黃婉婷，劉佳琪，鄭孟媛，張渭緣，楊 瀟

（安徽大學經(jīng)濟學院，安徽 合肥 230601）

引言

為應對全球氣候變暖局勢，我國于2021 年3 月在全國兩會上提出“二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和”莊嚴的目標承諾。目前我國經(jīng)濟增長方式已經(jīng)由資源消耗導向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色生態(tài)導向[1]，基于我國富煤、貧油、少氣的能源資源情況，傳統(tǒng)煤炭及煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型十分重要，為實現(xiàn)雙碳目標，我國采取一系列政策措施積極推進煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型。

實現(xiàn)雙碳目標，關鍵是縮減化石能源的利用，調(diào)整能源結構，構建新型電力系統(tǒng)，統(tǒng)籌兼顧“清潔用能”和“能源供需平衡”，探析綠色低碳能源轉(zhuǎn)型發(fā)展現(xiàn)實路徑[2]。現(xiàn)有研究表明，應持續(xù)降低燃煤發(fā)電占比、逐步提升可再生能源發(fā)電占比、穩(wěn)步提高燃氣發(fā)電占比，促使全球電力結構走向煤炭、天然氣、可再生能源三足鼎立的多元化格局。在推進煤炭高效清潔利用的基礎上，加快清潔用能替代，大力發(fā)展天然氣、核能以及風、光等可再生能源作為補充，進而打造多元化的能源生產(chǎn)和消費結構。本文通過研究淮北大唐企業(yè)的碳排放、固碳、水資源利用以及固廢資源化等情況，提出對傳統(tǒng)火電行業(yè)轉(zhuǎn)型的對策及建議。通過分析淮北綠電行業(yè)，為構建多元化的能源生產(chǎn)和消費結構，有針對性地提出擴大光伏發(fā)電平價上網(wǎng)范圍、電網(wǎng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、擴大綠證、綠電、碳排放權交易市場等建議，為我國資源型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展提供參考借鑒，推動構建清潔低碳安全高效的能源體系。

1 火電企業(yè)——大唐淮北發(fā)電廠

1.1 超低排放

大唐淮北發(fā)電廠始建于20 世紀60 年代，歷史悠久，見證了我國煤電行業(yè)的大小變革，發(fā)展至今，項目眾多。虎山項目為大唐淮北發(fā)電廠“上大壓小”異地新建項目，本期工程建設為2×66 萬kW 國產(chǎn)超臨界凝汽式汽輪發(fā)電機組。2013 年虎山新機組的正式投產(chǎn)，直接導致大唐淮北發(fā)電廠碳排放量猛增，近年來，該廠探索低碳發(fā)展路徑，實施超低排放，碳排放量呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。

我國大多數(shù)主力火電機組長期在65%～75%的負荷下運行[3]。超低排放實施狀況通過機組運行的超低有效率顯示，機組運行的超低有效率是機組超低運行有效小時與機組運行小時數(shù)的比例，其中機組超低運行有效小時是指機組以超低能耗工作的有效時間。由表1 可知，幾乎全部機組的超低有效率都在98.28%以上，其中超過一半在99.93%以上，可見該廠機組實施超低排放效果顯著，能較大程度節(jié)省資源的消耗。

表1 機組運行的超低有效率頻數(shù)分布表（按月統(tǒng)計）

1.2 固廢資源化

大唐淮北發(fā)電廠積極響應生態(tài)文明建設與保障資源安全供給的國家重大戰(zhàn)略需求，與本地水泥廠、混凝土廠、磚廠等下游企業(yè)達成合作協(xié)議，出售粉煤灰等固體廢棄物，共同實現(xiàn)固廢資源化，整體提高資源利用效率。

生產(chǎn)過程中不可避免要產(chǎn)生粉煤灰，由于下游企業(yè)對于粉煤灰這一低成本原料的需求較大，該廠粉煤灰銷售收入較為可觀。如表2 所示，僅粉煤灰一項固體廢棄物在固廢資源化后所帶來的年收入平均水平也處于5 000 萬元左右。

