DQZHAN訊：王志軒：中國電力行業(yè)節(jié)能現(xiàn)狀及展望

導(dǎo)讀：從廣義上講，電力節(jié)能包括電力生產(chǎn)、傳輸和消費環(huán)節(jié)，在電力生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)包括可再生能源發(fā)電對節(jié)能的貢獻。由于我國《節(jié)約能源法》和《可再生能源法》分別對節(jié)約能源和可再生能源發(fā)展進行了規(guī)范，同時，基于我國能源以化石能源為主，電力以煤電為主的特點，本文所指的“電力行業(yè)節(jié)能”主要是指在化石燃料生產(chǎn)電能和通過公用電網(wǎng)傳輸電能過程中提高效率、降低消耗的情況。

電力節(jié)能進入新階段

1. 電力發(fā)展進入新階段

2015年，我國6000kW及以上電廠發(fā)電生產(chǎn)及供熱消耗原煤18.84億t，占國內(nèi)煤炭消費的49%。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會分析，2016年電力供應(yīng)的主要特點是：火電凈增裝機容量比2015年明顯減少，設(shè)備利用小時創(chuàng)1964年以來年度新低;水電投資連續(xù)4年下降，設(shè)備利用小時保持較高水平;風(fēng)電投資理性回落，東、中部地區(qū)凈增裝機占半數(shù);核電裝機及發(fā)電量快速增長，設(shè)備利用小時持續(xù)下降;跨區(qū)、跨省送電增速均同比提高;國內(nèi)電煤供需形勢由寬松轉(zhuǎn)為偏緊，發(fā)電用天然氣供應(yīng)總體平穩(wěn)。

截至2016年底，國內(nèi)全口徑發(fā)電裝機容量16.5億kW，全口徑發(fā)電量59897億kWh，分別為建國初期的881倍和1359倍。2016年發(fā)電設(shè)備利用小時3785h，比2015年降低203h。國內(nèi)裝機容量、發(fā)電量、電網(wǎng)規(guī)模都位列****，電力工業(yè)技術(shù)水平也進入了世界先進行列，我國在電力領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了由世界大國向世界強國的轉(zhuǎn)變，長期以來電力短缺的問題得到解決。

在發(fā)電裝機方面，2016年，國內(nèi)火電裝機10.5億kW、水電裝機3.3億kW、核電3364萬kW、并網(wǎng)風(fēng)電容量1.5億kW、并網(wǎng)太陽能發(fā)電7742萬kW。國內(nèi)水電、核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等非化石能源發(fā)電裝機占全部發(fā)電裝機的36.4%，比2005年提高12.1個百分點。2000—2015年中國發(fā)電總裝機容量及其增速變化見圖1。

在發(fā)電量方面，2016年，國內(nèi)火電發(fā)電量42886億kWh、水電11807億kWh、核電1714億kWh、風(fēng)電1856億kWh、太陽能發(fā)電395億kWh。國內(nèi)水電、核電、風(fēng)電、太陽能等非化石能源發(fā)電量占國內(nèi)發(fā)電總量的28.4%，比2005年提高10.2個百分點。2000—2016年中國發(fā)電總量及增速變化見圖2。

2. 電力節(jié)能法規(guī)政策提出新要求

2016年，新修訂的《節(jié)約能源法》規(guī)定“節(jié)約資源是我國的基本國策。國家實施節(jié)約與開發(fā)并舉、把節(jié)約放在首位的能源發(fā)展戰(zhàn)略”，明確了節(jié)能在電力及能源發(fā)展中的地位。長期以來，我國通過法律體系、五年規(guī)劃綱要體系、行政管理體系等途徑，采用強化準入條件、淘汰落后產(chǎn)能、能源消費總量控制、重點能源消耗單位管理、能耗限額控制、節(jié)能評估、清潔生產(chǎn)審核等手段，對電力行業(yè)節(jié)能工作提出了更高要求。一是在五年規(guī)劃上提出明確的節(jié)能及措施要求。如《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》(國發(fā)〔2012〕40號)要求，在“十二五”期間，火電供電煤耗由333gce/kWh下降到325gce/kWh;火電廠廠用電率由6.33%下降到6.2%。國務(wù)院及相關(guān)部委印發(fā)的《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》、《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》等對“十三五”電力節(jié)能都提出了新的目標性要求。二是通過國家標準對燃煤機組有強制性的單位電能能源消耗限額，如國家強制性要求《常規(guī)燃煤發(fā)電機組單位產(chǎn)品能源消耗限額》(GB21258—2013)。三是通過制定更嚴格的節(jié)能政策提高行業(yè)節(jié)能工作水平，如國家能源局《2017年能源工作指導(dǎo)意見》，提出2017年完成節(jié)能改造規(guī)模6000萬kW;《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》(發(fā)改能源〔2014〕2093號)提出深入淘汰落后產(chǎn)能、實施綜合節(jié)能改造、優(yōu)化電力運行調(diào)度方式等要求。四是行業(yè)自律水平進一步提高，制訂或修訂了《電力節(jié)能技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》(DL/T1052—2016)、《火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟指標計算方法》(DL/T904—2015)、《燃煤電廠能耗狀況評價技術(shù)規(guī)范》(DL/T255—2012)、《火力發(fā)電廠能量平衡導(dǎo)則》(DL/T606系列標準)等行業(yè)標準。

