煉化企業燃煤自備電廠轉型發展思考

李善濤

（中國石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海200540）

我國曾經是個電力資源較為短缺的國家，改革開放以來，隨著經濟的高速發展，電力的供需矛盾進一步激化，政府“獨家辦電”的壟斷體制弊端日益顯現。20世紀70年代，中央政府開始出臺政策鼓勵“多家辦電”，支持電力市場形成多元化投資主體。各地高耗能企業紛紛建設自備電廠，解決公有電網電力供應不足的問題。進入21世紀自備電廠更是呈現出快速增長態勢。

由于我國能源資源的特點為“富煤、缺油、少氣”，除了部分鋼鐵、水泥企業根據自身生產工藝特點，利用高爐、轉爐、窯爐的余熱、余壓和尾氣開展資源綜合利用，建設燃氣自備電廠以外，絕大部分自備電廠均為燃煤自備電廠。

煉化企業作為傳統意義上的用熱、用電大戶，自備電廠是伴隨煉化企業發展同步配套建設、運營的熱電聯產機組，業務主要是按照“保證供熱，多發創效”方式供熱發電，在煉化主業的安全平穩生產、降本增效、節能減排等方面發揮了重要作用，為煉油化工裝置運行提供了可靠的能源動力支撐和安全保障，創造了良好的經濟效益。

1 燃煤自備電站面臨的主要問題

煉化企業自備電廠在蓬勃發展的同時，其弊端和風險也隨之逐步暴露。由于前些年我國對自備電廠規劃和運營缺乏相應的政策法規，后續的監督審查也存在較多漏洞，客觀上“縱容”了自備電廠的“無序繁殖”和“野蠻生長”。雖然絕大部分自備電廠政策合規，但也面臨越來越大的政策與法律上“一刀切”的風險。

結合近年來的國家政策，環保重點地區為京津冀、長三角、珠三角和汾渭平原等區域，相關國家政策中對環保重點區域的定義為：（1）國務院2012年12月5日發布的《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》明確“京津冀、長三角、珠三角區域與山東城市群為符合型污染嚴重區”；（2）國務院2014年6月7日印發的《能源發展戰略行動計劃2014—2020》中關于“降低煤炭消費比重”中對于重點區域的描述為“削減京津冀魯、長三角和珠三角等區域煤炭消費總量”，“到2020年，京津冀魯四省市煤炭消費比2012年凈削減100 Mt，長三角和珠三角地區煤炭消費總量負增長”；（3）國務院2018年6月27日印發的《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中重點區域為“京津冀及周邊地區、長三角地區、汾渭平原等區域”。

涉及到的有燃煤自備電廠的煉化企業共有17家，大型煉化企業有中國石油化工股份有限公司（以下簡稱中國石化）旗下的天津分公司、齊魯分公司、青島煉化分公司、金陵分公司、揚子石化有限責任公司、高橋分公司、上海石油化工股份有限公司（以下簡稱上海石化）、鎮海煉化分公司、廣州分公司、茂名分公司等，幾乎包含了中國石化所有的大型煉化一體化企業。環保重點區域內的煉化企業，特別是京津冀、長三角和珠三角區域內的企業，地處我國經濟最為發達的東部沿海地區，這也是需求最為旺盛的地區，有極大的區位優勢。同時，也是重點發展煉化能力的區域，該區域內的煉化企業裝置結構完善，技術水平先進，配套設施齊全，煉化科研和工程支撐能力較強，物流體系完整，運轉高效。

近幾年，隨著我國能源結構調整力度的不斷加大和環保整治要求的不斷提高，國家對燃煤電廠，特別是針對燃煤自備電廠方面的產業政策持續收緊，在環保超低排放治理、提高機組能效水平、煤炭消費總量控制、機組超期服役期關停、交叉補貼收取等方面提出明確要求，環保重點區域內的煉化企業的燃煤自備電廠面臨前所未有的生存挑戰和發展困境，這也直接影響到主業未來的可持續發展。因此，依據國家產業政策調整趨勢，積極研究破解煉化企業燃煤自備電廠轉型發展難題成為目前亟待解決的重大問題。

1.1 節能環保運行水平亟待提高

（1）環保約束不斷加碼

環保政策對燃煤電廠的約束不斷加碼。2015年，我國繼2013年發布“大氣十條”后發布“水十條”；2016年，“土十條”發布；2017年，全國碳交易市場啟動；2018年，新《環境保護法》實施，環保稅開始啟動征收。期間，生態環境部實施了多次環保督查及“藍天保衛戰”。

