英國電力的“脫煤”之路

劉國偉

前陣子，美國能源信息署發(fā)布了英國發(fā)電結(jié)構(gòu)中各種能源的消耗情況：2012年煤電在英國電力構(gòu)成中占42%，2014年減少到33%，2015年則減少到25%，之后再遭“腰斬”，到2017年只剩下7%。2018年1月，英國境內(nèi)只剩8個燃煤電站，該國政府計劃年內(nèi)再關(guān)閉其中1個。存在了130多年的英國“電力中流砥柱”煤電，近40年來在電力構(gòu)成中一路下滑，尤其是本世紀(jì)以來下跌態(tài)勢如同雪崩，以異乎尋常的速度告別能源舞臺。英國電力“棄煤”的背后交織著哪些市場選擇和技水發(fā)展因素呢？

盛極而衰的英國煤電

2015年11月，英國政府宣布計劃在2025年前逐步關(guān)停燃煤電站，全面轉(zhuǎn)向污染更小的天然氣和核電等能源。

在工業(yè)革命的歷史上，煤炭曾經(jīng)兩次推動英國躋身工業(yè)化國家第一梯隊：第一次工業(yè)革命中瓦特制造的蒸汽機和第二次工業(yè)革命中的燃煤電站，都以煤炭為燃料，徹底改變了舊世界的模樣。1882年，美國發(fā)明家托馬斯·愛迪生的公司在倫敦建設(shè)了霍伯恩·威亞達(dá)科特煤電站，這也是人類歷史上第一個燃煤電站。此后上百年間，作為現(xiàn)代工業(yè)的“圖騰”之一，燃煤電站高聳的煙囪和蒸汽繚繞的冷卻塔遍布英國各地。

回望英國百年來的煤炭消費量，兩個重要的時間節(jié)點分別是1956年和1980年。由于1952年發(fā)生“倫敦?zé)熿F事件”，造成慘痛損失，英國1956年制定了《清潔空氣法》，該法令對建立無煙區(qū)、改造壁爐禁止黑煙排放等做出了明確要求。從這一年起，英國煤炭消費量從頂峰下降，但用于發(fā)電的燃煤（4000多萬噸）從這一年繼續(xù)上升，顯示了處于戰(zhàn)后經(jīng)濟復(fù)蘇期的英國對于電能的強勁需求。1980年，用于發(fā)電的燃煤消耗量達(dá)到了頂點（約9000萬噸），此后一路下跌。2014年，英國用于發(fā)電的燃煤降到不足4000萬噸，2017年銳減到1500萬噸。

2012年煤電在英國電力構(gòu)成中占42%，2014年減少到33%，2015年則減少到25%，之后再遭“腰斬”，到2017年只剩下7%。2018年1月，英國境內(nèi)只剩8個燃煤電站，該國政府計劃年內(nèi)再關(guān)閉其中1個。

核電占比一路攀升

從時間上看，1980年向前承接了英國鞏固空氣質(zhì)量治理成果和完善立法階段，向后則開啟了電力來源多元化和發(fā)展低碳經(jīng)濟的新階段。上世紀(jì)60到80年代也是煤炭替代能源異軍突起的時期。

北海油田的開發(fā)，為英國經(jīng)濟提供了大量石油和天然氣，有力地推動了國民經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型；一批核電站接連完工和并網(wǎng)發(fā)電，為英國提供了穩(wěn)定而清潔的能源，核電在電力構(gòu)成中的占比一路攀升，目前占了總量的近1/4。

另一方面，傳統(tǒng)的燃煤電站受到越來越嚴(yán)格的管控，運行成本越來越高。而以風(fēng)能、生物質(zhì)等為代表的可再生能源則蓬勃發(fā)展，成本越來越低，社會接受度越來越高，進一步壓縮了煤電的比例。以2016年英國海上風(fēng)電競價為例，風(fēng)電價格已經(jīng)降到了每度電0.5元人民幣，未來仍有降價空間。

“碳交易地板價”讓煤電無優(yōu)勢

造成煤電與天然氣、可再生能源發(fā)電此消彼長的重要原因還有名為“碳交易地板價”的制度設(shè)計。英國是全球首個推出“碳交易地板價”的國家。所謂“碳交易地板價”就是碳交易具有價格下限，即最低保證價格，一旦按照市場規(guī)律形成的碳價達(dá)不到設(shè)定的“地板價”，英國政府就通過增加稅收來彌補差額。英國政府希望利用價格機制減少碳交易中的價格動蕩，提高減排投資收益預(yù)期。在此機制導(dǎo)向下，煤電的稅收更加沉重。

英國自2015年起實施這一定價機制，一直實施到2022年，把英國國內(nèi)碳交易價格最低價提高到18英鎊/噸，而同期歐盟碳交易市場價格未超過6英鎊/噸。“碳交易地板價”可被視為壓在煤電身上的“最后一根稻草”，使煤電長期以來的價格優(yōu)勢在能源市場上逐漸失去競爭性。

