透視中美燃煤發(fā)電

CAP美國能源與環(huán)境政策副主任 Luke Bassett

CAP中國與亞洲政策研究員 Blaine Johnson

第一財經(jīng)研究院研究員 于洋/譯

在中美燃煤發(fā)電的對比中，中國并沒有廉價且豐富的頁巖氣資源。中國要想顯著降低排放，更高效的燃煤發(fā)電是短期和中期內(nèi)的必選項。中國的煤炭產(chǎn)業(yè)正在向超額完成減排目標而前進，煤炭清潔化正是進程的一部分。而美國擁有一系列廉價且豐富的能源，美國有比中國更廣泛的能源選項。美國無法同中國在煤電上展開競爭，美國也不應該將其視作目標。

透視中美燃煤發(fā)電

美國進步中心（CAP）中國政策主任 Melanie Hart

CAP美國能源與環(huán)境政策副主任 Luke Bassett

CAP中國與亞洲政策研究員 Blaine Johnson

第一財經(jīng)研究院研究員 于洋/譯

不可否認中國目前的能源結(jié)構(gòu)仍然處于失衡狀態(tài)，燃煤發(fā)電的份額無法在短期內(nèi)顯著下降，但是，煤電的清潔化已經(jīng)是中國能源轉(zhuǎn)型中重要的組成部分。通過超超臨界、超低排放等技術(shù)，中國正在打造全球最大的清潔高效煤電體系，中國燃煤電廠的大氣污染物排放標準也比美國、歐盟更加嚴格。近年來出現(xiàn)的燃煤電廠興建潮并不代表長期趨勢，中國有堅定的低碳轉(zhuǎn)型的政治決心。

中國的能源市場傳遞出關(guān)于政策目標和減排趨勢的復雜信號。可再生能源的分析師傾向于討論中國可再生能源裝機擴增的速度，并將中國視為全球清潔能源的領(lǐng)導者；而煤炭的支持者和氣候懷疑論者更樂意聚焦于中國在運營和在建的燃煤機組數(shù)量，并表示氣候變化那套說辭根本站不住腳。

從氣候變化的角度看，最理想的情景是中國關(guān)停所有的燃煤電廠并轉(zhuǎn)向清潔能源。在現(xiàn)實中，中國的能源經(jīng)濟如同一艘巨輪，無法在轉(zhuǎn)瞬之間調(diào)轉(zhuǎn)方向。中國的低碳轉(zhuǎn)型是不爭的事實，但僅靠增加可再生能源的裝機量是遠遠不夠的。為了彌補理想和現(xiàn)實之間的差距，中國正在推廣新技術(shù)，大幅降低現(xiàn)役燃煤電廠的大氣污染物和溫室氣體排放。

理解中國煤炭產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型模式對于把握中國能源市場的走勢至關(guān)重要，并且有助于評估中國在全球氣候行動中的立場。通過走訪和調(diào)研，美國進步中心（CAP）發(fā)現(xiàn)中國的煤炭產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷一場巨大的變革。這個國家正在向超額完成減排目標而前進，煤炭清潔化正是進程的一部分。此外，適用于美國的能源方案并不一定適用于中國。不同于美國，中國并沒有廉價且豐富的頁巖氣資源。中國要想顯著降低排放，更高效的燃煤發(fā)電是短期和中期內(nèi)的必選項。而在美國，投資建設(shè)新一代的燃煤電廠顯然不是好的解決方案。以下是CAP的具體發(fā)現(xiàn)。

圖1 中美燃煤機組技術(shù)對比

一、中國煤電機組清潔化

中國政府正面臨兩難的境地。一方面，中國不可能一夜之間將煤炭從能源結(jié)構(gòu)中移除，因為天然氣供應還不成熟，可再生能源的發(fā)展也無法一蹴而就。另一方面是中國公眾對清潔空氣的訴求，他們希望空氣質(zhì)量立即得到改善。大氣污染與經(jīng)濟發(fā)展和腐敗一起，成為執(zhí)政者需要優(yōu)先解決的問題。中國政府的方案是：全速發(fā)展可再生能源，同時建設(shè)全球最高效、最低排放的煤電體系。

在中國，過去那種高污染的電廠將不再有一席之地。政府正逐步關(guān)停老舊低效且高排放的燃煤電廠，取而代之的是全新的低排放電廠，其效率高于美國目前所有在運營的燃煤電廠。CAP對比了中美兩國運行效率最高（煤耗最低）的前100臺機組，結(jié)果顯示出驚人的差異。

