英國電力的“脫煤”之路

劉國偉

前陣子，美國能源信息署發布了英國發電結構中各種能源的消耗情況：2012年煤電在英國電力構成中占42%，2014年減少到33%，2015年則減少到25%，之后再遭“腰斬”，到2017年只剩下7%。2018年1月，英國境內只剩8個燃煤電站，該國政府計劃年內再關閉其中1個。存在了130多年的英國“電力中流砥柱”煤電，近40年來在電力構成中一路下滑，尤其是本世紀以來下跌態勢如同雪崩，以異乎尋常的速度告別能源舞臺。英國電力“棄煤”的背后交織著哪些市場選擇和技水發展因素呢？

盛極而衰的英國煤電

2015年11月，英國政府宣布計劃在2025年前逐步關停燃煤電站，全面轉向污染更小的天然氣和核電等能源。

在工業革命的歷史上，煤炭曾經兩次推動英國躋身工業化國家第一梯隊：第一次工業革命中瓦特制造的蒸汽機和第二次工業革命中的燃煤電站，都以煤炭為燃料，徹底改變了舊世界的模樣。1882年，美國發明家托馬斯·愛迪生的公司在倫敦建設了霍伯恩·威亞達科特煤電站，這也是人類歷史上第一個燃煤電站。此后上百年間，作為現代工業的“圖騰”之一，燃煤電站高聳的煙囪和蒸汽繚繞的冷卻塔遍布英國各地。

回望英國百年來的煤炭消費量，兩個重要的時間節點分別是1956年和1980年。由于1952年發生“倫敦煙霧事件”，造成慘痛損失，英國1956年制定了《清潔空氣法》，該法令對建立無煙區、改造壁爐禁止黑煙排放等做出了明確要求。從這一年起，英國煤炭消費量從頂峰下降，但用于發電的燃煤（4000多萬噸）從這一年繼續上升，顯示了處于戰后經濟復蘇期的英國對于電能的強勁需求。1980年，用于發電的燃煤消耗量達到了頂點（約9000萬噸），此后一路下跌。2014年，英國用于發電的燃煤降到不足4000萬噸，2017年銳減到1500萬噸。

2012年煤電在英國電力構成中占42%，2014年減少到33%，2015年則減少到25%，之后再遭“腰斬”，到2017年只剩下7%。2018年1月，英國境內只剩8個燃煤電站，該國政府計劃年內再關閉其中1個。

核電占比一路攀升

從時間上看，1980年向前承接了英國鞏固空氣質量治理成果和完善立法階段，向后則開啟了電力來源多元化和發展低碳經濟的新階段。上世紀60到80年代也是煤炭替代能源異軍突起的時期。

北海油田的開發，為英國經濟提供了大量石油和天然氣，有力地推動了國民經濟的轉型；一批核電站接連完工和并網發電，為英國提供了穩定而清潔的能源，核電在電力構成中的占比一路攀升，目前占了總量的近1/4。

另一方面，傳統的燃煤電站受到越來越嚴格的管控，運行成本越來越高。而以風能、生物質等為代表的可再生能源則蓬勃發展，成本越來越低，社會接受度越來越高，進一步壓縮了煤電的比例。以2016年英國海上風電競價為例，風電價格已經降到了每度電0.5元人民幣，未來仍有降價空間。

“碳交易地板價”讓煤電無優勢

造成煤電與天然氣、可再生能源發電此消彼長的重要原因還有名為“碳交易地板價”的制度設計。英國是全球首個推出“碳交易地板價”的國家。所謂“碳交易地板價”就是碳交易具有價格下限，即最低保證價格，一旦按照市場規律形成的碳價達不到設定的“地板價”，英國政府就通過增加稅收來彌補差額。英國政府希望利用價格機制減少碳交易中的價格動蕩，提高減排投資收益預期。在此機制導向下，煤電的稅收更加沉重。

英國自2015年起實施這一定價機制，一直實施到2022年，把英國國內碳交易價格最低價提高到18英鎊/噸，而同期歐盟碳交易市場價格未超過6英鎊/噸。“碳交易地板價”可被視為壓在煤電身上的“最后一根稻草”，使煤電長期以來的價格優勢在能源市場上逐漸失去競爭性。