電力節(jié)能取得新成效

1. 電力節(jié)能措施有新突破

電力行業(yè)是能源轉(zhuǎn)換和加工行業(yè)，在化石能源向電能轉(zhuǎn)換過程中，雖然散失了一部分低品質(zhì)的熱能但換來的是高品質(zhì)的電能，即根據(jù)熱力學(xué)**定律，能量質(zhì)量的提高(由熱能變?yōu)殡娔?必然會帶來部分熱能的散失，發(fā)電轉(zhuǎn)換過程就是由量多的低品位能源換來量少的高品位電能的過程。在電能轉(zhuǎn)換過程中電廠通過廠用電方式消耗的能源則是電廠創(chuàng)造價值所消費的能源。對電廠節(jié)能評價，不能僅看消耗了多少發(fā)電能源，而更重要是要看產(chǎn)生了多少電能。單位發(fā)電能源產(chǎn)生的商品電能越多，說明電廠電能轉(zhuǎn)換效率越高，節(jié)能貢獻越大。在化石能源轉(zhuǎn)型電能過程中，通過熱電聯(lián)產(chǎn)方式對熱能梯級利用是提高能源效率的重要措施，電力系統(tǒng)一般將熱電聯(lián)產(chǎn)中利用的熱能也計算到電能轉(zhuǎn)換效率中。因此，正確評價電力行業(yè)的節(jié)能效果，主要體現(xiàn)在發(fā)電環(huán)節(jié)電能轉(zhuǎn)換效率以及輸電環(huán)節(jié)的電能損失率(線損)方面;另外，電網(wǎng)通過優(yōu)化電源調(diào)度和參與、支持電力需求側(cè)管理，對于電能生產(chǎn)端和消費側(cè)的提效和節(jié)約也發(fā)揮著不可替代的重要作用。

在發(fā)電環(huán)節(jié)，我國持續(xù)采用大容量、高參數(shù)機組，不斷進行現(xiàn)役機組節(jié)能技術(shù)改造。新建機組基本上是60萬kW及以上超超臨界參數(shù)的大機組，截至2016年年底，已投入運行的600℃、1000MW超超臨界機組達96臺，其發(fā)展速度、裝機容量和機組數(shù)量均居世界首位。尤其是2015年以來，火電二次再熱技術(shù)獲得重大突破，多臺超超臨界二次再熱機組投運，其中華能萊蕪電廠單機1000MW6號機組的設(shè)計參數(shù)為31MPa/600℃/620℃/620℃，半年試生產(chǎn)性能考核試驗的發(fā)電效率48.12%，發(fā)電煤耗255.29gce/kWh，供電煤耗為266.18gce/kWh，我國煤電機組效率再次刷新能效世界記錄。

熱電聯(lián)產(chǎn)機組比重不斷提高，并以供熱機組替代了大量的散燒供熱鍋爐。供熱機組的比例由2000年的13.3%提高至2015年的37.3%。不僅有效提高了電力自身的總體熱效率，對全社會節(jié)能減排也做出了貢獻。

以大機組替代小機組，煤電結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化?！笆晃濉睍r期以來累計關(guān)停小火電約1.1億kW，30萬kW及以上火電機組比例由1995年的27.8%提高至2015的年85.1%。汽輪機組容量等級變化情況見圖3。

劣質(zhì)煤清潔高效利用水平達到世界先進水平。目前約有近100臺30萬kW級的循環(huán)流化床(CFB)鍋爐投運，2013年我國自主研發(fā)的世界首臺單機容量*大的60萬kW的超臨界CFB鍋爐在四川白馬電廠投運，CFB鍋爐的效率和環(huán)保水平已達到世界先進和**水平。

