“双碳”目标下沧州电力行业能源结构调整优化研究.pdf

191 实 践 区域治理 PRACTICE“双碳”目标下沧州电力行业能源结构 调整优化研究 董辉1，郭艳蕊1*，李铭乾2，赵宇寰3 1.河北水利电力学院；2.河北省沧州生态环境监测中心；3.国网沧州供电公司 摘要：双碳目标对我国电力行业提出了二氧化碳减排的迫切要求，通过优化能源结构则是最有效的减排手段。本研究通过对沧州市 46 家发电企业调研发现，当前沧州市火电企业之间煤耗差异性大，部分企业存在技术减排空间，原煤价格对火电企业盈利状况产生极大影响，火电企业当前未面临碳排放配额考核压力，沧州市新能源发电主力是光伏与风电，但装机量已近饱和。本研究建议从供应端火电企业应利用CCUS 技术降低碳排放量，利用期货与碳交易等优化经营模式，从消费端利用氢能等优化调整能源结构。关键词：双碳；电力行业；能源结构；光伏；风电 中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：2096-4595(2023)24-0191-03 作者简介：董 辉，生于 1987 年，女，汉族，河北沧州人，硕士研究生，讲师，研究方向为区域经济；郭艳蕊，生于 1987 年，女，讲师，研究方向为环境管理与公司治理；李铭乾，生于 1985 年，男，中级工程师，研究方向为环境工程；赵宇寰，生于 1987 年，男，工程师，研究方向为电网规划与电气评审。基金项目：2022 年度沧州市社会科学发展研究课题（项目编号 2022119）。引言 自 2020 年 9 月中国明确提出双碳目标以后，各层级政府陆续出台落实双碳目标的意见文件，例如沧州市“十四五”节能减排综合实施方案中提到，到 2025 年，单位地区生产总值能耗比 2020 年下降 17.5%，确保完成沧州市煤炭消费削减、单位地区生产总值二氧化碳排放下降任务目标。根据河北省近年统计年鉴数据整理，沧州市 2020年单位地区生产总值能 耗为0.6777 吨标准煤/万元，则 2025年沧州市单位地区生产总值能耗要降至 0.56 吨标准煤/万元，按照 2020 年数值测算，沧州市按照降低后的单位地区总值能耗应减少使用435.48万吨煤炭，因此降煤降碳压力较大。我国统计局数据显示，目前电力行业占碳排放量的占比最大，本文在双碳背景下，以沧州市电力行业作为研究对象，分析其能源结构的供应现状及突出问题，争取提出有效优化改善建议。一、国内外研究现状 国内外较多学者从政策导向有效性、新能源发展等多角度对优化电力行业能源结构提出不同看法。其中，喻小宝等人分析了我国当前能源结构现状，据此提出了电力生产清洁低碳化、发展氢能源与碳捕捉技术，以及推动交通的电动化、氢能化路径等建议1。谢家平等人认为在比较火电与风电时，政府可以通过缩减碳配额或提高碳价，通过成本共担契约的引入促进风电上网和实现电力供应链利润的帕累托改进，有效降低碳排放2。郭剑波等人认为，发展风水光核等新能源为主体的新型电力系统面临充裕性、安全性和机制挑战，需要在运行调控机制、电价市场机制、政策法规机制等方面进行创新3。杜盼盼等人认为，双碳背景下煤电行业存在市场煤与计划电矛盾导致亏损，新能源平价上网替代性较强等困境，提出加强“双碳”背景下煤电企业新技术研究和应用等建议4。Peura Heikki 则探讨了远期市场在可再生能源发电和电价之间的作用机理。国内各省市能源结构差异性较大，例如沧州市并不具备发展核能和水电的资源和条件，本文聚焦研究沧州市电力行业发展现状。二、沧州电力行业发展现状（一）沧州市电力供应仍以火力发电为主 2022 年，沧州市当前电力供应主要来源仍为火力发电，5 家火电企业上网电量共计 217 万千瓦时，与 2021 年相近，但比 192 实 践 区域治理 PRACTICE 2020 年下降约 2.7%。近年由于新能源电力企业发展迅速，沧州市对于火力发电的依赖度已有明显降低，火电企业上网电量占比从 2020 年 82%降至 2022年的 70%。截至 2022 年底，沧州市电力装机总容量为 1177.5 万千瓦，其中新能源装机总量达到 649.5 万千瓦，火力发电装机量为 528 万千瓦。