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新一代煤电的要求、挑战与破局之道

2025-08-28来源:中国火力发电网 点击:100次

碳达峰、碳中和已成为我国能源电力系统长期发展的根本航标。构建清洁低碳、安全充裕、经济高效、供需协同、灵活智能的新型电力体系,是实现“双碳”目标的核心依托。在这一转型过程中,以煤为基的传统火电机组需勇担兜底保供与灵活调节的“双重使命”,深度释放对新型电力系统的支撑潜能与调节价值,在保障能源安全与推动绿色变革之间实现动态平衡。

(来源:电联新媒  作者:李国华)

我国煤电转型已推进多年,从“十二五”(2011~2015)总量控制起步,到“十三五”(2016~2020)的清洁高效加速,再到“十四五”(2021~2025)的严控增量与“三改联动”并举。2025年4月,国家发展改革委、国家能源局联合印发了《新一代煤电升级专项行动实施方案(2025~2027年)》,在充分衔接“三改联动”政策的基础上,通过明确技术指标、完善实施路径、配套政策支持,系统部署煤电行业清洁降碳、安全可靠、高效调节、智能运行的转型路径。面向“十五五”,煤电将明确“基础保障电源+系统调节电源”的双重定位,从电量主体向容量支撑转变;迈入“十六五”,煤电的调节属性将被彻底激活,化身为以高比例可再生能源为主的新型电力系统的“稳定器”,在零碳蓝图中可靠托底。

四维跃升:“新一代煤电”的硬核指标

我国煤电以不到40%的装机占比,提供了约60%的发电量、70%的顶峰能力和近80%的调节能力。煤电仍是现阶段我国经济发展的可靠热力供应主体,是民生采暖和工业用热的重要保障。新一代煤电升级专项行动,分别对现役机组、新建机组和试点示范机组,从煤电清洁降碳、安全可靠、高效调节、智能运行4个方面,提出12个具体技术指标要求。

在清洁降碳方面,与“三改联动”节能改造主要通过降低煤耗间接减少污染物排放的要求不同,“新一代煤电”明确将降碳作为核心目标,鼓励现役与新建机组实施直接减碳的低碳化改造建设。针对试点示范机组,明确提出了采用降碳措施后的碳排放量化指标。

在安全可靠方面,“新一代煤电”对保供期申报出力达标率与保供期非停计划运营次数提出了量化要求。鼓励通过推动现役机组改造升级和新建机组指标提升,强化煤电在电力系统中的基础性保障作用,确保在新能源大规模并网带来波动性增强的背景下,电力系统的安全稳定运行。

在高效调节方面,“新一代煤电”针对机组额定供电煤耗、30%负荷煤耗增幅、深度调峰最小出力、负荷调节速率、一次调频、启停调峰等6项指标提出详细要求。

在智能运行方面,“新一代煤电”强调智能控制、智能维护和智能决策支持,通过数字化和智能化技术提升运行效率,并鼓励产学研合作,搭建创新发展协作平台,推动理论创新和技术研发。

“新一代煤电”四个维度的指标体系,既符合中国现阶段能源结构特点,同时又具有相当的前瞻性和指引性,在技术和管理层面给煤电机组转型升级提出了巨大的挑战。

多重关卡:“新一代煤电”的攻坚之途

“新一代煤电”已锚定“可靠、降碳、灵活、高效、智能”的新使命,同时承担着企业经济效益、社会民生保障、国家能源安全的多重任务,转型升级任重道远。

可靠性方面,煤电机组从以前主要承担基本负荷运行,正在向频繁启停、深度调峰、快速变负荷的灵活调节运行方式转变。在新的运行方式下,一方面因为煤电机组主辅设备运行参数与设计工况相差甚远导致机组运行可靠性降低、非停增加,另一方面导致设备材料加速出现磨损、腐蚀、变形、断裂等失效现象,设备寿命损耗加剧、安全隐患突增,锅炉、汽轮机、发电机主辅设备事故概率加大。与此同时,长期的深度调峰运行削弱了机组的一次调频性能,降低了电网的安全裕度。