在輸電環(huán)節(jié)，加強線損管理，降低線損率。國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司通過不斷深化線損管理，加強基礎(chǔ)管理，優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，加強技術(shù)改革力度，廣泛推廣節(jié)能型變壓器、金具、導(dǎo)線等節(jié)能裝備，廣泛采用無功補償、提高負荷功率因素、治理三相不平衡、控制電壓多級協(xié)調(diào)等節(jié)能運行優(yōu)化技術(shù)。

積極推進發(fā)電權(quán)交易，提高高效機組利用效率。通過開展關(guān)停機組指標替代和現(xiàn)役機組發(fā)電權(quán)交易，提高高效機組替代高能耗機組的電量比例。2015年國家電網(wǎng)公司完成發(fā)電權(quán)交易電量1131.54億kWh，實現(xiàn)節(jié)煤741萬tce。

另外，電網(wǎng)持續(xù)推進電力需求側(cè)管理工作。國家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司通過需求側(cè)管理，引導(dǎo)用戶節(jié)約電力電量，**平臺應(yīng)用，大力實施電能替代，僅2015年，兩個電網(wǎng)公司共節(jié)約電量142.7億kWh，節(jié)約電力327.3萬kW。

2. 電力節(jié)能取得新成效

通過結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)**、科學(xué)管理等多方面的措施，2016年，國內(nèi)6000kW及以上火電機組供電煤耗312gce/kWh，比1978年的471gce/kWh下降了159gce/kWh，降幅達到33.8%。1978—2016年火電供電煤耗下降情況見圖4。

由于中國火電長期以煤電為主，2015年火電發(fā)電量中92%為燃煤機組發(fā)電，因此火電廠平均效率基本上代表了燃煤電廠的平均效率。與世界其他主要燃煤發(fā)電國家平均效率相比，日本煤電機組效率*高，2014年達到43.3%，中國煤電發(fā)電效率目前僅略低于日本(我國2014年為40.6%，2016年提高至41.4%)，高于德國、美國等其他國家。在此特別指出的是，煤電的負荷對機組煤耗影響很大，如根據(jù)國標GB21258—2013，當負荷降低10%時，對煤耗影響在3~5gce/kWh。日本的核電機組帶基本負荷，燃煤機組帶基本負荷和中間負荷，燃油及燃氣機組帶中間負荷和尖峰負荷，抽水蓄能、部分氣電機組等帶尖峰負荷，實際上日本的大容量機組一般都是滿負荷發(fā)電，而我國30萬kW及以上機組多數(shù)負荷率在60%~75%。如考慮負荷因素對效率降低的作用，我國燃煤電廠的效率將與日本持平。部分國家煤電發(fā)電效率變化情況見圖5。

注：中國數(shù)據(jù)來自中電聯(lián)，印度數(shù)據(jù)來自ECOFYS，其他數(shù)據(jù)來自IEA數(shù)據(jù)折算。

在輸電方面，經(jīng)過多年的線路改造，國內(nèi)電網(wǎng)輸電線路損失率由1978年的9.64%下降至2011年的6.52%。因統(tǒng)計口徑發(fā)生變化，且長線路輸送電量比重不斷提高，2012年線損率為6.74%，2016年降至6.47%。

電力節(jié)能面臨的主要問題

1. 煤炭優(yōu)化利用力度有待提高

提高電煤比重對于改善大氣環(huán)境質(zhì)量和促進能源清潔化具有重大意義。從世界范圍看，我國電煤占煤炭消費量的比例遠低于國際平均值，美國電煤消費占煤炭消費的比重約91%、歐盟占82%、加拿大占78%、德國占86%、英國占73%、印度占70%、澳大利亞占91%，而我國約50%。

2. 高效機組難以發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢

由于經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)、電力需求不足、可再生能源發(fā)電不斷增長等因素，造成火電機組年利用小時數(shù)持續(xù)下降，大量煤電機組處于頻繁調(diào)峰狀態(tài)，負荷率普遍性降低，大容量高參數(shù)機組能耗低的特性發(fā)揮受限。如1000MW等級的超超臨界機組在50%負荷運行時，供電煤耗比額定負荷時增加約20gce/kWh。

