，高昂的運(yùn)行和維護(hù)成本一定程度上也限制了新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。與投資火電相比，過去投資風(fēng)電和光伏不僅效益差，而且經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)相對較高。近年來，隨著多項(xiàng)新能源技術(shù)的突破，風(fēng)機(jī)和光伏設(shè)備的制造成本不斷下降，使新能源電站的大規(guī)模建設(shè)成為可能。在風(fēng)電和光伏發(fā)展早期，國家通過補(bǔ)貼等優(yōu)惠政策促進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，隨著風(fēng)機(jī)和光伏設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的提高和企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)的積累，新能源企業(yè)逐漸能夠與傳統(tǒng)能源共同發(fā)展。在生產(chǎn)成本下降導(dǎo)致風(fēng)電和光伏企業(yè)經(jīng)營狀況改善的情況下，新能源產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢逐漸凸顯。眾所周知火電廠具有明顯的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，設(shè)備價(jià)格高昂，盈虧平衡點(diǎn)相對較高，一般由資金雄厚的大型企業(yè)投資建設(shè)和運(yùn)行。而新能源電站不同，風(fēng)電和光伏電站的規(guī)?？梢院艽螅部梢暂^小，在一定程度上降低了電站投資建設(shè)的難度，使得中小型企業(yè)投資電力建設(shè)成為可能。在當(dāng)前碳減排的背景下，風(fēng)電和光伏憑借其較低碳排放甚至零排放的優(yōu)勢，在未來或?qū)⒂瓉戆l(fā)展的機(jī)遇期。

三、碳減排背景下的電力投資

針對當(dāng)前我國發(fā)電結(jié)構(gòu)以火電為主的現(xiàn)狀，碳減排對電力投資的影響如下:

(一)風(fēng)電和光伏等新能源產(chǎn)業(yè)投資加大

由于新能源產(chǎn)業(yè)具有超低碳排放的優(yōu)勢，未來新能源投資會受到越來越多發(fā)電企業(yè)的青睞。同時(shí)部分傳統(tǒng)發(fā)電企業(yè)為完成碳減排目標(biāo)，也將開始投資于新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)。

(二)火電等傳統(tǒng)發(fā)電投資增速放緩

受到我國當(dāng)前電力投資增速過快和環(huán)境壓力的雙重影響，未來火電等傳統(tǒng)能源的增速或?qū)p緩。近年來火電企業(yè)年利用小時(shí)數(shù)不斷降低，反映出我國當(dāng)前火電投資過快的現(xiàn)狀。在當(dāng)前碳排放的影響下，未來火電建設(shè)投資將不再能繼續(xù)保持高速增長。

(三)儲能設(shè)備投資加大

隨著新能源發(fā)電等間歇性能源不斷并入電網(wǎng)，電力的穩(wěn)定性受到極大挑戰(zhàn)。同時(shí)，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的加快，儲能設(shè)備作為維持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備必將得到大規(guī)模建設(shè)。儲能投資的加大也將成為碳減排背景下智能電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)主要特征。

(四)信息技術(shù)投資加大

隨著我國電力行業(yè)的智能化建設(shè)，未來我國電力行業(yè)從電廠到電網(wǎng)的智能化特征將會更加明顯。通過建設(shè)大型的統(tǒng)一電力系統(tǒng)智能管理系統(tǒng)，能夠?qū)㈦娏ο到y(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息進(jìn)行匯總，為實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行提供了方便，也進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性和安全性。隨著電力系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺的建設(shè)，未來或?qū)⑿纬苫谠茢?shù)據(jù)平臺的電力系統(tǒng)智能檢測和診斷平臺，降低了電力行業(yè)工作人員的工作強(qiáng)度，也提高了電力企業(yè)的管理水平。大規(guī)模新能源和間歇能源并網(wǎng)以及儲能設(shè)施的建設(shè)對電網(wǎng)的安全提出了不小的挑戰(zhàn)。維護(hù)多種能源接入下的大電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行也需要大規(guī)模數(shù)據(jù)分析的支持。此外，隨著未來環(huán)境目標(biāo)成為電力企業(yè)運(yùn)行的主要目標(biāo)之一，電力企業(yè)需要對運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)、質(zhì)量目標(biāo)、環(huán)境目標(biāo)的多種目標(biāo)的完成情況進(jìn)行考核，僅依靠工作人員顯然會極大增加工作強(qiáng)度，大型信息和計(jì)算機(jī)平臺的輔助就顯得尤為重要。為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和智慧電廠的建設(shè)，大型數(shù)據(jù)庫、高速通信線路和先進(jìn)傳感控制設(shè)備都是不可或缺的。未來隨著電力系統(tǒng)大規(guī)模的智能化建設(shè)，信息投資的增速將會較快，從而加快堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的形成。