表2 2019—2021 年全廠粉煤灰銷售情況

1.3 相關排放物的發(fā)電績效

關于火電污染物減排的指標一般采用某排放物單位發(fā)電績效說明。如表3 所示，氮氧化物減排效果基本圍繞0.115 6 g/kWh 浮動，且浮動范圍很小。二氧化硫減排效果也較為穩(wěn)定，但存在小幅上漲。煙塵減排效果最為明顯，5 年來的單位發(fā)電績效持續(xù)下降，絕對數(shù)額也為三項指標中最低。

表3 2017—2021 年三項排放物的單位發(fā)電績效統(tǒng)計表g/kWh

燃煤鍋爐在煙囪或煙道所排放的煙塵、二氧化硫和氮氧化物的質(zhì)量濃度分別不能超過20 mg/m3、50 mg/m3和100 mg/m3的限制，當污染物排放量低于超低排放限額時，發(fā)電廠每發(fā)一度電將會獲得5 分錢的補貼，所以大唐淮北發(fā)電廠實施機組超低排放改造，并大力發(fā)展脫銷脫硫技術。

1.4 脫硫、脫硝技術

目前，脫硫和脫硝技術在我國被普遍應用。關于脫硝，虎山自建廠以來一直采用SCR 脫硝裝置，2018年經(jīng)市發(fā)改委審批，整個虎山廠擁有了一套安全可靠脫硝還原劑液氨改尿素的供應系統(tǒng)，大大降低了對周圍環(huán)境的潛在危害[5]。關于脫硫，虎山廠一直采用的是濕式石灰石（石膏法），該領域主要聚焦在脫硫廢水的處理，經(jīng)過調(diào)試后，脫硫廢水物化處理階段的各重金屬去除率不斷提升，且虎山廠在該環(huán)節(jié)的成本控制一直是同行業(yè)中的佼佼者。

由表4 可以直觀地看出，一半的脫硫效率在98%以上，接近一半的脫硝效率在96%以上。企業(yè)的煤炭脫硫和脫硝技術達到甚至超過市場平均水平。機組的脫硫效率高，也有利于降低發(fā)電廠的發(fā)電成本。市場上存在著高硫煤和低硫煤，高硫煤價格相對較低，燃燒后硫的排放相對較高，污染物的處理難度大。但當火電廠脫硫效率高時，使用的高硫煤比重增加，也降低了發(fā)電成本。

表4 全廠脫硫/硝效率頻數(shù)分布表（按月統(tǒng)計）

1.5 火力發(fā)電的困境

火力發(fā)電帶來的氮氧化物等空氣污染物，是造成大氣污染的重要因素。同時煤炭資源的短缺倒逼能源產(chǎn)業(yè)的改革。煤炭成本是該廠發(fā)電的主要成本，煤炭資源是不可再生資源。近年來，受供給側(cè)結構性改革的影響，市場上煤炭產(chǎn)量大幅度減少，同時淮北市煤炭資源逐漸枯竭，而火力發(fā)電需要大量的煤炭。這一供需矛盾隨著時間的推移只會不斷激化，導致煤價不斷上漲。在市場形勢下，許多發(fā)電廠都在虧損，虎山發(fā)電廠也不例外。

1.6 煤電行業(yè)的發(fā)展環(huán)境改觀及出路

1.6.1 浮動電價

市場迎來了電價改革，一是燃煤發(fā)電電量原則上全部進入電力市場，通過市場交易在“基準價+上下浮動”范圍內(nèi)形成上網(wǎng)電價。二是將交易價格浮動范圍擴大為上下浮動均不超過20%。其中電廠直接與用電戶對接，電廠會提前擁有發(fā)電的指標，省去與電網(wǎng)聯(lián)系的那一環(huán)，簡化程序，準確發(fā)電，電價會隨著市場價格波動而波動，能減少源頭原料價格上漲帶來的壓力。