3. 節(jié)能經(jīng)濟代價越來越高

經(jīng)過“十一五”和“十二五”期間大規(guī)模的節(jié)能技術(shù)改造，我國燃煤電廠供電煤耗已整體達到世界先進水平，現(xiàn)役煤電機組節(jié)能降耗的技術(shù)經(jīng)濟潛力充分挖掘。繼續(xù)降低能耗的空間很小，考慮年利用小時數(shù)下降、負荷率降低等因素，再繼續(xù)進行深度節(jié)能改造收回成本的周期越來越長。

4. 政策間不協(xié)調(diào)

能源法律、節(jié)能減排法律、可再生能源發(fā)展法律以及環(huán)保法律法規(guī)對電力企業(yè)低碳、環(huán)保、節(jié)能等要求存在交叉、矛盾、不合理等問題。由于節(jié)能、減碳、減常規(guī)污染物之間既互相促進，也有互相矛盾的情況，法律間協(xié)調(diào)不夠，直接影響到各種目標之間的不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致電源與電網(wǎng)不協(xié)調(diào)、可再生能源發(fā)電無序發(fā)展、煤電發(fā)展定位搖擺等問題，影響到節(jié)能、環(huán)保、減碳之間的協(xié)調(diào)。如過度環(huán)保會增加能耗，過度節(jié)能會增加水資源等消耗等。此外，強制性的能耗限額要求與排污權(quán)交易等市場機制在應(yīng)用上存在矛盾，節(jié)能調(diào)度與電力交易矛盾，減少棄風(fēng)棄水與煤電利用小時數(shù)下降造成能耗升高的矛盾等也不同程度存在。

5. 節(jié)能考核有待進一步完善

電力節(jié)能的監(jiān)測技術(shù)不規(guī)范、監(jiān)測能力不足、監(jiān)測成本也較高。如燃煤電廠的節(jié)能量一般是通過各種生產(chǎn)運行參數(shù)的監(jiān)測并通過物料平衡計算出來的，監(jiān)測、計算方法的不一致及各種運行工況的變化會造成計算結(jié)果的偏差。電力煤耗的數(shù)據(jù)主要依靠企業(yè)自行申報，權(quán)威性、準確性難以保證。節(jié)能考核體系和節(jié)能量計算方法尚未完全建立，相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標準滯后，使節(jié)能評價指標體系難以發(fā)揮應(yīng)有的作用。

6. 市場機制作用未有效發(fā)揮

節(jié)能對于促進企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高競爭力有重要意義。但當前煤電頻繁變化的經(jīng)營形勢嚴重影響了企業(yè)主動節(jié)能的積極性。且當前的節(jié)能工作主要是以計劃的方式給企業(yè)下達節(jié)能指標的形式，而合同能源管理、節(jié)能服務(wù)等市場機制尚未發(fā)揮有效作用。

電力節(jié)能工作展望

1. 電力“十三五”期間節(jié)能目標

《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》、《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》、《**實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》(環(huán)發(fā)〔2015〕164號)等文件對電力行業(yè)“十三五”節(jié)能工作目標提出了目標要求。

2. 電力“十三五”期間節(jié)能目標保障措施

一是能效限額標準進一步趨嚴。按照國務(wù)院常務(wù)會議要求，國家標準化委組織中國電力企業(yè)聯(lián)合會等單位對GB21258《常規(guī)燃煤發(fā)電機組單位產(chǎn)品能源消耗限額》進行了修訂，與2013版標準相比，不同類型現(xiàn)役機組能耗限定值下降3~11gce/kWh;新標準規(guī)定了新建60萬kW、100萬kW超超臨界機組，供電煤耗分別不高于283gce/kWh、279gce/kWh，比2013版標準分別降低了15gce/kWh、19gce/kWh;新標準對行業(yè)先進值進行了11~22gce/kWh的調(diào)整。

二是煤電轉(zhuǎn)型升級改造要求進一步提高。按照國務(wù)院要求，“十三五”期間，國內(nèi)將實施節(jié)能改造約3.4億kW，關(guān)停淘汰落后煤電機組2000萬kW，新建機組**達到世界**機組水平，熱電聯(lián)產(chǎn)機組比重進一步提高，煤電調(diào)峰能力進一步增強。

三是節(jié)能技術(shù)措施將發(fā)揮更大作用。“十三五”期間，60萬kW及以上容量超超臨界二次再熱煤電技術(shù)、超臨界流化床鍋爐技術(shù)、燃煤耦合生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)將應(yīng)用推廣，能量梯級利用改造、汽輪機通流改造、煙氣余熱深度利用改造、機組整體運行優(yōu)化等措施將發(fā)揮主流作用。