燃煤電廠的主要污染物來自于其燃料——煤。大氣污染物排放主要來源于煤燃燒產生的煙氣，包括煙塵、二氧化硫、氮氧化物，固體廢物主要來源于煤燃燒的殘余粉煤灰。

在大氣污染物排放方面，2015年12月2日，國務院召開第114次常務會議，決定在2020年前全面實施燃煤電廠超低排放，東、中部地區要提前至2017—2018年達標，大幅降低污染排放，這次會議第一次明確提出了超低排放的標準要求，我國的燃煤電廠大氣污染物的排放標準在短短3年內提高了3個臺階，從煙塵≤20mg／m3、二氧化硫≤100 mg／m3、氮氧化物≤200 mg／m3，提高到煙塵≤20mg／m3、二氧化硫≤50 mg／m3、氮氧化物≤100 mg／m3，再到目前全世界最先進的煙塵≤5（改造機組為10）mg／m3、二氧化硫≤35 mg／m3和氮氧化物≤50 mg／m3的超低排放標準。

在固體物料方面，國家在煤炭、粉煤灰的處理、存貯和轉運等方面均提出了相關政策和標準上的要求，煤炭堆場全密閉改造、灰場回水綜合利用和防滲處理等等。煉化企業的自備電廠在國家不斷加碼的環保政策要求下，頻頻進行環保改造，甚至出現了上一輪環保改造剛剛穩定運行不到一年，又面臨排放標準提高，必須再次進行改造的境地，既造成資金上的浪費，又使基層始終處于邊生產邊基建的緊張狀態，給生產安全、環保達標帶來極大的隱患。

（2）能效水平差距巨大

2017年12月29日發布并于2019年1月1日正式執行的《熱電聯產單位產品能源消耗限額》（GB 35574—2017），明確規定新建和在役熱電聯產的供電煤耗和綜合供熱煤耗的要求，其中在役熱電聯產機組必須達到的Ⅲ級能耗限額門檻值 （供 電 煤 耗 ≤ 310 g／kWh，供 熱 煤 耗≤42.5 kg／GJ）。對比2107年中國石化環保重點區域煉化企業自備電廠的運行統計數據，在供熱煤耗上這些自備電廠基本達到國家標準的要求，但在供電煤耗上差距巨大，僅有7家自備電廠低于Ⅲ級能耗限額。供電煤耗不達標有被國家定義為落后產能的風險，如果不進行節能改造，在將來的供給側結構性改革的大潮中，面臨極大的政策關停的窘境。

1.2 政府逐年削減煤炭消費

作為中國最豐富的資源之一，煤炭提供了中國能源的絕大部分，同時也是霧霾形成的重大成因。根據報告《煤炭使用對中國大氣污染的貢獻》的數據，2012年中國煤炭使用對空氣PM2.5年均濃度的貢獻為50%～60%。

2018年6月國務院頒布的《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》中對于環保重點區域煤炭總量削減的要求較國務院2014年頒布的《能源發展戰略行動計劃2014—2020》有明顯的加碼。以上海石化為例，根據上海市政府《上海市污染防治攻堅戰——減煤專項行動實施方案》的要求，2018—2020年上海石化的用煤指標分別為2 500，2 400，2 000 kt／a（含石油焦，按熱值換算，500 kt原煤換算約為300 kt石油焦），降幅達20%，遠高于國家5%的要求。

雖然去煤化的確可以從源頭解決霧霾的成因，但作為中國資源的一種主體消費能源，去煤化在可見的未來還難以實現。煤炭的清潔化利用，可能更貼近中國治霾的現實。

此外，對于煉化企業而言，環保重點區域的政府環保部門對于石油焦的定性也需要我們盡早未雨綢繆。一是將石油焦消費總量按發熱量折算納入煤炭消費總量；二是將硫質量分數高于一定限值（一般5%～6%）的石油焦定義成危廢，禁止作為循環流化床（CFB）鍋爐的燃料。石油焦是目前煉化企業對原油重油組分進行加工的常見副產品，是原油加工的必然產物（上海石化近3年的原油加工量約為 15.5 Mt／a，石油焦產量約500 kt／a），煉化企業對于石油焦的處置方式一般是作為CFB鍋爐的燃料燃用或者對外銷售。無論哪一種處置方式，環保部門的定性一旦變為政策實施，影響極大，煉化企業必須提前考慮。

