關于中國發展清潔煤電的思考

王樹民

(國家能源投資集團有限責任公司，北京市東城區，100011)

★ 經濟管理 ★

關于中國發展清潔煤電的思考

王樹民

(國家能源投資集團有限責任公司，北京市東城區，100011)

基于中國能源資源稟賦、環境約束以及百姓消費能力等方面的基本國情，分析了中國在經濟持續增長、淘汰落后產能、電代散燒煤取暖、信息技術等新興產業發展背景下的用電需求，提出了發展清潔煤電既是中國能源清潔綠色發展的當務之急，也是對于擁有“煤炭—鐵路—港口—航運—發電”產業鏈的綜合能源企業，拉動其產業鏈整體產能、實現國有資產保值增值的重要舉措。中國作為全球第一大能源生產國和消費國，在解放和發展社會生產力，全面建成小康社會的偉大征程中，積極發展“百姓用得起、利用清潔化、安全有保障”的清潔煤電具有重要的現實意義。

小康社會 清潔煤電 煤炭產業鏈 價值創造

1 清潔煤電發展的歷史必然

1.1 煤炭是經濟社會發展的重要能源保障

能源是人類賴以生存和發展的重要物質基礎，能源的合理開發利用對世界經濟和人類社會發展具有十分重要的意義。根據2015年查明的資源儲量以及消費水平計算，中國的煤炭儲產比為416年、鈾儲產比為120年、天然氣儲產比為40年、石油儲產比為16年，如果上述資源全部由中國國內生產，不依靠進口，那么煤炭儲產比仍將高達395年，而鈾儲產比為40年、天然氣儲產比為27年、石油儲產比為6.5年。因此，無論是從國家發展和能源安全的戰略高度出發，還是從資源儲量和對外依存度的現實情況考慮，煤炭都是中國最豐富、最經濟、最安全的能源，也是未來30年、50年乃至更長一個時期，中國踐行“四個革命、一個合作”能源發展戰略思想，推動經濟社會持續健康快速發展的重要能源保障。

1.2 燃煤發電是清潔高效的煤炭利用方式

燃煤發電是在當前技術條件下煤炭清潔高效利用的最優選擇。以中國2015年39.64億t的煤炭消費總量為例，其中發電用煤為19.6億t，占比49.5%，比經濟合作發展組織低30.7個百分點，比世界平均水平低8.8個百分點；散燒煤為7～8億t，占比近20%，中國的散燒煤占比遠高于歐盟、美國不到5%的水平。從煤炭和電煤消費的歷史數據來看,中國煤炭消費量由1990年的10.6億t增長到2015年的39.6億t，2013年達到峰值42.4億t。其中，電煤占煤炭消費比重也由1990年的28.7%上升至2015年的49.5%。從散燒煤中的工業小鍋爐用煤來看，其在用鍋爐的大氣污染物排放濃度限值是燃煤電站鍋爐近零排放標準的10倍左右，見表1。從散燒煤中的農村生產生活用煤來看，未經過潔凈化處理，直接用于燃燒，致使大氣污染物的直接、低空排放，大量使用散燒煤會給環境造成很大的污染。進入社會主義生態文明新時代，增加煤炭消費中的電煤占比、減少散燒煤比例，是實現煤炭的清潔、高效、可持續開發利用，實現全面建成小康社會奮斗目標的必然要求。