最大煤電站發(fā)電將不再燒煤

位于北約克郡的德拉克斯電站近些年來的做法，為我們理解英國煤電的衰落提供了一個很好的微觀視角。該電站供應(yīng)了全英6%到8%的電量，最大日燃煤能力為3.6萬噸，是英國最大的二氧化碳排放源。裝機容量如此巨大的火電廠，燃料清單上的煤炭卻越來越少。2011年，該電站消耗了910萬噸煤炭，2016年煤炭使用量減少到270萬噸，而且主要從哥倫比亞進口，因為英國本土的煤炭產(chǎn)量逐年銳減。

為降低成本、減少污染和減排，德拉克斯電站決定嘗試用生物質(zhì)材料等替代煤炭。2004年，該電站首次試燒生物質(zhì)材料（1.4萬噸柳木），之后生物質(zhì)材料的消耗越來越大。目前電站使用的生物質(zhì)材料包括木材顆粒、向日葵顆粒、花生殼和油菜籽粕等。經(jīng)過監(jiān)測和試驗證明石油焦發(fā)電（石油煉制過程中形成的固態(tài)副產(chǎn)品，品質(zhì)接近于無煙煤）對環(huán)境無顯著負(fù)面影響后，該電站從2008年起每年燃燒30萬噸石油焦，和生物質(zhì)材料一起混燒。

2009年6月，英國能源與氣候變化大臣艾德·米利班德宣布，計劃讓英國所有的燃煤電站使用碳捕捉及封存（CCS）技術(shù)，不達(dá)標(biāo)的電站要關(guān)門停業(yè)。德拉克斯電站本來入圍了政府的資助名單，但之后幾年中的各種不確定性使碳捕獲和儲存項目蒙上陰影，最后英國政府撤回了對CSS項目的潛在財政支持，這一結(jié)果讓德拉克斯電站等燃煤使用大戶更加堅定地投入生物質(zhì)能源的懷抱。

2012年9月，德拉克斯集團宣布改裝電站6個大型機組中的3個，專門燃燒生物質(zhì)材料。3個機組燃燒的生物質(zhì)總量一舉占據(jù)了全國消耗總量的八成以上，為此需要從加拿大和美國大量進口。每周有16列火車將2萬噸生物質(zhì)顆粒卸載到電站，被磨碎后送入鍋爐燃燒發(fā)電。改裝后的德拉克斯電站有70%的電力來自生物質(zhì)材料，碳排放量比燒煤減少了80%以上。

為了使未來的電力供應(yīng)更清潔和可持續(xù)，德拉克斯電站目前正在進行更大的改造工程：將剩下的3個大型燃煤機組中的1個轉(zhuǎn)換成燃燒生物質(zhì)的機組，預(yù)計在2018年內(nèi)完成轉(zhuǎn)換工程；另兩個大型燃煤機組將轉(zhuǎn)換成燃燒天然氣的機組，以后德拉克斯電站就徹底告別煤炭了。為增強電力調(diào)峰能力，德拉克斯電站還有計劃建設(shè)儲電站。

3天“零煤”發(fā)電全國運轉(zhuǎn)如常

煤電在英國能源構(gòu)成中日趨式微，從2016年開始變得更加明顯。英國國家電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)顯示，2016年5月9日深夜至次日凌晨，有幾個小時的時間，英國電力系統(tǒng)中來自煤炭的電量下降至零。5月12日這種情況再次持續(xù)了約有半天，這種情況白19世紀(jì)末煤電啟用以來尚屬首次，能源界普遍將這一事件視為英國能源領(lǐng)域的一個歷史轉(zhuǎn)折點。

2017年4月21日，英國首次有一整天沒有使用煤電。2018年4月21日到24日，記錄再次被打破，全英國整整有3天沒有使用煤電。根據(jù)英國國家電網(wǎng)公布的數(shù)據(jù)，這3天中，全英國的電力主要靠天然氣、風(fēng)能、核能、生物質(zhì)材料、太陽能和進口電力等維持。而根據(jù)英國氣候政策網(wǎng)站“碳簡報”（Carbonbrief）公布的信息，英國2017年的二氧化碳排放量，已經(jīng)降低到和1890年持平的水準(zhǔn)，英國取得這一減排成果顯然離不開對煤電的大力削減。 值得注意的是，所謂英國“關(guān)閉所有煤礦”和“告別煤炭時代”之類的說法是不準(zhǔn)確的，要用動態(tài)和全面的眼光來看待英國煤電的變化。英國2015年關(guān)閉了最后一座深井煤礦，但至今仍有部分露天煤礦在作業(yè)（主要在蘇格蘭境內(nèi)），即使煤電用煤大量減少，但化肥、涂料、塑料和藥品行業(yè)仍然需要煤炭作原料。

英國只是“脫煤”隊伍中的一員，加拿大環(huán)境部2016年稱要在2030年前逐步淘汰煤電，2017年核電大國法國宣布2021年前關(guān)閉燃煤電站，荷蘭也宣布2030年前全面關(guān)閉燃煤電站。煤電逐漸“下線”可被視為一種趨勢。但作為全球現(xiàn)代煤電的發(fā)端之地和主要經(jīng)濟體，英國的表現(xiàn)無疑更加直接和富有戲劇性。