降碳方面,低碳改造(CCUS、生物质或绿氨掺烧等)虽为减排必由之路,但其高昂的初始投资和运营成本,已成为制约其规模化推广的首要瓶颈。仅依靠碳市场的收益渠道,远远无法覆盖低碳改造的成本。同时,度电碳排放降低10%~20%的目标要求,对不同煤质和区域条件的适应性提出严峻考验。

灵活方面,“新一代煤电”在频繁启停、快速变负荷、一次调频等方面提出更高要求,但受到了主辅设备的材料和工艺结构、机组热惯性以及机组设计工况等因素的制约,设备研发短期难以取得突破性进展。

高效方面,传统的机组设计点注重额定负荷下的煤耗,目前仍以额定工况下的煤耗作为高效性评价标准之一,这与“新一代煤电”长时间在中低负荷区间运行的现状相背离。此外,提高蒸汽参数是提高效率的有效途径,但面临现有材料性能和新材料应用的限制。

智能方面,现有控制技术对机组快速变负荷、深度调峰等运行模式的支撑不够,难以满足新型电力系统对灵活调节能力的需求。现役机组在设备状态感知、故障预警和健康管理方面尚未实现全流程、高精度的智能监测与分析诊断。智能决策自动化程度较低,精细化程度不足,难以满足电力市场交易的快速决策需求。

经济效益方面,煤电灵活性改造、节能降碳改造等需要较大投资,同时,动力煤价格多年来高位徘徊,导致运营成本高企,煤电作为基础保障性电源需承担更多调节性任务,但成本疏导机制尚未健全,普遍负债率偏高。

社会效益方面,“新一代煤电”作为新型电力系统的关键支撑,其需要在保障能源安全与促进清洁转型之间寻求平衡,实现可持续发展。在民生保障与低碳转型的双重压力下,“新一代煤电”建设须统筹考虑电价可承受性、供电可靠性及碳排放约束,这对煤电企业履行社会责任提出了更高要求。

迎战转型:发电企业的破局策略

面对“新一代煤电”转型的挑战,发电企业需从多个维度进行部署,以安全可靠为底线,以科技创新、数智赋能为双重驱动,以自主可控为约束,注重顶层设计和质效提升,把煤电机组打造成新型电力系统的“稳定器”。在此基础上,横向深度融合风、光、储等多类型能源,纵向全面拓展热、汽、冷等综合能源服务,从单一发电企业逐步转型为多能耦合的综合能源供应商。

筑牢安全根基,保障煤电灵活调峰安全运行:安全生产是企业发展的生命线。为确保机组长期安全稳定运行,需强化锅炉、汽机、发电机本体以及关键辅机的设备可靠性管理。针对灵活性运行需求,系统评估频繁调峰对设备寿命的影响,重点关注金属部件疲劳、蠕变等关键问题,深化状态监测与寿命预测技术的应用。健全过程质量控制体系,严格执行行业标准及规程规范,从设计、制造到安装、调试、运行、检修等全流程实施精细化管理。采用高标准材料与先进技术,增强煤电机组的安全裕度和多工况适应能力,确保在新型电力系统中长期可靠调峰运行。

强化技术创新,提升煤电灵活运行核心竞争力:技术创新是企业保持核心竞争力的关键支撑。要紧密跟踪行业科技发展趋势,系统评估并择优采用先进技术成果。围绕宽负荷高效运行、深度调峰、快速负荷响应及频繁启停等核心需求,加大关键技术攻关力度,积极推进示范项目建设。

推动数智赋能,打造煤电智能化转型新范式:数智化转型是能源企业高质量发展的必由之路,通过跨行业技术融合与创新,构建以“数据驱动、智能协同、低碳高效”为核心的新型管理模式,通过技术穿透(数字孪生+AI大模型)、系统升维(多能协同+生态互联)、流程再造(数据驱动+人工替代),实现煤电企业智能化转型。

攻坚“卡脖子”技术,筑牢国家能源安全基石:为贯彻落实国家能源安全战略,发电企业需要加强核心技术攻关和国产化替代,解决“卡脖子”问题。集中优势资源持续突破工控系统关键技术,重点研发高温管阀、转子等核心部件的特种材料及制造工艺,通过产学研用协同创新机制,加快技术成果转化。

