碳排放視角下電力投資與技術改造策略探析

張俊健

一、引言

我國電力行業在過去幾十年間發展迅速，從電力供不應求到形成多種發電方式并存的堅強電力系統。雖然我國當前產業和居民用電都能得到保障，供電可靠性相比過去顯著提高，但發電結構中火電過高的現狀依然存在。在中國不斷推行碳減排的背景下，火電企業的發展必將面臨挑戰，而風電和光伏等新能源發電企業或能迎來發展的契機。本文通過分析碳減排對電力行業的影響，為電力企業的發展提供應對策略，希望能促進電力企業在碳減排背景下的發展。

二、電力產業發展現狀

進入21世紀以來，我國電力建設進入了黃金發展期。2018年，我國火電、水電、風電和核電發電量分別為49794.7億千瓦時、11027.5億千瓦時、3253.2億千瓦時和2943.6 億千瓦時，占全國發電量的比重分別為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。雖然當前我國發電裝機基本能夠滿足電網穩定運行的要求，但當前我國發電結構還有進一步優化的空間。

在當前碳減排的背景下，火電企業的生產面臨較大的環境壓力。我國火電發展時間較長，也是電力系統長期以來的主要能源。部分老舊機組單機容量小，污染物排放量高，對環境的沖擊大。這一類小機組在當前環境壓力下或將被淘汰。當前，單位裝機600MW 和1000MW的大型發電機組不斷建成。相比小機組，大機組發電煤耗更低，碳排放量更低。采用大機組替代小機組將成為未來碳排放背景下的主要發展趨勢。

拆除小機組并建設大型發電機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較大，部分小機組可能遠沒有達到需要淘汰的年限。此時將小機組退出運行會導致前期的大量投資浪費，給發電企業帶來不小的生產經營壓力。與重建發電機組相比，對老舊發電機組進行技術改造同時兼顧了企業效益和環境目標。通過對老舊機組加裝環保處理裝置或對該裝置進行更換，使得發電企業能夠達到碳排放量的要求，通過追加部分投資的方式維持了企業的正常運行，一定程度上比拆除重建的方式更有優勢。

作為清潔高效的發電方式，風電和光伏近年來取得了較大的發展。長期以來，受到技術水平和制造水平的限制，我國的風電和光伏的制造成本一直處于較高水平。與傳統的火電技術相比，風電和光伏在市場中不存在競爭優勢。此外，高昂的運行和維護成本一定程度上也限制了新能源產業的發展。與投資火電相比，過去投資風電和光伏不僅效益差，而且經營風險相對較高。近年來，隨著多項新能源技術的突破，風機和光伏設備的制造成本不斷下降，使新能源電站的大規模建設成為可能。在風電和光伏發展早期，國家通過補貼等優惠政策促進新能源產業的發展。近年來，隨著風機和光伏設備生產技術的提高和企業管理經驗的積累，新能源企業逐漸能夠與傳統能源共同發展。在生產成本下降導致風電和光伏企業經營狀況改善的情況下，新能源產業的優勢逐漸凸顯。眾所周知火電廠具有明顯的規模經濟效應，設備價格高昂，盈虧平衡點相對較高，一般由資金雄厚的大型企業投資建設和運行。而新能源電站不同，風電和光伏電站的規模可以很大，也可以較小，在一定程度上降低了電站投資建設的難度，使得中小型企業投資電力建設成為可能。在當前碳減排的背景下，風電和光伏憑借其較低碳排放甚至零排放的優勢，在未來或將迎來發展的機遇期。

三、碳減排背景下的電力投資

針對當前我國發電結構以火電為主的現狀，碳減排對電力投資的影響如下:

(一)風電和光伏等新能源產業投資加大

由于新能源產業具有超低碳排放的優勢，未來新能源投資會受到越來越多發電企業的青睞。同時部分傳統發電企業為完成碳減排目標，也將開始投資于新能源發電產業。

(二)火電等傳統發電投資增速放緩

受到我國當前電力投資增速過快和環境壓力的雙重影響，未來火電等傳統能源的增速或將會減緩。近年來火電企業年利用小時數不斷降低，反映出我國當前火電投資過快的現狀。在當前碳排放的影響下，未來火電建設投資將不再能繼續保持高速增長。