1.美國燃煤機組的投產(chǎn)時間比中國早。美國所有在運營燃煤機組的平均年齡是39年，88%的裝機于1950至1990年間投產(chǎn)。效率排名前100機組的投產(chǎn)時間分布于1967至 2012年之間。在中國，效率前100的機組則于2006至2015年間投產(chǎn)。

2.與中國相比，即使是美國最好的電廠仍在使用陳舊低效的技術(shù)。美國前100臺最高效的機組中，只有1臺是超超臨界機組。而在中國的前100臺機組中，超超臨界機組就占到90臺（圖1）。

3.裝機容量方面，中美前100臺機組的總?cè)萘糠謩e為82.6 GW和80.1 GW。中國前100臺機組容量中的92%均采用超超臨界技術(shù)，而美國只有0.76%。技術(shù)的差異使兩國的排放水平也有所不同。此外，中國的技術(shù)更為先進，機組的煤耗更低。每發(fā)1 kWh的電，中國的前100臺機組平均消耗286.42克標準煤（gce），而美國的水平是374.96 gce/kWh（圖2）。

圖2 中美燃煤機組二氧化碳排放和發(fā)電煤耗對比

需要指出的是，中國仍有大量的老舊機組。根據(jù)最新的第三方研究，中國目前的煤電裝機約為920 GW，其中約19%采用超超臨界技術(shù)，25%采用超臨界技術(shù)，亞臨界及以下占56%。但中國目前的新建機組多為超超臨界機組（圖3），政府也在逐步提升現(xiàn)役機組的排放要求和效率標準。在2020年前，中國現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組的平均供電煤耗需要達到310 gce/ kWh，目前美國排名前100的機組都無法達到這一標準。

圖3 中國每年新增的燃煤發(fā)電裝機（MW）及技術(shù)分類

一個簡單的事實是：美國擁有一系列可以與煤電競爭的廉價且豐富的能源，特別是頁巖氣和可再生能源。再考慮到美國電力需求的下滑和能效的提升，美國電力公司的主管已經(jīng)表示要重新平衡商業(yè)模式，從煤炭過渡到替代能源。與普通機組相比，采用超超臨界等先進技術(shù)的機組有更低的運行和維護成本，但隔夜資本成本（overnight capital cost，“隔夜”假設(shè)項目立即完工，建設(shè)過程不計利息）平均高出約17%。目前美國的市場中，即使是成本最低的燃煤電廠都要與燃氣電廠展開艱難的競爭，投資建設(shè)先進的機組在經(jīng)濟上不可行。

目前微課資源應用情況很不樂觀。許多教師參加了微課大賽，卻在實際教學活動中極少利用微課進行教學，在取得成果后便將作品“束之高閣”。在中國微課網(wǎng)平臺上關(guān)于微課使用情況的調(diào)查中，“點播/查看自己的微課”、“點播查看他人的微課”、“評論他人的微課”、“下載他人的微課”、“課堂教學中運用微課”這五個維度的里克特量表數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，各項均值僅為2.69，遠低于Test Value值3，可見使用率偏低。針對這一現(xiàn)象，需要教學者增加對微課教學的了解并將具有優(yōu)勢的教學模式運用到實際教學當中。增強自身的信息素養(yǎng)，將微課融入教學環(huán)節(jié)當中。

中國的發(fā)展經(jīng)驗表明，即使美國準備投資建設(shè)更高效的燃煤電廠，其創(chuàng)造就業(yè)機會的能力也無法與可再生能源相比。中國的電廠在煤耗和勞動力方面都變得更為高效。CAP的研究團隊走訪了上海外高橋第三發(fā)電廠，這座電廠有2臺1 GW的超超臨界機組以及250名職工。相鄰的外高橋一期工程和石洞口第一發(fā)電廠，每座電廠運行4臺300 MW的亞臨界機組，職工人數(shù)分別達到600名和1000名。在煤炭行業(yè)，化解過剩產(chǎn)能的過程中要安置130萬下崗職工。而可再生能源在“十三五”期間帶動的就業(yè)人口將超過1300萬人，可再生能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)被視為更加可靠的就業(yè)來源。