四是實現(xiàn)節(jié)能目標的難度越來越大。在煤耗方面，二次再熱機組雖然煤耗較低，但造價成本高;現(xiàn)有機組節(jié)能技術(shù)改造的難度越來越大。在電網(wǎng)線損方面，由于用電結(jié)構(gòu)變化、可再生能源上網(wǎng)、長距離輸電、小火電關(guān)停、結(jié)構(gòu)調(diào)整(**產(chǎn)業(yè)線損率相對較低，但用電量大幅度下降;第三產(chǎn)業(yè)用電量穩(wěn)步提高，但由于用電分散，線損率相對較高)、農(nóng)電體制改革等因素影響，電網(wǎng)線損率持續(xù)下降難度較大。

五是節(jié)能監(jiān)督檢查要求越來越嚴格?！笆濉逼陂g，政府有關(guān)部門將組織開展節(jié)能減排專項檢查，督促各項措施落實。強化節(jié)能執(zhí)法監(jiān)察，加強節(jié)能審查，強化事中事后監(jiān)管，加大對重點用能單位的執(zhí)法檢查力度，確保節(jié)能法律、法規(guī)、規(guī)章和強制性標準有效落實。

3. 面向未來，電力節(jié)能管理需要深度改革

在經(jīng)濟新常態(tài)、電力相對過剩、能源轉(zhuǎn)型、電力轉(zhuǎn)型、電能替代、電力市場化改革、污染物超低排放、碳市場建立、智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、電力節(jié)能達到世界先進水平等大背景下，電力發(fā)展中的新問題和新矛盾不斷顯現(xiàn)，電力節(jié)能工作面臨新的更為嚴峻的挑戰(zhàn)。如可再生源發(fā)電的快速增長與“三棄”(棄風(fēng)、棄光、棄水)問題與傳統(tǒng)化石能源發(fā)電的協(xié)調(diào)問題;燃煤機組高參數(shù)、大容量、清潔化趨勢與去煤化方向的協(xié)調(diào)問題;常規(guī)污染物超低排放控制與節(jié)能減碳、二次污染、水污染的協(xié)調(diào)問題;電力市場推進中能源商品屬性與大范圍資源優(yōu)化配置及分布式電源發(fā)展的協(xié)調(diào)問題;提高煤炭轉(zhuǎn)化為電能的比例和碳減排的協(xié)調(diào)問題;節(jié)能減排補貼和可再生能源補貼的協(xié)調(diào)問題;全社會節(jié)能、節(jié)電要求與電力智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)問題等，這些問題都與電力節(jié)能有密切關(guān)系。

如煤電在進行深度調(diào)峰時或者為了調(diào)峰的需要對煤電機組進行靈活性改造和熱電解耦改造后，雖然發(fā)電機組效率下降，單位發(fā)電煤耗要上升，單位發(fā)電污染物排放濃度有升高，但增加了可再生能源發(fā)電的消納量，減少了污染物的總排放量。再如，散煤轉(zhuǎn)化為電煤、煤電替代機動車燃油雖然對碳減排作用并不明顯，但對解決霧霾問題、城市集中污染問題和保障電力**等有重大貢獻。再比如可再生能源發(fā)電成本在現(xiàn)階段比傳統(tǒng)能源明顯要高。

因此，傳統(tǒng)的以“嚴”字當頭的節(jié)能理念和以節(jié)能量或者能耗限值為約束性或者預(yù)期性節(jié)能目標的管理體制、政策機制、技術(shù)體系、規(guī)劃方法都將遇到****的挑戰(zhàn)，都必須與時俱進進行深度改革。改革的方向和目標，就是要使電力節(jié)能從狹義的節(jié)能向廣義節(jié)能發(fā)展，由“嚴”向“優(yōu)”、由“量”向“質(zhì)”轉(zhuǎn)變，不僅要分析節(jié)約了多少“千瓦時”電量，還要分析節(jié)約了多少“千瓦”容量以及對電力調(diào)峰性能等的影響等。要加強《節(jié)約能源法》、《可再生能源法》、《電力法》以及環(huán)境保護、污染防治法律等的協(xié)調(diào)工作，采取“技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受”的措施，達到從能源生產(chǎn)到消費的各個環(huán)節(jié)，降低消耗、降低碳排放和污染物排放，達到減少損失、制止浪費，有效、合理地利用能源的目的。