表1 中國工業小鍋爐和燃煤電站鍋爐大氣污染物排放濃度限值 mg/m3

1.3 燃煤發電可以像天然氣發電一樣清潔

基于中國的能源資源稟賦、環境約束、大氣污染物控制技術現狀以及百姓的消費能力和消費水平，要在經濟社會發展中實現“金山銀山”與“綠水青山”的有機統一，迫切需要建設和發展效率更高、排放更低的清潔煤電。本文所指的清潔煤電就是指像天然氣發電一樣清潔的煤電，即達到環境保護部和國家質量監督檢驗檢疫總局發布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)中規定的燃氣輪機組大氣污染物排放濃度限值(煙塵5 mg/m3、二氧化硫35 mg/m3、氮氧化物50 mg/m3)的近零排放煤電。從近零排放標準與GB13223-2011中規定的重點地區特別排放限值以及環境保護部、國家發改委、國家能源局出臺的《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》中的超低排放規定對比來看，近零排放標準要比重點地區特別排放限值以及超低排放規定都嚴格，特別是在煙塵的排放濃度限值上，近零排放標準也僅為重點地區特別排放限值的1/4，僅為超低排放規定的1/2。近零排放標準也較美國、日本、印尼、歐盟等國家和地區的排放標準更為嚴格。以神華集團為代表的能源企業2010年以來開展了煤電近零排放的技術研究和創新實踐，2014年6月，中國首臺近零排放新建燃煤機組在神華浙江舟山電廠建成投產，截至2017年10月底，神華集團有97臺、5281萬kW燃煤機組實現近零排放(超低排放)，占神華集團煤電裝機容量的71%。神華集團的實踐證明，燃煤發電能夠像天然氣發電一樣清潔。

2 清潔煤電發展的空間廣闊

2.1 經濟快速增長帶來的清潔煤電發展空間

能源消費增長是經濟社會發展的重要支撐和保障,中國國內生產總值及能源、電力消費情況預測見表2。按照2020年全面建成小康社會的奮斗目標，中國GDP總量需由2010年的397983億元增加到2020年的795966億元。根據美國高盛集團和英國《經濟學家》信息部預測，到2030年、2050年中國GDP總量將達到31.7萬億美元和105.9萬億美元，如果按照1美元兌換6.6465元人民幣的匯率計算，將分別為211萬億元人民幣和704萬億元人民幣。按照“十二五”期間能源消費量年均增長1.075億t標準煤、社會用電量年均增長2477億kWh的增長幅度測算，到2020年、2030年、2050年的能源消費量將分別達到48.38億t標準煤、59.13億t標準煤、80.63億t標準煤，全社會用電量將分別達到69318億kWh、94088億kWh、143628億kWh。伴隨未來中國經濟的快速增長，盡管通過提高能源利用效率，單位GDP能耗和電耗將會持續降低，但能源尤其是電力等清潔能源的生產和消費仍將有較大幅度的增長空間。

表2 中國國內生產總值及能源、電力消費情況預測

根據全面建成小康社會的GDP增長目標和單位GDP電耗情況預測，2020年中國全社會用電量為7萬億kWh左右，電力總裝機也將由2015年的15.3億kW增長到20億kW，其中核電、風電和太陽能等可再生能源裝機規模都將大幅增長。以2020年煤電發電量4.4～4.8萬億kWh、年平均利用小時4000 h進行測算，2020年中國將需要煤電裝機11～12億kW，即在2015年煤電裝機9億kW的基礎上再增加2～3億kW，屆時煤電占電力總裝機的比重雖有所下降，但保守來看絕對值增長仍將超過2億kW，增長25%。

2.2 淘汰落后煤電產能帶來的清潔煤電發展空間

一個時期以來，中國電力行業的發展既注重裝機規模的增長，也注重裝機結構的優化，持續推進煤電落后產能的淘汰工作。環境保護部、國家發改委、國家能源局2015年12月印發了《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》，國家發改委、國家能源局2016年4月印發了《關于進一步做好煤電行業淘汰落后產能工作的通知》，中國政府在不同發展階段對小火電機組淘汰/關停工作提出了明確的范圍和要求。在“十一五”和“十二五”期間，中國分別淘汰能耗高、污染重的小火電機組0.7683億kW、0.28億kW，10年來累計淘汰小火電機組1.0483億kW。