最大煤電站發電將不再燒煤

位于北約克郡的德拉克斯電站近些年來的做法，為我們理解英國煤電的衰落提供了一個很好的微觀視角。該電站供應了全英6%到8%的電量，最大日燃煤能力為3.6萬噸，是英國最大的二氧化碳排放源。裝機容量如此巨大的火電廠，燃料清單上的煤炭卻越來越少。2011年，該電站消耗了910萬噸煤炭，2016年煤炭使用量減少到270萬噸，而且主要從哥倫比亞進口，因為英國本土的煤炭產量逐年銳減。

為降低成本、減少污染和減排，德拉克斯電站決定嘗試用生物質材料等替代煤炭。2004年，該電站首次試燒生物質材料（1.4萬噸柳木），之后生物質材料的消耗越來越大。目前電站使用的生物質材料包括木材顆粒、向日葵顆粒、花生殼和油菜籽粕等。經過監測和試驗證明石油焦發電（石油煉制過程中形成的固態副產品，品質接近于無煙煤）對環境無顯著負面影響后，該電站從2008年起每年燃燒30萬噸石油焦，和生物質材料一起混燒。

2009年6月，英國能源與氣候變化大臣艾德·米利班德宣布，計劃讓英國所有的燃煤電站使用碳捕捉及封存（CCS）技術，不達標的電站要關門停業。德拉克斯電站本來入圍了政府的資助名單，但之后幾年中的各種不確定性使碳捕獲和儲存項目蒙上陰影，最后英國政府撤回了對CSS項目的潛在財政支持，這一結果讓德拉克斯電站等燃煤使用大戶更加堅定地投入生物質能源的懷抱。

2012年9月，德拉克斯集團宣布改裝電站6個大型機組中的3個，專門燃燒生物質材料。3個機組燃燒的生物質總量一舉占據了全國消耗總量的八成以上，為此需要從加拿大和美國大量進口。每周有16列火車將2萬噸生物質顆粒卸載到電站，被磨碎后送入鍋爐燃燒發電。改裝后的德拉克斯電站有70%的電力來自生物質材料，碳排放量比燒煤減少了80%以上。

為了使未來的電力供應更清潔和可持續，德拉克斯電站目前正在進行更大的改造工程：將剩下的3個大型燃煤機組中的1個轉換成燃燒生物質的機組，預計在2018年內完成轉換工程；另兩個大型燃煤機組將轉換成燃燒天然氣的機組，以后德拉克斯電站就徹底告別煤炭了。為增強電力調峰能力，德拉克斯電站還有計劃建設儲電站。

3天“零煤”發電全國運轉如常

煤電在英國能源構成中日趨式微，從2016年開始變得更加明顯。英國國家電網的監控系統顯示，2016年5月9日深夜至次日凌晨，有幾個小時的時間，英國電力系統中來自煤炭的電量下降至零。5月12日這種情況再次持續了約有半天，這種情況白19世紀末煤電啟用以來尚屬首次，能源界普遍將這一事件視為英國能源領域的一個歷史轉折點。

2017年4月21日，英國首次有一整天沒有使用煤電。2018年4月21日到24日，記錄再次被打破，全英國整整有3天沒有使用煤電。根據英國國家電網公布的數據，這3天中，全英國的電力主要靠天然氣、風能、核能、生物質材料、太陽能和進口電力等維持。而根據英國氣候政策網站“碳簡報”（Carbonbrief）公布的信息，英國2017年的二氧化碳排放量，已經降低到和1890年持平的水準，英國取得這一減排成果顯然離不開對煤電的大力削減。 值得注意的是，所謂英國“關閉所有煤礦”和“告別煤炭時代”之類的說法是不準確的，要用動態和全面的眼光來看待英國煤電的變化。英國2015年關閉了最后一座深井煤礦，但至今仍有部分露天煤礦在作業（主要在蘇格蘭境內），即使煤電用煤大量減少，但化肥、涂料、塑料和藥品行業仍然需要煤炭作原料。

英國只是“脫煤”隊伍中的一員，加拿大環境部2016年稱要在2030年前逐步淘汰煤電，2017年核電大國法國宣布2021年前關閉燃煤電站，荷蘭也宣布2030年前全面關閉燃煤電站。煤電逐漸“下線”可被視為一種趨勢。但作為全球現代煤電的發端之地和主要經濟體，英國的表現無疑更加直接和富有戲劇性。