四、碳減排背景下技術(shù)改造策略

在碳減排背景下，火電企業(yè)加快老舊設(shè)備的技術(shù)改造以滿足環(huán)保要求將成為企業(yè)面臨的主要難題之一。

(一)提高機(jī)組運(yùn)行效率

當(dāng)前發(fā)電企業(yè)的老舊設(shè)備大多煤耗較高，通過對設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，一定程度上能夠降低發(fā)電設(shè)備的煤耗，從而間接地控制機(jī)組的碳排放量。老舊機(jī)組的部分設(shè)備老化較為嚴(yán)重，鍋爐內(nèi)部的水垢影響熱的傳導(dǎo)從而降低了設(shè)備的運(yùn)行效率。通過對老舊設(shè)備進(jìn)行更換能夠大幅提高鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，從而降低發(fā)電機(jī)組的煤耗。

(二)加裝和改造煙氣處理裝置

通過對老舊設(shè)備加裝或改造煙氣處理裝置能最大限度地控制電廠的碳排放量，同時(shí)也降低了其他污染物的排放。在過去大多數(shù)火電企業(yè)對環(huán)保裝置的建設(shè)不夠重視，對環(huán)境造成了一定的影響。在當(dāng)前碳減排的背景下，不重視環(huán)保問題將無法完成企業(yè)的碳減排目標(biāo)，需要購買大量的碳排放權(quán)，無形中增加了企業(yè)的成本和經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)。因此，加裝和改造煙氣處理設(shè)備在未來一段時(shí)間會成為火電企業(yè)承擔(dān)社會責(zé)任和改善企業(yè)管理的重要方式。

(三)對技術(shù)改造進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)

通過對一項(xiàng)技術(shù)改造前后帶來的企業(yè)效益進(jìn)行測算，分析該項(xiàng)技術(shù)改造措施的經(jīng)濟(jì)可行性。進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)能避免技術(shù)改造的盲目性，避免由于盲目進(jìn)行技術(shù)改造對企業(yè)造成損失，使得技術(shù)改造不但沒有改進(jìn)企業(yè)的經(jīng)營狀況反而使得經(jīng)營狀況變差。

(四)對改造設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控

技術(shù)改造后的設(shè)備能否有效降低碳排放量需要通過實(shí)際的排放量測算進(jìn)行驗(yàn)證。通過構(gòu)建基于計(jì)算機(jī)和傳感器的碳排放監(jiān)測設(shè)備，并安排專人值守，能夠更加有效地監(jiān)測技改設(shè)備的運(yùn)行效果，從而實(shí)現(xiàn)對碳排放量的有效控制。同時(shí)記錄設(shè)備運(yùn)行的主要參數(shù)和碳排放相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建企業(yè)的碳排放數(shù)據(jù)庫，采用智能算法構(gòu)建碳排放診斷模型，對設(shè)備當(dāng)前碳排放狀況進(jìn)行定期診斷，依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)生成診斷報(bào)告，以便企業(yè)能夠及時(shí)了解設(shè)備的碳排放狀況，及時(shí)控制碳排放量的升高，從而為企業(yè)完成碳減排目標(biāo)提供支持和保障。

五、小結(jié)

控制和降低碳排放量對我國可持續(xù)發(fā)展意義重大。電力行業(yè)作為主要的工業(yè)部門和碳排放的主要來源，承擔(dān)有較大的碳減排責(zé)任。本文通過分析我國當(dāng)前電力工業(yè)的發(fā)展，針對我國電力結(jié)構(gòu)中火電占比較高的現(xiàn)狀，分析了碳減排對當(dāng)前我國電力投資的影響以及電力投資可能出現(xiàn)的新變化。同時(shí)，從發(fā)電企業(yè)設(shè)備技術(shù)改造的角度分析了應(yīng)對碳減排的主要策略。