1.3 超期服役機組延壽舉步維艱

國家能源局在2016年12月8日發布的《國家能源局關于加強發電企業許可監督管理有關事項的通知》中規定：要求加強超期服役機組許可監管，明確了發電機組延續運行的延壽改造、安全評估等要求。使用年限超過30年或累計運行時間超過2×104h的機組都應淘汰關停或經延壽許可后才能繼續運行。

以上海石化為例，自備電廠現有的“七爐七機”中，1～4號爐（410 t／h煤粉爐）建成投運時間為1991—1994年，將在2021—2024年達到設計壽命。在環保重點區域開展機組服役期滿延壽運行或實施替代改造的難度很大，江蘇省政府已明確禁止中國石化儀征化纖股份有限公司和中國石化揚子石油化工有限公司的7臺超期服役機組進行延壽，實施替代改造也只能選擇背壓機組而且必須由自備電廠改為公用電廠，這勢必會大幅降低機組的發電能力，對于煉化企業主業裝置的生產穩定和成本控制造成不利影響。

1.4 規范自備電廠運營史上最嚴

2015年11月，國家發展改革委員會發布《關于加強和規范自備電廠監督管理的指導意見》，首次專門針對燃煤自備電廠制定政策。隨著國家供給側結構性改革的推進，對于燃煤自備電廠的產業政策也日益趨緊。2018年3月22日，國家發展改革委員會辦公廳下發《燃煤自備電廠規范建設和運行專項治理方案（征求意見稿）》，對燃煤自備電廠的建設和治理等提出了24條意見，堪稱史上最嚴整治政策，其中包括：

（1）京津冀、長三角、珠三角等地區禁止新建燃煤自備電廠，其他區域原則上不再新（擴）建燃煤自備電廠項目；

（2）嚴禁依托燃煤自備電廠建設增量配電網、局域網、微電網或專用供電線路；

（3）引導燃煤自備電廠依法依規轉為公用電廠，逐步將已有燃煤自備電廠并軌到規范的管理體系中來；

（4）以省為單位核定政策性交叉補貼水平，擁有燃煤自備電廠的企業必須與其他工商業電力用戶一樣承擔政策性交叉補貼；

（5）擴大清潔能源消納，實現清潔能源替代燃煤自備電廠發電；

（6）嚴格執行環保、能耗、安全、技術等法律法規和產業政策要求，依法依規淘汰和關停300 MW以下燃煤自備機組。

雖然中國石化大部分自備電廠屬于煉化主業裝置配套供熱、供電設施，并不是僅為了降低購電成本建設的自備電廠（不是國家產業政策規范治理落后產能、高耗能企業自備電廠的主要目標），而且在燃煤鍋爐超低排放治理等方面一直走在行業前列，但隨著國家陸續出臺的自備電廠監管政策進一步收緊，規范、監管和推動自備電廠公用化發展方向逐步明確，煉化企業自備電廠同樣受到這些政策的制約和影響，新建和改擴建燃煤機組受到極大限制。

1.5 交叉補貼極大壓縮利潤空間

（1）繳納政策性交叉補貼

根據國家規定，電價實行分類定價。電價一般分為居民生活、農業生產、工商業及其他三類。從供電成本看，處于高電壓等級的工商業用電，低于處于電網末端的低電壓等級的居民和農業用戶用電。但從用電價格看，工商業及其他電價最高，農業電價最低，工商業用電價格實際上承擔了居民和農業用電的部分成本，這部分分擔成本即為“政策性交叉補貼”。

自備電廠不從電網購電，其自發自用電量沒有承擔對居民、農業用戶的“政策性交叉補貼”。為解決這一問題，國家明確自備電廠企業應按自用電量繳納政策性交叉補貼。以上海石化和齊魯分公司為例，供電完全成本分別為 0.380，0.477元／kWh，加上“政策性交叉補貼”將達到0.483，0.578 6元／kWh；按照年供電量 3 311.19，2 374.12 GWh計算，減利高達 3.36億元和2.45億元。

（2）消納可再生能源電力配額

國家發展改革委員會在2018年10月下發了《可再生能源電力配額及考核辦法（征求意見稿）》，可再生能源電力配額是指根據國家可再生能源發展目標和能源發展規劃，對各省級行政區域全社會用電量規定的最低的可再生能源電力消費比重指標。而根據考核辦法的內容，“擁有燃煤自備發電機組的企業承擔的配額指標應高于所在省級區域的配額指標”。以上海為例，2018年的配額為30%，2020年增加至31.5%，這意味著上海石化全年用電量的30%以上必須為從電網導入的可再生能源電力，這將極大地壓縮自備電廠的發電量及自發電的效益。