表3 中國2015年底火電機組分類情況統計

中國2015年底火電機組分類情況統計見表3。根據中國電力企業聯合會統計數據顯示，2015年底中國火電裝機容量9.7億kW(含天然氣發電機組裝機容量6637萬kW)，其中30萬kW以下(不含30萬kW等級)火電機組2.08億kW，占中國火電裝機容量的21.4%。按照國家關于供給側結構性改革的要求和國家發改委、國家能源局《關于進一步做好煤電行業淘汰落后產能工作的通知》部署，伴隨著機組運行年限增加、節能環保政策趨嚴以及電力技術不斷進步，預計在“十三五”、“十四五”乃至“十五五”期間，中國將分別淘汰30萬kW以下(不含30萬kW等級)的火電機組0.3億kW、0.8億kW、1億kW。在當前電力供需形勢較為寬松有利的時機下，加快淘汰煤電行業落后產能，對促進煤電行業轉型升級、結構優化、綠色發展具有重要意義。因此，即使未來煤電總裝機容量保持穩定，基于清潔煤電特點，通過不斷淘汰落后產能，也可以實現大容量、高參數、低排放的煤電發展。

2.3 推進電代散燒煤取暖帶來的清潔煤電發展空間

按照中國有7億t/a散燒煤、散燒煤平均熱值16.8 MJ/kg折算，散燒煤的標煤量為4億t/a。“十三五”期間中國將全面推進北方居民取暖、生產制造領域、交通運輸領域、電力供應與消費領域的電能替代，預計實現能源終端消費環節電能替代散燒煤、燃油消費總量約1.3億t標煤。電能替代7億t散燒煤增加煤電年平均利用小時或裝機容量情況預測見表4。按照散燒煤熱平均效率40%測算，替代4億t標煤需要等熱值1.37萬億kWh的電能。如果4億t標煤中的1億t在“十三五”期間完成替代、3億t在“十四五”期間完成替代，那么可以進行兩種情境下的分析預測：情境1，即通過現役機組完成散燒煤的電能替代，且其中清潔煤電替代比例為50%，則“十三五”末可增加燃煤機組年平均利用小時195 h、“十四五”末可增加燃煤機組年平均利用小時584 h；情境2，即通過新增清潔煤電裝機來完成散燒煤的電能替代，清潔煤電替代比例為50%、年平均利用小時4000 h，則“十三五”期間需要新增0.43億kW清潔煤電裝機、“十四五”期間需要新增1.29億kW清潔煤電裝機。

2.4 信息技術等新興產業帶來的清潔煤電發展空間

2011年全球主要IT營運商云計算產業耗電量(包括數據處理和電信網絡)高達6840億kWh，預計在2020年前將達到1.9萬億kWh。其中，2011年中國數據中心總耗電量為1412億kWh，2014年達到2210億kWh。此外，中國2013年研制成功的“天河二號”超級計算機，峰值計算速度約達到每秒5.49億億次，耗電量約為2億kWh/a。谷歌人工智能程序“阿爾法圍棋”(AlphaGo)與韓國職業圍棋手李世石九段之間的人機大戰中，每一盤棋用時約5個小時，據悉AlphaGo每盤棋成本約3000美元且主要為電費，根據電費折合的耗電量約5萬kWh。未來大數據和云計算等新興產業的快速發展，必將會帶動全社會用電量的快速增長，進而促進電力裝機規模的增長。

表4 電能替代7億t散燒煤(折4億t標煤)增加煤電年平均利用小時或裝機容量情況預測

2.5 電動汽車發展帶來的清潔煤電發展空間

目前，大力發展清潔的電動汽車已經成為解決霧霾問題、建設生態文明的重要舉措。國務院辦公廳2014年7月下發了《關于加快新能源汽車推廣應用的指導意見》，進一步強調貫徹落實發展新能源汽車的國家戰略，以純電驅動為新能源汽車發展的主要戰略取向，重點發展純電動汽車、插電式(含增程式)混合動力汽車和燃料電池汽車。2016年末，中國民用汽車保有量達到19440萬輛，按照每輛汽車年均行駛里程2萬km計算，合計年行駛里程達到3.9萬億km。按照2020年電動車保有量達到500萬輛、電動汽車百公里電耗10 kWh計算，則耗電量達到100億kWh/a。如果在未來“十三五”、“十四五”乃至“十五五”期間，19440萬輛民用汽車全部為電動汽車所代替，則耗電量將達到3888億kWh/a，電動汽車的迅猛發展將促進全社會用電量進一步增長。

