能源

煤电大省如何退煤?来自山东的经验

山东率先完成大批量的小煤电退出,但真正的考验是在如何保障供热和电力安全的同时,进一步降低对煤电的依赖。
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<p>位于山东烟台的一台燃煤供暖锅炉。煤炭不仅是工业和居民用电的主要能源,也是区域供暖和工业蒸汽供应不可或缺的基础设施。 图片来源: Cynthia Lee / Alamy</p>

位于山东烟台的一台燃煤供暖锅炉。煤炭不仅是工业和居民用电的主要能源,也是区域供暖和工业蒸汽供应不可或缺的基础设施。 图片来源: Cynthia Lee / Alamy

今年6月,山东省能源局宣布,全省30万千瓦以下“抽凝机组”,即发电同时抽取蒸汽来供热的小型煤电机组已全部退出。“十四五“(2021年到2025年)期间,山东累计关停“小煤电”,即单机容量小于30万千瓦的煤电机组555台,总装机容量达1751万千瓦,规模为全国之最。

这批小型煤电机组退出后,山东煤电装机中30万千瓦及以上的中大型机组成为绝对主力,且平均每度电的煤耗从2020年的308克降低到295克标准煤以下。也就是说,现在发一亿度电,比2020年少消耗1300吨标准煤。

山东省是中国的工业和人口大省,用能需求庞大,用电量和供热需求均居全国前列。长期以来,煤电在山东承担着多重功能,既是工业生产和居民生活的重要电力来源,也是冬季集中供暖和工业蒸汽供应的重要基础设施。在新能源快速发展的背景下,煤电还在保障电力系统安全稳定运行方面发挥着关键作用。

因此,山东这轮煤电退出并不是简单地“关停”,而是一场围绕煤电功能转型展开的系统性调整。但小煤电退出只是第一步,接下来的问题更复杂:供热缺口怎么补?如何做到供热和发电协同发展?电网不够灵活怎么办?

未来,山东能否在保障供热安全和电力稳定的前提下降低对煤电的依赖,将取决于清洁供热体系建设,“供热和发电”能不能松绑,新能源和储能能不能配合好,以及电价能不能更灵活地引导企业调整用能行为。

山东为煤电退出做了哪些准备?

山东能够率先推动大规模小煤电退出,并不是因为煤电在当地已经不再重要,而是因为近年来当地围绕供电、供热和系统调节功能,逐步建立起一套替代和支撑体系。

首先是新能源的发展加快,让煤电有了减量空间。近年来,山东新能源装机快速增长, “十四五”期间非化石能源装机贡献了全省93%的新增电力装机,目前总规模已突破1.4亿千瓦,约占电力总装机的55%。随着低成本的风电、光伏大规模并网,山东的电源结构正在发生深刻变化。全省新增的用电需求,过去主要依赖煤电,现在更多由清洁电源满足。

其次是清洁供热和长距离输送(简称长输)供热的发展,为热力稳定供应创造条件。在山东,许多小煤电机组长期承担城市供暖和工业供汽功能。如果热源替代不足,即便小煤电机组能效较低、排放较高,也难以真正退出。

近年来,山东持续探索核能供热、长输供热、地热、生物质、工业余热和热泵等多元清洁供热路径。例如,海阳核电站已成为全球最大的热电联产核能基地,向约40万居民清洁供暖,面积达1300万平方米;中国最大的长输供热项目横跨山东三个城市,累计向省会济南输送热量超过1500万吉焦,满足9000多万平方米用户的用热需求。

A large white crane lifts a massive, circular metal dome structure at a construction site near the ocean
位于山东烟台的海阳核电站据称是全球规模最大的核能供热与发电项目。 图片来源:Cynthia Lee / Alamy

此外,山东还大力推进煤电机组“三改联动”,即三种技术改造:降低煤耗和二氧化碳排放的“节能降碳改造”,提高机组供热能力和综合能源利用效率的“供热改造”,以及提升负荷调节能力,帮助电网安全稳定运行的“灵活性改造”。“十四五”期间,山东分别完成节能降碳改造、供热改造和灵活性改造2484.5万千瓦、2575.5万千瓦和4925.5万千瓦,三者累计的总规模接近山东在2024年底运行的煤电机组总规模,全面提升了大型煤电机组的综合保障能力。

难题转向哪里?