以顶层设计为统领,打造煤电建设新模式:密切跟踪煤电产业发展规划与技术标准,结合所在区域特点细化实施方案,通过分级管控、动态督导确保战略目标一致。推进智慧电厂建设,加强网络规划、软件系统、安防设备的统一设计。开展示范项目建设,通过“全面设计、动态优化、分段推进”,实现永临结合、与时俱进,避免重复投资。

以技术升级与管理创新为驱动,全面提升煤电企业运营质效:通过持续深入的政策研究与市场分析,在推动技术进步的过程中,统筹兼顾电力市场化改革与可持续发展要求。通过智能化升级与创新技术应用,着力提升资产运营效率,实现企业长期价值稳步增长。推动“大集控”和“多能点检”模式的实施,因地制宜推进发电企业组织架构调整,通过完善人员配置和用工管理机制,实现全员劳动生产率的持续改善。

实施差异化发展策略:我国能源资源储备和电力负荷需求在地域上分布极不均衡,各区域负荷结构及时空特点差异较大,对煤电的灵活性需求也有所不同,同时考虑到目前煤电企业普遍效益较差,应综合平衡投入与产出,坚持“一区一策、一厂一策、一机一策”,因地制宜有序发展新一代煤电。

推进老旧机组长周期延寿或升级改造:根据区域装机结构和电力中长期需求,合理优化存量机组结构,统筹推进老旧机组延寿评估及更新淘汰,采用适宜技术开展机组长周期延寿改造或升级改造,保证电力长期稳定保供。

重构热力系统并耦合新型技术:以灵活性调节能力为核心重构技术体系,通过“热电解耦+多能耦合+智能协同”组合,结合智慧调度技术,逐渐从传统基荷电源向“安全、高效、清洁、低碳、灵活”的多能耦合综合能源系统转型,这既是能源结构优化的必然选择,也是煤电转型的必由之路。

推进“新一代煤电”发展的行业建议

“十五五”期间煤电主要发挥基础保障性和系统调节性的双重电源作用;进入“十六五”以后,煤电的系统调节作用将进一步强化,逐步发展为“低碳、高灵活、低利用小时”的新一代调节电源。为此,政策和机制方面还需进一步完善。

改进电网调度模式、优化调度规则

统筹区域储能规划、配置,加强调峰资源调度,平抑波动并替代煤电深度调峰。科学确定煤电机组最小出力、爬坡速率,保证在合理范围内长期安全运行,减少不必要的机组启停、深度调峰,防范因设备失效发生事故的风险。逐步实施单机、厂级、区域、线路协同调度,保障电力安全供应。

完善电价体系,强化碳价传导

完善“容量电价+辅助服务补偿+现货交易”电价结构,确保灵活性改造成本在市场中全额疏导,加快建立电价与碳价联动机制,形成清晰的低碳转型激励信号。加快落实容量电价全额补贴,推动现货市场与辅助服务联动,增设爬坡补偿等品种,进一步挖掘市场主体的调峰能力。

加大对设备更新改造的资金支持力度

强化资金保障,通过超长期国债、中央补贴、绿色信贷等渠道,对设备更新改造项目提供定向支持。优化补贴落实方案,简化审批流程,按进度分阶段拨付资金,并建立跨省容量补偿机制。

有序开展新一代煤电升级专项行动

由国家相关部门、行业协会等牵头成立专项工作组,联合装备制造企业、发电集团、科研院所、高校等机构,开展煤电机组的新材料研发、装备制造升级、系统设计优化、示范工程建设等工作。此外,还可通过建立国家级行业平台交流机制,进一步摸索规律、积累经验,形成分类指导的一揽子技术方案。

推动电力数据资源共享共用

建立“公开-受限-机密”三级数据目录,通过脱敏处理共享社会用电趋势、气象预报等公共数据,指导煤电机组提前规划运行方式。搭建行业级数据开放平台,推动多源数据融合,提升煤电出力的预测精度。


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