2 自備電廠在煉化生產鏈中的作用

2.1 自備電廠是構建煉化企業安全防火墻的必要基礎

熱力和電力是煉化生產所必需的重要能源，熱電業務與煉化主業相輔相成，是密不可分的一個整體。煉化企業的自備電廠并不是僅僅為降低供電成本建設的機組，更是石油石化行業煉化裝置的重要組成部分，其系統供熱、供電功能，承擔著整個石油煉化行業的安全運行保障和能源動力支撐任務。煉化企業對供熱、供電的可靠性、連續性和安全性要求很高，自備電廠蒸汽動力的保障作用不可替代，重要性遠遠超過供電的經濟性效益。

從安全生產和發展戰略考慮，大型煉化企業必須要擁有自主可控的多個冗余動力源，不能簡單理解為只要有供電和供汽設施，就能安全穩定生產。完全依賴外部企業供能，可能導致生產經營出現重大問題，意外供電、供熱中斷都可能造成裝置非計劃停機，造成中毒、爆炸、火災，大氣污染等重特大事故。擁有熱電聯產自備機組，能保證化工生產始終處于安全可控狀態，主業裝置生產運行的可靠性要提高很多。

2.2 自備電廠是實現煉化企業穩定運行的堅實保障

電力保障的穩定性和電力故障后的快速恢復，對保障煉化企業能源生產有重要意義。自備熱電機組和企業電網是保障主業長周期安全生產的根基和命脈。過度依賴外部供能將對煉化企業能源生產帶來巨大隱患，確保擁有足夠的熱電機組容量和企業電網，是煉化企業抵御外部風險的最佳手段。煉化企業是電力負荷中的一、二級負荷，但從目前生產運行實際情況來看，其供電重要性并不在國家電網公司重點考慮范圍內。

2.3 自備電廠是打造一流煉化企業的重要力量

電力是能源的核心，是連接傳統能源和新能源的橋梁，也是電動革命的基礎，充沛穩定的熱力和電力市場是煉化企業的優勢，也是發電集團和電網公司覬覦的重點目標。煉化企業要實現建設基業長青的世界一流能源化工企業目標，同樣需要有一流的電力業務板塊進行支持，從電力裝備、運行管理、人員隊伍等方面提供強大的、源源不絕的動力支撐。

3 煉化企業燃煤自備電廠轉型發展的思考和建議

經過近30年的發展，煉化企業自備電廠已經從20世紀70—80年代的“煉化企業生產規模不斷擴大的熱電需求同自備電廠生產能力不足之間的矛盾”轉變為“建設綠色城市型煉化企業不斷提高的節能環保要求同目前自備電廠生產不匹配不適應之間的矛盾”，自備電廠也從“從無到有數量擴張的做大”轉變為“從有到優提質增效的做優”，發展進入轉方式、調結構、換動力的關鍵時期，熱電生產供需多元化格局越來越清晰，熱電生產結構低碳化趨勢越來越明顯，熱電生產系統智能化特征越來越突出。

3.1 調整能源結構，建設綠色節能合規的自備電廠

（1）積極建設高參數、大容量、低能耗、低排放高效再熱深度背壓燃煤熱電聯產機組

國家發展改革委員會在《優化煤電產業結構實施等容量替代規劃建設煤電項目暫行辦法》（征求意見稿）規定：

①等容量替代是指淘汰關停落后煤電機組按照容量規模等量替代原則規劃新建煤電項目。等容量替代是煤電行業供給側改革的重要措施，是實現煤電產業創新發展，煤電技術升級換代、能效提升的重要手段。

②采用等容量替代方式規劃新建煤電項目應選擇高參數、大容量、低能耗、低排放高效機組，應符合規劃、能效、環保等產業政策。新建燃煤熱電項目要優先考慮建設背壓式熱電聯產機組滿足供熱需求。

熱電聯產是國內外公認的節能減排有效措施，我國過去、未來均積極提倡、鼓勵、發展熱電聯產，但相應的環保和能效要求不斷提高。與常規非再熱高背壓熱電機組相比，高效再熱深度背壓熱電機組主要優點是發電能力大，不僅可以最大限度彌補背壓機組相對凝汽機組發電能力低的劣勢，而且仍能體現背壓機組供電煤耗低的優勢。這給自備電廠的運行帶來極大的靈活性，可以做到宜電則電、宜汽則汽。更為重要的是與國內和國際燃煤機組相比，其在能耗和環保指標上處于一流水平。