小煤电退出并不意味着山东煤电转型已经完成。随着低效小煤电机组逐步出清,山东面对的问题正在从“能不能关掉落后机组”,转向“如何在少用煤电的同时保障供热、电力安全和系统灵活性”。对于一个供电、供热需求都很大的省份来说,后续挑战可能比关停本身更复杂。

山东近年来虽然加快推进多元清洁供热,但燃煤供热仍占据重要位置:燃煤供暖占比约85%,供工业蒸汽的比例更是达到95%以上。与电力相比,热力输送(尤其是工业蒸汽)受距离、管网、热损失等因素约束,难以大范围、快速调度,一旦局部热源替代不足,就可能影响居民供暖和工业生产。因此,小煤电退出后,供热系统能否稳定接续,仍是山东煤电转型面临的首要约束。

山东大量煤电机组同时承担发电和供热功能,尤其在冬季采暖期,机组往往需要维持一定的发电输出以保障供热,在电力过剩时也难以有效降低负荷。随着光伏等新能源快速增长,这一矛盾更加突出:午间光伏发电达到顶峰,系统希望煤电让出空间;但供热需求又要求热电机组保持运行。这不仅压缩了新能源消纳空间,也阻碍了煤电向调节性电源的转型步伐。

此外,虽然山东近年来加快推进抽水蓄能和新型储能建设,持续完善不同时段分别计费政策,并推动虚拟电厂常态化运行,但从实际运行看,系统调节压力仍主要由煤电机组承担。山东煤电机组频繁深度调峰、启停调峰甚至轮流停机的现象依然较为普遍。这不仅增加了设备损耗、影响机组运行安全,也推高了供电煤耗。有研究表明,煤电机组在低负荷区间运行时煤耗上升更为明显,也就是说,机组越是被压低功率,单位发电煤耗上升越快,煤电深度调峰的系统成本也越高。

深度调峰、启停调峰和轮流停机

这三种情况是在高比例的新能源接入电力系统时,煤电机组为了维持电网供需平衡、消纳绿电而经常采取的灵活运行策略。

深度调峰是说当电力供应大于需求时,煤电机组要减少发电,通常低于额定容量的50%。此时供电煤耗显著攀升,发电成本增加。启停调峰是比深度调峰更极端的手段,即当电网负荷极低,深度调峰已经无法容纳新能源发电时,机组在较短时间内完成停机-启动的完整循环,这种运作会损耗设备,且需要消耗大量燃料和相当时间。轮流停机是说电厂将部分机组完全停机备用,其他机组承担基础发电和调峰任务。

下一步:煤电功能重塑

对山东这样的煤电大省而言,真正的转型不是简单“少建少用煤电”,而是让煤电承担的供热、调峰和保供功能逐步被更清洁、更灵活的资源替代。

小煤电退出后,山东需要继续推动核能供热、长输供热、地热、生物质、工业余热、热泵等多元供热方式,并把各地的供热管网互联互通,用智慧供热系统统一调度。城市更新、工业园区改造和供热管网规划要结合起来,对于热泵、生物质、地热等供热成本较高、商业模式尚不成熟的清洁热源,也需要建立更合理的成本分担和价格疏导机制,避免企业因经济性不足而缺乏投资动力。

另外,应加快推进热电联产机组的热电解耦改造,即降低发电和供热之间的强绑定关系。灵活使用电锅炉、蓄热水罐、熔盐储能等技术,提高机组供热和发电的灵活性,使其在保障供热的同时减少不必要的发电出力。电厂需要结合自身装机、供电和供热特点,因地制宜选择适合的技术和改造方案,提升调节能力。

山东还需要让抽水蓄能、新型储能、工厂和居民错峰用电、电动汽车有序充电、跨区输电等资源真正参与系统调峰,而不是主要依赖煤电。尤其是在中午光伏发电高峰、而晚上迎来用电高峰的这段时间,蓄电池、可调度的用电负荷能不能及时发挥作用,将直接影响煤电机组是否还需要频繁深调、启停甚至轮停。

最后,市场价格信号需要更有效发挥作用。山东需要进一步完善电力买卖市场和补偿机制,减少不必要的行政干预,让电价信号更稳定、更好预判。谁能帮电网调节、谁能留出备用电、谁能配合错峰用电,就可以获得合理的奖励和回报。只有当电价能够更真实地反映新能源波动和系统调节成本,煤电才能真正从“多发电”转向“少发电、保安全、强调节”。

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