美國的能源行業(yè)也展現(xiàn)出相同的就業(yè)趨勢。美國煤礦的就業(yè)人數(shù)在上世紀20年代達到峰值，之后開始持續(xù)下滑。1983至2014年，美國煤炭生產(chǎn)的增長超過28%，但就業(yè)人數(shù)下降了59%。煤礦經(jīng)歷了從美國東部勞動密集型的地下開采到西部高度機械化的露天開采的轉(zhuǎn)變。此外，電力需求走低、能效提升以及天然氣、太陽能和風電成本的顯著下降都減少了電力公司對煤炭的依賴和需求，從而促進了能源行業(yè)就業(yè)趨勢的轉(zhuǎn)變。2016年底，美國煤炭行業(yè)共有54,030名職工。而2016年美國太陽能行業(yè)新增了73,615個工作崗位，同比增長約25%，這也使美國太陽能行業(yè)全部的工作崗位達到373,807個。

二、中國的排放標準更加嚴格

逐步提高大氣污染物的排放標準是中國實現(xiàn)燃煤電廠清潔化、高效化的手段之一。2011年下半年，中國的大氣污染問題開始凸顯，公眾對空氣質(zhì)量以及降低污染物的訴求愈發(fā)強烈。面對與日俱增的政治壓力，中國政府開始在全國范圍內(nèi)建立新的空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，公布大氣污染物的實時數(shù)據(jù)，同時提高新建和現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組的排放標準。CAP團隊走訪時發(fā)現(xiàn)，一些清潔的燃煤電廠在廠門口的大屏幕上實時顯示關(guān)鍵污染物的排放數(shù)據(jù)，以宣傳其發(fā)電技術(shù)的先進性。

與美國和歐盟相比，中國的排放標準更為嚴格（表1）?？紤]到公眾對空氣質(zhì)量的關(guān)注，中國政府首要控制的是二氧化硫、氮氧化物、煙塵等常規(guī)污染物。通過提高電廠運行效率的標準也可以減少二氧化碳的排放：每度電的煤耗越低，碳排放也越少。2020年前，中國新建燃煤發(fā)電機組的平均供電煤耗需要低于300 gce/kWh，現(xiàn)役機組改造后需要低于310 gce/kWh。目前美國排名前100的機組都無法達到這一標準。美國沒有針對電廠碳排放并且具有法律效力的聯(lián)邦標準，而特朗普政府要重新評估、削弱或廢除奧巴馬政府的碳排放標準。如果這種監(jiān)管趨勢得以繼續(xù)，那么到了2020年，美國的每一座燃煤電廠都無法滿足中國的排放要求。

表1注：＊根據(jù)GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》，中國“重點地區(qū)”機組的二氧化硫排放限值為50 mg/m3。其余地區(qū)，在2012年1月1日前建成投產(chǎn)或環(huán)評文件通過審批的機組執(zhí)行200 mg/m3的限值；2012年1月1日起，環(huán)評文件通過審批的新建、擴建和改建機組需執(zhí)行100 mg/m3的限值。

表1 中、美、歐盟現(xiàn)役燃煤機組污染物排放標準（mg/m3）

＊＊重點地區(qū)機組的煙塵排放限值為20 mg/m3，其余地區(qū)為30 mg/m3。

＊＊＊根據(jù)環(huán)保部2015年底印發(fā)的《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，到2020年，全國現(xiàn)役和新建的燃煤電廠力爭實現(xiàn)超低排放，氮氧化物、二氧化硫和煙塵排放的限值分別為50、35、10 mg/m3。

三、地方政府催生燃煤電廠新建潮

中國的煤炭消費量在2013年達到峰值，但之后的幾年中卻出現(xiàn)了新建燃煤電廠的大潮：2015年和2016年新增的燃煤裝機容量分別達到54 GW和48 GW，每年新增的容量中，約有一半采用超超臨界技術(shù)。然而，其中許多電廠已經(jīng)成為無法被完全利用的資產(chǎn)。曇花一現(xiàn)的新建潮并不代表長期趨勢，中國政府也已下令停建或緩建燃煤電廠。

在簡政放權(quán)的背景下，2014年10月，中央政府將燃煤電廠的審批權(quán)限下放至省級政府。中央政府的出發(fā)點在于，地方政府更了解當?shù)氐男枨笮蝿?，可以做出更加快速、合理的決定，從而提高行政效率。但審批權(quán)限下放低估了地方利益對項目核準的影響。