1.6.2 深度調(diào)峰

一方面，大唐企業(yè)也發(fā)展了光伏發(fā)電和風力發(fā)電，火電深度調(diào)峰技術作為促進新能源消納的重要手段，緩解了棄風棄光的現(xiàn)象。另一方面，深度調(diào)峰對于火電廠而言，達不到效益最大化，因此國家出臺相應政策鼓勵企業(yè)進行深度調(diào)峰[6]?；幢卑l(fā)電廠不斷改進深度調(diào)峰技術，積極參與安徽調(diào)峰輔助市場，在2021年獲得407.18 萬元的調(diào)峰補貼凈收入。

1.6.3 海外建廠

由于虎山發(fā)電廠職工人數(shù)較多，對其人員經(jīng)費造成較大壓力，大唐企業(yè)順應“一帶一路”倡議，積極進行海外辦廠，于是從虎山發(fā)電廠抽調(diào)有能力、有技術、有經(jīng)驗的員工去海外建廠。由于我國火力發(fā)電技術較為成熟，大唐企業(yè)在海外建廠既減緩了本土的人員資金壓力，又增加了海外收益。

1.7 傳統(tǒng)火電企業(yè)轉(zhuǎn)型的對策及建議

1）擴大煤炭市場，轉(zhuǎn)戰(zhàn)省外煤炭市場，挖掘省外優(yōu)質(zhì)煤源，拓寬采購渠道。創(chuàng)新調(diào)整煤炭采購結構，通過市場比價購買低質(zhì)煤，協(xié)調(diào)主銷煤種和摻銷煤種的比例，降低燃料成本，在一定程度上提高企業(yè)的整體效率。

2）全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造“提速擴圍”工程，建設高效超低排放煤電機組，通過技術革命，走出清潔、高效利用的路徑。借助智能互聯(lián)網(wǎng)，將能源網(wǎng)絡與信息、大數(shù)據(jù)技術等進行深度融合，提高能效。

3）繼續(xù)提高深度調(diào)峰技術，提高深度調(diào)峰狀態(tài)下機組運行的穩(wěn)定性與安全性。精通調(diào)峰輔助市場的規(guī)則，在調(diào)峰輔助市場中獲取有利地位，更大程度上獲取調(diào)峰補貼收入，提高火電廠的經(jīng)營能力。

4）尋求政府的政策支持，國家政策能給火電廠的改革提供平臺支撐，政府政策都能給市場一個準確的風向，引導電力行業(yè)的發(fā)展?；⑸桨l(fā)電廠便是因“上大壓小”政策產(chǎn)生，并積極響應國家的碳排放指標[7]。

2 綠電企業(yè)

2.1 光伏發(fā)電

太陽能是人類取之不盡、用之不竭的可再生能源，在我國的長期能源發(fā)展戰(zhàn)略中具有重要地位。與傳統(tǒng)的火力發(fā)電相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點主要體現(xiàn)在其綠色安全、高效率低成本、具有可再生性等[8]。為了深入了解淮北市光伏電站的基本情況，我們前往實地考察，在此以淮北市幾個典型光伏電站為例進行分析。

2.1.1 淮北信義新能源有限公司——水面漂浮式光伏電站項目

淮北市是煤炭資源型城市，常年大量開采煤炭形成了大面積的采煤沉陷區(qū)。信義新能源建設的漂浮式光伏電站，是將光伏發(fā)電組件安裝在水面漂浮體上，具有不占用土地資源，減少水量蒸發(fā)，抑制藻類生長的優(yōu)點，水體對光伏組件及電纜的冷卻也可有效提高發(fā)電效率。

水面漂浮式光伏電站項目的建立，能夠為當?shù)靥峁┣鍧嶋娏Γ瑪U大供電可再生能源比例。將廢棄的塌陷坑再次利用，為因采煤沉陷而失去土地的農(nóng)民增加收入。促進煤炭型城市調(diào)整產(chǎn)業(yè)結構，帶動當?shù)毓夥嚓P產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

