双碳背景下传统火力发电厂该如何前行

沈佳伦

摘要：中国政府在第七十五届联合国大会上提出我国将力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，表明了超级大国的抱负。而要兑现这个承诺，必将带来能源竞争和产业变革，传统火力发电厂作为碳排放大户，必须利用现有规则，通过碳排放交易市场以及低碳技术、能源转型等方式来谋生存求发展。

关键词：碳达峰;碳中和;碳市场;碳减排

1、背景

2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2021年10月24日中共中央、国务院印发的。随后，国务院于10月27日印发了《2030年前碳达峰行动方案》，《意见》作为碳达峰碳中和“1+N”政策体系中的“1”，对碳达峰碳中和这项重大工作进行了系统谋划、总体部署。而《方案》作为我国保证实现2030年碳达峰目标的行动和操作指南，是对《意见》内容的进一步深化和落实。

2、关于传统火电的政策解读

根据《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，到2030年，经济社会发展全面绿色转型取得显著成效，重点耗能行业能源利用效率达到国际先进水平。到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80%以上。而且在《2030年前碳达峰行动方案》中首先提出的就是能源绿色低碳转型行动。推进煤炭消费替代和转型升级，大力发展新能源，因地制宜开发水电，积极安全有序发展核电，合理调控油气消费，加快建设新型电力系统。其中就有要求严格控制新增煤电项目，新建机组煤耗标准达到国际先进水平，有序淘汰煤电落后产能，加快现役机组节能升级和灵活性改造，积极推进供热改造，推动煤电向基础保障性和系统调节性电源并重转型。

分析此次《行动方案》，不难看出国家对实现双碳目标的决心与信心，中国是发展中国家，经济发展离不开二氧化碳排放，但在“2060年碳中和”的大目标下，需要在2030年让碳排放达到最高峰，然后逐年下降，那么问题就来了，减少碳排放，势必会带来短期成本的上升，企业实现盈利变得困难，这对企业来说显然是不足动力的。所幸的是《行動方案》在最后还提出“各地区梯次有序碳达峰行动”，不仅给各级政府及社会各界吃了一颗保发展的“定心丸”，也再一次强调绝不能出现“一刀切”限电限产和“运动式”减碳，碳达峰工作的开展是要在分类施策，在保障高质量发展的前提下，有层次、分阶段、科学制定发展目标，积极培育绿色发展动能，探索绿色发展机遇，在有序完成达峰工作的同时，实现社会经济全面高质量发展。

3、碳市场的交易机制

目前我国已利用市场机制控制和减少温室气体排放、推动绿色低碳发展，即把碳排放量化，变成一个可以买卖的商品。中国全国碳排放权交易体系采用基准线法进行配额分配，即对单位产品的二氧化碳排放量进行限制。采用基准法核算机组配额总量的公式为：机组配额总量=供电基准值×实际供电量×修正系数+供热基准值×实际供热量[1]。而重点排放单位的配额量为其所拥有各类机组配额量的总和。碳市场主管部门根据电厂的发电量及其对应的基准线为企业分配配额。机组燃料类型及发电技术不同，其对应的基准线也有差异。若企业获得配额高于其实际排放量，上述盈余的部分可以在碳市场中出售。如果用尽了现有配额，那就需要购买更多的配额。因此，运用基准线进行配额分配的方法也可以推动现有火电企业提升生产效率。碳市场是重大制度创新，全国碳市场启动上线交易为“双碳”目标的达成提供了重要抓手[2]。2021年7月，全国碳排放权交易市场启动上线交易。发电行业成为首个纳入全国碳市场的行业，纳入重点排放单位超过2000家。中国碳市场将成为全球覆盖温室气体排放量规模最大的市场。

4、火电厂的前进方向

传统火电在以后的发展趋势下，获得的免费配额必将越来越少，所以除了从市场购买配额外，还需从其他方面减少二氧化碳排放才能真正达到“双碳”目标。目前，控制我国火电行业温室气体的排放主要有管理减排、工程减排和结构减排。

（一）管理减排

管理减排，即通过管理提高能源转化效率以降低对能源的需求，从而在生产相同电能的同时减少化石燃料的消耗与二氧化碳排放。这是一种成本低、思路合理、综合效果好的“一举多得”的减排方式。尽管节能与减排在其实现目标上并非完全一致，但由于我国的电源结构以火电为主，通过实施节能发电调度、燃料运输和储存过程管理、电力生产和电力传输过程的优化管理等，同样有利于从整体上减少电力行业的温室气体排放，目前在我国电力工业受到高度的重视与推广。电力生产中节能通常以提高发电效率为目标，主要体现在对现役机组的优化运行和对现役机组以节能为目标的技术改造等。