(三)儲能設備投資加大

隨著新能源發電等間歇性能源不斷并入電網，電力的穩定性受到極大挑戰。同時，隨著智能電網建設的加快，儲能設備作為維持電網穩定運行的關鍵設備必將得到大規模建設。儲能投資的加大也將成為碳減排背景下智能電網發展的一個主要特征。

(四)信息技術投資加大

隨著我國電力行業的智能化建設，未來我國電力行業從電廠到電網的智能化特征將會更加明顯。通過建設大型的統一電力系統智能管理系統，能夠將電力系統各個節點的信息進行匯總，為實時監控系統運行提供了方便，也進一步增強了系統可靠性和安全性。隨著電力系統大數據平臺的建設，未來或將形成基于云數據平臺的電力系統智能檢測和診斷平臺，降低了電力行業工作人員的工作強度，也提高了電力企業的管理水平。大規模新能源和間歇能源并網以及儲能設施的建設對電網的安全提出了不小的挑戰。維護多種能源接入下的大電網穩定運行也需要大規模數據分析的支持。此外，隨著未來環境目標成為電力企業運行的主要目標之一，電力企業需要對運行中的經濟目標、質量目標、環境目標的多種目標的完成情況進行考核，僅依靠工作人員顯然會極大增加工作強度，大型信息和計算機平臺的輔助就顯得尤為重要。為實現智能電網和智慧電廠的建設，大型數據庫、高速通信線路和先進傳感控制設備都是不可或缺的。未來隨著電力系統大規模的智能化建設，信息投資的增速將會較快，從而加快堅強智能電網的形成。

四、碳減排背景下技術改造策略

在碳減排背景下，火電企業加快老舊設備的技術改造以滿足環保要求將成為企業面臨的主要難題之一。

(一)提高機組運行效率

當前發電企業的老舊設備大多煤耗較高，通過對設備進行技術改造，一定程度上能夠降低發電設備的煤耗，從而間接地控制機組的碳排放量。老舊機組的部分設備老化較為嚴重，鍋爐內部的水垢影響熱的傳導從而降低了設備的運行效率。通過對老舊設備進行更換能夠大幅提高鍋爐的運轉效率，從而降低發電機組的煤耗。

(二)加裝和改造煙氣處理裝置

通過對老舊設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，同時也降低了其他污染物的排放。在過去大多數火電企業對環保裝置的建設不夠重視，對環境造成了一定的影響。在當前碳減排的背景下，不重視環保問題將無法完成企業的碳減排目標，需要購買大量的碳排放權，無形中增加了企業的成本和經營風險。因此，加裝和改造煙氣處理設備在未來一段時間會成為火電企業承擔社會責任和改善企業管理的重要方式。

(三)對技術改造進行技術經濟評價

通過對一項技術改造前后帶來的企業效益進行測算，分析該項技術改造措施的經濟可行性。進行技術經濟評價能避免技術改造的盲目性，避免由于盲目進行技術改造對企業造成損失，使得技術改造不但沒有改進企業的經營狀況反而使得經營狀況變差。

(四)對改造設備進行實時監控

技術改造后的設備能否有效降低碳排放量需要通過實際的排放量測算進行驗證。通過構建基于計算機和傳感器的碳排放監測設備，并安排專人值守，能夠更加有效地監測技改設備的運行效果，從而實現對碳排放量的有效控制。同時記錄設備運行的主要參數和碳排放相關數據，構建企業的碳排放數據庫，采用智能算法構建碳排放診斷模型，對設備當前碳排放狀況進行定期診斷，依靠計算機系統自動生成診斷報告，以便企業能夠及時了解設備的碳排放狀況，及時控制碳排放量的升高，從而為企業完成碳減排目標提供支持和保障。

五、小結

控制和降低碳排放量對我國可持續發展意義重大。電力行業作為主要的工業部門和碳排放的主要來源，承擔有較大的碳減排責任。本文通過分析我國當前電力工業的發展，針對我國電力結構中火電占比較高的現狀，分析了碳減排對當前我國電力投資的影響以及電力投資可能出現的新變化。同時，從發電企業設備技術改造的角度分析了應對碳減排的主要策略。