3 清潔煤電發展的實踐與思考

3.1 煤電近零排放補齊了煤電在環保方面的短板

在中國的電力供給體系中，煤電的長板是經濟性，短板主要是燃煤發電過程中煙塵、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物排放影響環境。由于認識不到位，導致燃煤發電企業大氣污染物減排工作行動遲緩。2010年以來，以神華集團為代表的能源企業，認真落實黨中央、國務院建設生態文明的號召，站在人類文明和經濟社會發展的高度，立足于中國煤炭的資源優勢和成本優勢，立足于環境保護的問題導向和持續改善，提出了燃煤機組達到燃氣輪機組大氣污染物排放濃度限值的近零排放煤電新標準，制定了近零排放技術路線并進行了工程實踐，神華集團卓有成效的創新實踐，證明了煤電近零排放在技術上是可行的、經濟上是合理的，環境效果非常顯著，推動了國家發改委《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》于2014年9月12日出臺，促進了中國發電企業陸續開展了大范圍、大規模的煤電近零排放(超低排放)改造工作。以中國電力企業聯合會統計數據為例，2014年全國煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放總量為5793.2萬t，其中，電力排放量為1338萬t。2014年中國煤電裝機量為8.3億kW，如果全部實現近零排放，則2014年電力的煙塵、SO2、NOX排放總量僅為137.9萬t，電力減排比例達到89.7%，全國減排比例也將達到20.7%，對改善環境空氣質量具有重要意義。

3.2 清潔煤電是提高居民生活電氣化水平的重要途徑

“十二五”期間，中國居民人均可支配收入實現大幅增長，其中城鎮居民和鄉村居民人均可支配收入的年均增長率分別達到9.38%和13.17%，能夠在一定程度上反映一個國家或地區經濟發展水平和人民生活水平的人均生活用電量指標也得到顯著改善，2015年中國全社會用電量5.55萬億kWh，人均用電量達到4142 kWh、人均生活用電量達到529 kWh，但與發達國家相比仍有一定的差距。中國的人均用電量僅為德國的55.1%、日本的47.1%、韓國的40.5%，中國的人均生活用電量僅為韓國的42.7%、德國的30.5%、日本的22.2%。分析中國人均生活用電水平問題，一方面要看電力供給能力，另一方面要看電價水平。從電力供給能力來看，經過多年的大力發展，當前中國電力總裝機容量超過美國位居世界第一，已經能夠為當前的經濟社會發展提供有力的電力支撐。從電價水平來看，不同類型發電方式受制于發電成本的影響，上網電價水平差距較大，其中最低的僅為0.2元/kWh、最高的達到1.2元/kWh。目前，中國煤電、水電的上網電價接近且處于較低水平，其他發電方式受制于技術和裝備等方面制約，相對處于較高的發電成本和較高的上網電價，這也導致了居民生活用電的銷售電價處于高位。目前，中國居民生活用電銷售電價為0.3914～0.5953元/kWh。在全面建成小康社會的決勝階段，實現農村居民可支配收入增長的同時，降低農村居民用電價格是提高居民生活電氣化水平的關鍵，這需要全社會共同努力，多發清潔煤電這樣的經濟電，進而降低用電成本、提高電力消費能力。

3.3 推進清潔煤電發展是市場經濟發展的必然選擇

從電力供求關系來看，綜合考慮可再生能源的特性，以及在未來可再生能源發電裝機比例不斷提高，電網對清潔煤電調峰能力和調峰容量的需求不斷增加的情況下，基于充分的市場競爭，未來燃煤發電機組年平均利用小時處于4000 h左右將會成為常態。其中，按照清潔高效、經濟運行的原則，未來100萬kW燃煤機組年平均利用小時可能會達到5000～6000 h，30萬kW燃煤機組年平均利用小時可能降低至3000 h左右。而在電力市場競爭中，一旦煤電實現近零排放補齊了環保方面的短板，就會在電量、電價等方面獲得社會認可，進而在整個電力供給體系中實現“量價齊穩”，并引導煤電行業清潔高效可持續發展。