对于火力发电厂而言，想要发展低碳火电技术，其重点问题就是解决如下问题：大力推广使用热电联产和热、电、冷技术，实现火电发电厂能源整体利用率的大幅提高;积极研发并应用清洁煤燃烧技术，降低碳排放对我国环境的压力;大胆积极地采用节水能力好、调节性能高、高效率、大容量和高参数的机组设备和其他相关设备，提高火力发电节能降耗的技术能力。

（二）工程减排

工程减排，即通过二氧化碳的捕获与封存技术（CCS）减少碳排放。CCS是指将二氧化碳从工业或相关能源生产链中分离出来，输送到某个地点封存，并且长期与大气隔绝的一个过程。CCUS技术是CCS技术新的发展趋势，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中，可以循环再利用，而不是简单地封存。CCS技术包括二氧化碳的捕获、运输和封存等环节，其中二氧化碳捕获主要有燃烧前捕获、燃烧后捕获及富氧燃烧捕获3种技术路线。采用二氧化碳捕获与存储技术可以减少电厂二氧化碳排放的80%～95%，理论减排潜力巨大。但由于二氧化碳化学性质稳定、需回收的量很大，且电力生产流程中二氧化碳一般已被N2气稀释，二氧化碳浓度低（一般15%以下），使待分离气体的流量很大。量大、浓度低、化学性质稳定等特点使二氧化碳捕获往往伴随着巨大能耗，导致能源利用系统效率大幅下降。所以CCS目前的能耗与成本仍较高，尚难以大规模推广应用，因此需要加强对CCS技术的科技投入与深入研究，以期实现未来CCS在技术上更成熟，其减排的能耗和经济代价进一步降低。

（三）结构减排

结构减排，即通过提高可再生能源、核能等清洁能源在电源结构中的比重，逐渐替代火电等高碳电源，优化电力结构，降低碳排放。清洁能源发电技术主要包括水电、风电、太阳能发电、生物质发电、海洋能发电、地热发电和核电等，是典型的低碳电源。部分清洁能源发电形式，除了在设备、耗材制造中产生CO2外，在发电过程中基本没有直接的CO2排放，可视为CO2近零排放发电方式。清洁能源发电还可减少化石能源的消耗，降低多种污染物的排放。虽然部分清洁能源存在能量密度低、不连续、波动性大、发展初期成本高等问题，但随着制造、材料与智能电网等技术的发展，这些问题都可以逐渐得到解决。经过多年的发展，我国清洁能源发电装机容量不断增长，技术水平有了长足进步，装备制造能力大幅度提高。

低碳发电结构就是提高非化石能源發电比重，降低对化石能源的消耗，目前我国发电行业主要通过“上大压小”和清洁能源发电来实现。据测算，可再生能源发电量比重每提高1%，将节约电力行业煤炭消耗1319万吨标准煤，减少二氧化碳排放3654万吨。而且，非化石能源发电项目具有较快实现温室气体减排的能力，是很好的CCER（核证自愿减排量）项目源，可以通过出售CCER提高企业收益。大力促进清洁能源发展，有利于从发电结构上实现CO2的减排。因此，根据技术成熟度、资源量等情况，因地制宜地发展清洁能源发电，是电力工业节能减排的重要途经。

5、结束语

由于我国的煤炭资源优势及特殊的国情，在未来的一段时期内煤炭还将继续作为我国的主要资源进行使用，这必然造成二氧化碳等温室气体的大量排放，而且火力发电依然是我国电力能源的重要组成部分，火力发电作为目前整个工业体系的二氧化碳排放大户，采用低碳技术战略才能有效降低我国的碳排放量，而要从碳达峰过渡到碳中和，传统火电的转型已然势在必行，扩大新能源发电占比，不仅能获得更多的碳排放交易权，更重要的是兑现我国“双碳”承诺以及实现社会的可持续发展。

参考文献：

[1].燃煤发电机组碳排放折算方法研究与应用[J]. 高建强，宋铜铜，杨东江. 热力发电. 2020（02）.

[2].中国碳交易市场规模的减排效应研究[J]. 薛飞，周民良. 华东经济管理. 2021（06）.