國內新建機組和國際先進水平比較見表1。

表1 國內新建機組和國際先進水平比較

（2）同步建設天然氣熱電聯產機組

從世界范圍來看，發達國家的大型煉化企業的用熱用電絕大部分是由天然氣熱電聯產機組供應的，這和我國煉化企業采用燃煤熱電聯產機組有很大的差異，這也是與國際、國內能源消費和生產格局相匹配的。因此，同步建設天然氣熱電聯產機組既是大勢所趨，也是煉化企業自身發展的需要。燃煤背壓機組投運后，由于完全“以熱定電”，發電量大幅減少，建設燃氣-蒸汽聯合循環機組，可以在增加熱源供應的同時可以減少受電，可顯著提高煉化企業熱電保供的安全性。經測算，在目前的天然氣價格下，天然氣的發電成本略低于目前的外購電成本（約是外購電成本的90%）。

可以預見的是，在今后一段時期內，環保重點區域煉化企業自備電廠的發展模式是“燃煤背壓熱電聯產機組+天然氣熱電聯產機組”的雙燃料方案，滿足“減煤量、減排量、減容量”的政府要求，實現“煉化企業生產的基礎熱負荷由燃煤背壓熱電聯產機組用‘以熱定電’的方式擔負，熱電調峰和事故處理由燃氣熱電聯產機組擔負，供電負荷不足部分由外購電補充”。

3.2 主動探索布局氫能相關應用

隨著加工重劣質原油和含硫原油數量的增長，以及清潔燃料標準不斷趨嚴，對渣油和重質燃料油轉化、產品精制的需求增加，以加氫為代表的主要煉油工藝氫氣的用量大幅度增長。中國石化在制氫工藝上是有一定的技術儲備的，我國第一套供氫、供汽和發電的IGCC裝置——福建聯合石化一體化IGCC裝置已成功運行近10年，茂名分公司擁有國內單套最大的2×105m3／h煤制氫裝置，寧波工程公司擁有自主知識產權的“東方爐”煤制氫工藝包，這些為在未來布局氫能相關產業奠定了基礎。

環保重點區域煉化企業自備電廠在煤炭和石油焦消費總量上受到嚴格的限制，但是換一種思路，這種多碳燃料最佳應用方式就是變成氫。一方面，隨著我國成品油升級，各種加氫工藝應用越來越廣，煤和石油焦制氫相比天然氣、干氣和輕油制氫具有成本優勢，可以顯著降低煉化企業的生產成本；另一方面，替代出來的煉廠石腦油、干氣、天然氣等原料用于生產經濟效益更高的石化產品。

自備電廠應積極轉型發展，探索“煤和石油焦氣化+燃氣熱電聯產機組”的IGCC技術路線。

3.3 加強企地聯合，攜手合資合作，實現共贏發展

在目前政策環境下，煉化企業自備電廠單獨拓展熱電業務已非常困難，迫切需要通過融入地方來增加發展新動能，進入行業來增強發展新活力，推動產業化來真正實現可持續有效益發展。要實現高質量發展，必須聚焦價值引領、經營目標，對標行業一流，推進提質增效、規模創效。但就目前來看，煉化企業自備電廠的熱電業務發展規模還不夠，創效能力和水平還有待提升，需要進一步完善提質增效運行機制，推動從傳統能源企業生產者向綠色能源踐行者轉變，從能源單一生產商、供應商向能源服務綜合商轉變。

煉化企業自備電廠一方面要主動出擊建立企地協商平臺，積極爭取地方政府支持，將自備電廠列入地方熱電聯產工業供熱及民用供熱規劃，并明確熱源地位、熱負荷分配額度以及未來民用供熱管網建設計劃安排，接帶地方工業園區工業蒸汽和區域民用采暖負荷，有效拓展企業生存發展空間；另一方面是建立企企合作平臺，充分利用煉化企業自備電網資源與地方供電公司合資成立區域銷售電公司，利益共享，將自備電網的規劃發展納入地方電網長遠規劃，實現央企強強聯合，拓展熱電新業務，實現共同發展。

4 結語

煉化企業自備電廠應緊緊圍繞“保障主業安全運行”這個中心任務，準確把握能源發展大趨勢，立足當前、著眼長遠，集中力量攻克合規性、可靠性、經濟性等方面亟待解決的問題，打造清潔高效的綜合能源供給體系，為主業提供平穩健康可持續發展的強大動力支持。