1）它對漂浮設備的抗腐蝕性能、壽命、承載能力要求高。

2）對選址要求高，宜選在面積廣、風速低、光照好、生態(tài)非敏感的流域。

3）水面漂浮式光伏電站施工難度大，光伏組件可能對水質(zhì)產(chǎn)生污染。

2.1.2 大唐淮北青谷光伏電站——山地光伏電站項目

青谷光伏電站的建立是大唐淮北發(fā)電廠響應國家能源結構調(diào)整政策、從傳統(tǒng)煤電企業(yè)向綠色清潔能源企業(yè)轉(zhuǎn)型上邁出的重要步伐。此項目的順利并網(wǎng)發(fā)電，有利于解決當?shù)赝恋刭Y源開發(fā)、光能有效利用與生態(tài)環(huán)保問題，實現(xiàn)了發(fā)電廠生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的統(tǒng)一。

2.2 風力發(fā)電——淮北市濉溪縣鐵佛風電場

開發(fā)利用風能資源，既能改善環(huán)境，又可作為常規(guī)能源的補充。濉溪縣地處淮北平原中部，平川廣野是其地貌的主要特征，為發(fā)展低風速電場提供了優(yōu)越的條件。該項目位于濉溪縣鐵佛鎮(zhèn)、臨渙鎮(zhèn)，占地面積小，以農(nóng)用地為主。風電項目在本地區(qū)具有很強的觀賞性，可以反映出人與自然的完美結合，將其開發(fā)為一個新的旅游項目，既具有社會效益又具有經(jīng)濟效益。

風力發(fā)電具有波動性和間歇性，為其消納造成困難，風力較大時，發(fā)電機發(fā)出的電超過變電站容量，風電站工作人員通過關閉風電機或減慢槳葉轉(zhuǎn)速來進行“限電”。風速減小時，電網(wǎng)會通知風力發(fā)電站恢復部分發(fā)電機運行。這就需要一批火電機組作為可再生能源消納調(diào)峰機組，從而提高電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力。未來，能夠擴大儲電裝置的容量[9]，自由存儲調(diào)度使用風電電力，將是風電行業(yè)發(fā)展的一大轉(zhuǎn)折點。

3 對策及建議

1）制定并完善光伏電站發(fā)展規(guī)劃。通過制定相關環(huán)境政策，鼓勵當?shù)貜U棄工廠轉(zhuǎn)型利用以發(fā)展漂浮式光伏發(fā)電。鼓勵漁業(yè)養(yǎng)殖場發(fā)展漂浮式光伏電站，充分利用養(yǎng)殖場面積，擴大光伏電站規(guī)模。

2）開展平價上網(wǎng)項目，能夠促進光伏發(fā)電企業(yè)管控成本，推動光伏發(fā)電項目朝著市場化方向發(fā)展，同時降低政府財政補貼壓力。采用PPP 模式來解決光伏發(fā)電項目資金不足的問題，并通過綠證交易獲取相應收益。

3）繼續(xù)擴大綠證、綠電的交易范圍，盡快理順綠色電力認證機制，確保在中國使用綠電，其環(huán)境屬性能夠得到唯一且通用的證明。推動碳排放權交易市場逐步成熟、擴大覆蓋主體、縮減免費配額。同時，做好各類市場之間的深度融合和合理銜接。

4）健全相關監(jiān)管制度程序，強化統(tǒng)計信息共享。推進清潔生產(chǎn)監(jiān)督管理，對“雙超雙有高耗能”行業(yè)實施強制性清潔生產(chǎn)審核。加快實施排污排碳許可制度、加強工業(yè)生產(chǎn)過程中危險廢物管理和碳排放管控。

5）促進電源儲能設備的建設，加快形成“風光火儲”的全面一體化的能源配比。開展“風光水火儲”多能互補系統(tǒng)一體化運行，提高電力輸出功率的穩(wěn)定性，提升電力系統(tǒng)消納風電、光伏發(fā)電等間歇性可再生能源的能力和綜合效益。

4 結論與啟示

在全球氣候變化和溫室氣體減排的大背景下，煤炭仍是發(fā)電的主導能源，與此同時，淮北市希望通過培育新能源產(chǎn)業(yè)尋求產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，風力發(fā)電和光伏發(fā)電作為可再生能源中兩大明星，提供清潔能源，實現(xiàn)可再生性，但受時間和地點制約，發(fā)展儲能容量仍是美好設想，目前來看，火力發(fā)電和新能源發(fā)電共存的局面仍會長期存在。