根據國家發改委、國家能源局出臺的《電力發展“十三五”規劃(2016-2020年)》對電力需求的預測，到2020年中國清潔煤電裝機將在2015年底的基礎上增加2億kW。此外，如果考慮“十三五”、“十四五”乃至未來20年，有超過2億kW的30萬kW等級以下火電機組會被逐步被淘汰，并被清潔高效的煤電大機組替代；有7億t的散燒煤逐步被電能替代，且替代電能中有50%的比例由新建的清潔高效煤電大機組提供。那么，僅從上述的淘汰落后產能和電能替代兩個方面考慮，中國還將有3.3億kW清潔高效煤電裝機的增長空間，這是保障中國經濟社會發展，實現全面建成小康社會奮斗目標，建成社會主義現代化國家“百年夢想”的需要。能源企業要認識規律、把握規律、運用規律，既要看到社會對環境改善的迫切期待，也要看到在中國資源稟賦、環境約束和全面建成小康社會的奮斗目標下，清潔煤電所肩負的責任和使命，既不能脫離實際盲目發展，也不能背離規律止步不前，要立足國情、行情、企情，實事求是地追求環境效果和經濟效益的平衡和統一，推進清潔煤電有序發展，為全面建成小康社會提供堅強有力的電力保障。

3.4 清潔煤電是綜合能源企業產業鏈發展的推動力

神華集團是以煤為基礎，集電力、鐵路、港口、航運、煤制油與煤化工為一體，產運銷一條龍經營的特大型綜合能源企業，目前有生產和基建煤礦76個，核定(設計)煤炭產能近6億t/a。煤電裝機容量7373萬kW，其中運營的100萬kW燃煤機組達到16臺。神華集團從成立之初的1995年到2016年，煤炭產量由284萬t/a提高到4.2億t/a，增長147倍；發電量由1.7億kWh/a提高到3303億kWh/a，增長近2000倍。得益于20多年來煤電裝機規模和發電量的快速增長，為神華集團形成穩定的內部煤炭市場，實現產業鏈協同發展和資產保值增值作出了重要貢獻。

表5 2011-2015年神華電廠消耗神華煤及利潤貢獻情況

神華電廠2011-2015年消耗神華煤及利潤貢獻情況見表5，神華集團燃煤電廠累計消耗神華煤52821萬t，為神華集團直接貢獻發電利潤907億元，實現了電力業務和整個產業鏈的價值創造。以神華集團的A電廠和B電廠為例，在2006-2015年的10年間，為神華集團直接貢獻發電利潤368億元，為神華集團產業鏈間接貢獻利潤400億元，合計貢獻利潤768億元，見表6。

2015年神華集團自產商品煤量僅為4億t，煤炭、鐵路、港口、航運等板塊都面臨著產能釋放不足的局面。要保證煤炭產業鏈的安全邊際量，保證產業鏈的安全、可靠、經濟運行，需要增加產業鏈末梢的電力投資比重，提高發電裝機容量，確保電力業務在貢獻自身應有利潤的同時，進一步增強神華煤的內部消化能力，并拉動“煤炭—鐵路—港口—航運—發電”產業鏈的整體產能。2015年，神華集團內部燃用神華煤1.1345億t，為進一步增強神華集團產業鏈的抗風險能力，如果按照內部燃用2～3億t/a神華煤來考慮，神華集團共計需要1.2477～1.8716億kW的清潔煤電裝機，也就是在目前7373萬kW的基礎上再增加5104～11343萬kW的清潔煤電裝機。按照神華集團內部清潔煤電機組能夠燃用2～3億t/a的神華煤，且以神華集團A、B電廠過去10年的噸煤平均利潤455元/t作為最好水平計算，即使考慮噸煤平均利潤在100～455元/t的區間內波動，神華集團內部電廠燃用2億t神華煤可以給神華集團全產業鏈帶來200～910億元/a利潤總額，燃用3億t神華煤可以給神華集團全產業鏈帶來300～1365億元/a利潤總額。神華集團作為國有資本投資公司，在有序建設已獲得核準的清潔煤電項目的同時，積極踐行國務院國資委關于穩妥推進煤電等領域國有資產重組的要求，加快推進煤炭和煤電企業資產重組，是化解煤電過剩產能，實現資產保值增值，增強國有企業競爭力的重要舉措，這也是神華集團未來10年乃至20年實現產業鏈價值創造和可持續發展的重要保障。