因光伏与风电受限于天气和季节导致发电不稳定，所以虽然新能源电力企业装机量较大但发电量远远小于火电。（二）近年沧州市新能源电力行业发展迅速 沧州市新能源发电行业光伏和垃圾发电企业数量增长最为显著。截至 2022 年底，沧州市共有太阳能发电企业 22 家，较前年增长 9 家，风力发电企业 9 家，垃圾焚烧发电企业 8 家，较去年增长 7 家，生物质发电企业 2 家。光伏企业对近年沧州市新能源上网电量增长的贡献最大。2022 年沧州市新能源发电上网电量为 92 亿千瓦时，比 2020 年增长 96%。2022 年，沧州市光伏企业发电上网电量为 54.1 亿千瓦时，在新能源发电中占比超过50%，其次是风力发电，发电量为 29.97 亿千瓦时，占比约三分之一，生物质和垃圾发电量较小。近三年数据显示，沧州市光伏企业发电量年均增长 率近72%，在四类新能源电力行业中最迅速，主要由于光伏企业数量增加导致。沧州市光伏企业可细分为分布式光伏和集中式光伏，其中分布式光伏装机量和实际发电量的增长率均高于集中式光伏发展。三、存在问题 通过分析当前沧州市电力系统能源供应结构现状，主要包括电源结构和运行、定价机制等方面，本研究认为沧州市电力能源行业主要存在以下突出问题。（一）火电企业标准煤耗差异较大 2022 年，沧州市 5 家火电企业标准煤耗平均值为 235 克/千瓦时，较2020下降12克/千瓦时，但相互之间发电标准煤耗差异较大，最高值和最低值相差近 100克/千瓦时，因此火电企业之间煤耗差异明显，高煤耗火电企业存在较大的清洁技术改进空间。（二）火电企业面临“市场煤计划电”困境，微利时无意愿增加发电量 虽然国家发展改革委关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知（发改价格20211439 号）文件要求有序放开全部燃煤发电电量上网电价，但根据沧州目前 5 家火电企业实际上网电价来看，目前还未执行浮动上网电价，所以火电企业目前经营模式仍是需要通过市场价格采购原材料原煤，但上网电价却执行固定值 0.3644 元/千瓦时，因此在煤炭价格上涨时，火电企业不可避免利润会降低甚至产生亏损。2021 年财报显示，五大发电集团旗下核心上市公司均为亏损，原因为 2021 年燃煤价格大幅上涨，令燃煤发电燃料成本大幅上升。因此沧州 5 家火电企业亦受到煤炭市场影响，导致当前处于微利或者亏损状态。而当煤炭价格高涨时，没有煤电一体化经营的企业其实发电意愿不高，因为会越发越亏，所以导致出现火电企业宁可检修维护也不发电的情况，影响火电实际供电能力。（三）火电企业目前无碳排放权配额考核压力 虽然沧州市5家火电企业已纳入全国碳交易市场，但因当前未达到 2030 年碳达峰，因此企业在碳排放配额上比较充足，没有调剂交易的需求。火电企业虽然本身一直在做生产流程革新和清洁生产改造，但其实并不是出于碳排放配额的要求，而是出于降低煤耗或者厂自用电率、降低有害气体的排放的需求。因此，本研究与谢家平等人意见不同，本研究认为在没有达到 2030 年碳达峰之前，政府和企业将更重视经济增长，而不会去严格要求企业降低碳排放配额，因此碳配额和碳交易政策在该时间段内不足以促使火电企业优化生产技术以主动降低碳排放量。（四）光伏与风电装机量已接近饱和，新能源发电量高速增长不可持续 近年虽然沧州光伏和风力发电增长迅速，但该增长不可持续，因为当前沧州市适用于建设集中式光伏和风力电厂的沿海空间已被开发殆尽。经查询沧州市商务局和发改委官网得知，当前沧州市并无集中式光伏及风电在建项目或新获批项目。经查询各县级政府网站，在分布式光伏中，目前沧州市仅在孟村、东光、黄骅、东莞、吴桥和任丘六县市有568.44兆瓦可开发容量，容量非常有限，即使全部开发完毕，也仅能使当前光伏装机量增长十分之一左右。因此沧州市光 193 实 践 区域治理 PRACTICE 伏和风电行业装机量已接近饱和，未来增长空间极其有限，近年的新能源电力行业高速增长不可持续。若未来因经济增长导致用电量增长，则可能导致火力发电占比加大，则煤炭消耗增大，即沧州市电力行业面临较大的能耗双控压力。