新建潮興起之時，中國的燃煤電廠仍在采用發(fā)電計劃和受國家控制的上網(wǎng)電價體系，這些都是計劃經(jīng)濟的遺留物：兩個國有電網(wǎng)公司按照固定的上網(wǎng)電價與燃煤電廠簽訂年度購售電合同。即使電力需求或煤價下降，又或是有更廉價的電源可供選擇，電網(wǎng)公司也必須執(zhí)行合同。為了反映市場的情況，上網(wǎng)電價也會做出調(diào)整，但調(diào)整的頻率和幅度都無法與市場對生產(chǎn)成本的影響相比。美國的電力體制則靈活得多，電力現(xiàn)貨交易市場允許電網(wǎng)公司選擇競價最低的電源，實時交易的時段按分鐘計算。中國的電力體制效率更低，但從投資者的角度來看，這種體制可以保證項目的回報率。2014和2015年，煤價屢創(chuàng)新低，燃煤電廠的收益頗為可觀。電廠在開放的市場上以低價購買煤炭，并按固定的上網(wǎng)電價將電量出售給電網(wǎng)公司。盡管中國燃煤機組的利用小時數(shù)持續(xù)下滑，但投資者認為煤電項目在短期內(nèi)仍有利可圖。出于這些原因，地方政府收到大量燃煤電廠的項目申請。

掌握了項目審批權(quán)限的地方政府也意識到電力需求下降的問題，卻不愿放棄煤電項目帶來的稅收和工作崗位。地方官員也清楚中央政府關(guān)停老舊和高污染電廠的舉措，于是希望快速建設(shè)更清潔的電廠，保住地區(qū)內(nèi)原有的稅收和工作。另一方面，供電有缺口的省需要從臨近省份進口電力，但考慮到地方收入，官員們更愿意在省內(nèi)建設(shè)電廠。

中國的能源規(guī)劃中包含了調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的目標，中央政府也要求地方政府根據(jù)當?shù)毓┬栊蝿莺蛧业哪茉匆?guī)劃核準煤電項目。但結(jié)果卻是，各省之間展開煤電項目的建設(shè)競賽，電網(wǎng)公司分配給電廠的發(fā)電計劃指標一再縮減，煤電機組的利用小時數(shù)也不斷下降。2016年，中國6 MW及以上火電廠的設(shè)備利用小時數(shù)降至近年來的最低水平（圖4）。

中央政府隨即下發(fā)了一系列通知，旨在遏制這種不健康的發(fā)展勢頭。地方政府被要求根據(jù)國家目標和當?shù)匦蝿荩龊妹弘婍椖康暮藴使ぷ?。但這些通知收效甚微，中央政府又發(fā)文取消大批煤電項目。今年初，國家能源局向13個省份發(fā)函，停建或緩建85個煤電項目，裝機容量共計102 GW。與此同時，無法滿足排放標準的老舊機組也在穩(wěn)步關(guān)停。

圖4 中國燃煤發(fā)電的裝機容量泡沫（%）

中央政府有明確的政策愿景，在清潔能源轉(zhuǎn)型的過程中必須迎難而上，利用清潔能源技術(shù)創(chuàng)造新的就業(yè)和貿(mào)易出口機會。目前中國燃煤機組的增長趨勢已經(jīng)減緩，未來則有望加速下落。

四、結(jié)論

美國有比中國更廣泛的能源選項，但中國正在加大能源創(chuàng)新和投資力度，一些能源轉(zhuǎn)型取得的成果令人矚目。

根據(jù)中國政府確定的戰(zhàn)略方向，中國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)將由高污染的重工業(yè)驅(qū)動轉(zhuǎn)向技術(shù)與創(chuàng)新驅(qū)動，轉(zhuǎn)型的政治決心根植于國際地緣戰(zhàn)略的雄心和民眾對更高生活水平的訴求，轉(zhuǎn)型的成果已經(jīng)初步顯現(xiàn)。然而，既得利益和技術(shù)問題阻礙了中國的轉(zhuǎn)型進程。中國有巨大的潛能，國際社會應推動其發(fā)展。

這次對比的結(jié)果對美國也非常具有借鑒意義。美國無法同中國在煤電上展開競爭，美國也不應該將其視作目標。像中國一樣大力發(fā)展燃煤發(fā)電是無視經(jīng)濟現(xiàn)狀的做法，也與美國電力市場的競爭優(yōu)勢相違。（本文轉(zhuǎn)自第一財經(jīng)研究院）