表6 2006-2015年神華集團典型燃煤電廠利潤貢獻情況測算

3.5 推動技術創新來引領清潔煤電更加清潔低碳

為積極應對能源低碳轉型的要求和挑戰，煤電行業包括“產學研用”各個方面都應該聚焦新技術的創新和應用，讓清潔煤電更加清潔，這也是世界范圍內煤電發展的趨勢和必然要求。神華集團作為以煤炭為基礎的綜合能源企業，在國內率先開展煤電近零排放技術創新與實踐的基礎上，應堅持以生態文明為旗幟，以清潔高效為路徑，以智能美麗電站為載體，引領煤炭清潔高效利用方面的技術創新與實踐，在煤電近零排放的基礎上，堅持好上更好、優上更優，進一步邁上煤電生態環保排放的新臺階，并積極參與700℃超超臨界燃煤發電技術的研發，在應用現有100萬kW超超臨界二次再熱燃煤發電技術實現供電煤耗266 g/kWh的基礎上，開展供電煤耗250 g/kWh的技術研發，進而從源頭上實現煤電的高效低碳發展。同時，深入研究和開發CO2捕集和封存技術，積極主動將燃煤低碳發電作為進一步的追求，這對中國實現能源清潔綠色發展具有十分重要的意義。

4 結語

在中國全面建成小康社會的偉大征程上，全社會都應積極行動起來，始終堅持政治意識、大局意識、核心意識、看齊意識，牢固樹立道路自信、理論自信、制度自信，深刻認識到發展清潔煤電既是立足國情、涉及全局的戰略性問題，也是勢在必行、當務之急的緊迫性需要。作為國有綜合能源企業，神華集團應繼續堅持貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，堅決把思想統一到黨中央的決策要求和神華集團黨組的戰略部署上來，積極推進清潔能源發展戰略，牢固樹立創新思維、系統思維和底線思維，加快實現“轉變發展理念、轉變發展方式”，并在發展清潔煤電的實踐中做到不忘初心、繼續前進，致力于向社會提供“百姓用得起、利用清潔化、安全有保障”的優質電能，為奪取全面建成小康社會決勝階段的偉大勝利貢獻力量。

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Concernsondevelopmentofcleancoal-firedpowergenerationinChina

Wang Shumin

(China Energy Investment Corporation Limited, Dongcheng, Beijing 100011, China)

According to China fundamental realities of energy resources, environmental constraint and consuming ability, the author analyzed Chinese power demands under the background of keeping economic growth, close down outdated production facilities, replacing coal with electricity for heating and industrial development on information technologies and other new industries’ development, and provided a standpoint that development of clean coal-fired power generation is urgent affairs of developing green and clean energy, and also an vital measures of pulling industrial chain overall production capacity and achieving maintenance and appreciation of state-owned assets value for comprehensive energy which possessing industrial chain of coal-railway-port-shipping-generate electricity. China as the world's largest producer and consumer of energy, actively developing clean coal power that people can afford, clean utilization, and guaranteed security has practical significance under the process of keeping releasing and developing the productive forces and in building a well-off society in an all-round way.

well-off society, clean coal-fired power generation, coal industrial chain, value creation

王樹民.關于中國發展清潔煤電的思考[J].中國煤炭，2017，43(12):16-21，67.

Wang Shumin. Concerns on development of clean coal-fired power generation in China [J].China Coal，2017，43(12):16-21，67.

TD-9

A

王樹民(1962-),男,山東東平人,教授級高級工程師,工學博士,長期從事電力生產技術管理、燃煤電站污染物控制技術及應用研究、智能電站設計研究及建設管理。

(責任編輯 宋瀟瀟)