四、相关建议 通过现状分析得知，我市电力行业能源供应结构方面存在的主要问题包括风电、光伏发电供应已近饱和，火电企业单位煤耗较高存在技术改革空间等问题，因此针对以上问题，本文提出以下建议。（一）鼓励火电企业利用CCUS 技术，降低碳排放量 在革新技术方向上，火电企业应利用 CCUS 技术降低碳排放量。近年来兴起的二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS）技术，为火电企业大规模二氧化碳减排提供了可能。若能够实施 CCUS，则火电企业可以提供低碳甚至零碳电力，继续作为电力供应的最稳定来源。（二）鼓励火电企业通过期货等金融衍生工具改善经营状况 火电企业当前面临“市场煤计划电”的困境，未来应该会因电力体制改革“管住中间、放开两头”总体要求，经营状况得以改善。但目前火电企业可以通过原煤相关的大宗商品期货金融衍生工具，固定未来经营成本，实现套期保值的效果。例如在市场价格较低时买入未来交割的煤炭期货合约，从而规避未来市场价格上涨的风险。火电企业从而通过优化商业模式，改善盈利状况，最终实现企业长期稳定经营和发展。（三）鼓励火电企业将碳排放权配额与清洁技术形成良性循环 火电企业可以将利用碳排放权配额交易扩展资金来源。火电企业因优化生产技术，革新流程模式而得以降低碳排放量，然后将减排的碳排放权配额在全国碳交易市场进行交易出售获取资金，再将所得资金投入到新的清洁技术改造中，形成良性循环，从而达到长期减排的效果。（四）消费端利用氢能等调整能源结构 根据波士顿咨询公司的数据，全球范围内能源结构转型对碳减排的贡献率达 70%，但因沧州市新能源电力行业光伏和风电装机量已接近饱和，垃圾发电和生物质发电不成规模，因此沧州市无法在电力行业供应端进行优化调整。火力发电虽然从装机量测算可以在未来增加发电量，满足经济增长所产生的需求，但又难以在短期内满足能耗双降的要求。我们可以通过分析最终消费端，利用氢能等能源进行替代。例如交通等领域，可以采用氢能源或者氨能源替代传统化石能源，在工业生产中，例如炼钢过程的还原反应，利用氢能源既能提供能量又可作为还原剂，最终实现调整优化能源结构。五、总结 本研究通过对沧州市电力行业研究发现，当前沧州市电力行业主要依然依赖火力发电，但火电企业煤耗差异性较大，且经营面临“市场煤计划电”的困境。新能源电力供应主力为光伏和风电，虽然近年光伏发展迅速，但因空间资源限制，光伏和风电市场已近饱和，未来无增长空间，而垃圾发电和生物质发电则比例较小，不成规模。因此本文提出以下建议：从供应端，鼓励火电企业利用 CCUS 技术，降低碳排放量，鼓励火电企业将碳排放权配额与清洁技术配合形成良性循环，鼓励火电企业通过期货等金融衍生工具改善经营状况，实现长期稳定经营。从消费端，利用氢能等替换原有能源，实现能源结构调整优化。参考文献 1 喻小宝,郑丹丹,杨康,等.“双碳”目标下能源电力行业的机遇与挑战J.华电技术,20 21,43(06):21-32.DOI:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.06.003.2 谢家平,魏礼红,张为四等.风电与火电的竞争性上网定价优化碳约束政策的影响研究J.管理科学学报,2022,25(06):100-126.DOI:10.19920/ki.jmsc.2022.06.006.3 郭剑波.新型电力系统面临的挑战以及有关机制思考J.中国电力企业管理,2021(25):8-11.DOI:10.3969/j.issn.1007-3361.2021.25.003.4 杜盼盼,王秋银,鄢顺才等.“双碳”政策背景下煤电企业经营策略研究J.云南科技管理,2022,35(01):15-17.DOI:10.19774/ki.53-1085.2022.01.005.5 陈星星.中国碳排放权交易市场:成效、现实与策略J.东南学术,2022,No.290(04):167-17 7.DOI:10.13658/ki.sar.2022.04.015.