“十四五”时期我国火电行业节能潜力分析与建议
“十四五”B寸期我国
火电行业节能潜力分析与建议
刘志强u2，潘荔2，赵毅、张国柱3，陈鑫峰4
(1.华北电力大学，北京】02061; 2.中国电力企业联合会，北京100761; 3.大唐环境产业
集团股份有限公司，北京100097; 4.国电电力发展股份有限公司，北京100101)
摘要：节能提高能效是我国实现“二氧化碳排放力争2030年前达到峰值，努力争取 2060年前实现碳中和”目标的有效手段。该文分析了火电能耗现状，从结构调整、技术改
进、管理提升等方面，全面分析论证各因素对能粍下降的贡献，其中，新建机组、关停小
机组、节能改造对能耗下降的贡献度逐步降低，预计“十四五”期间，火电供电煤耗下降
5.6〜8.7g/kWh(中值7.2 g/k W h)，绝对值下降空间较前三个五年收窄，2025年火电供电
煤耗降至298 g/k W h左右。建议从完善绿发展指标体系顶层设计、发挥大容量火电机组
基荷作用、持续扩展火电热电冷联供能力、持续加大火电节能改造力度、技术创新和标准
引领等角度，继续促进火电节能工作。
关键词：火电；节能；潜力；供电煤耗
poe供电>英语教学法中图分类号：F426文献标识码：A文章编号：1003-2355-(2021)04-0012-07
D oi:10.3969/j.issn. 1003-2355.2021.04.002
A bstract:Saving energy and improving energy efficiency are effective means for China to achieve the new
commitment of "reach C02 emissions peak before 2030 and achieve carbon neutrality before 2060,?. This paper analyzes the current status of thermal power consumption, and comprehensively analyzes and demonstrates the contribution of various factors to the reduction of consumption from the aspects of structural adjustment, technical improvement, and management improvement. The results show that contribution of constructing new units, shutting down small units and energy-saving
retrofitting to the reduction of energy consumption gradually reduces. It is expected that the coal consumption of thermal power supply will decrease by 5.6〜8.7 g/kWh (median value 7.2 g/kWh) during the “14th Five-Year Plan” period, the absolute value decreasing space will be narrower compared with the previous three “Five- Year^, and the coal consumption of thermal power supply will reduce to about 298 g/kWh in 2025. It is recommended to continue promoting thermal power energy conservation from the perspectives of improving the top-level design of the green development indicator system, exerting the baseload role of high-capacity thermal power units, continuously expanding the Combined Cooling Heating and Power (CCHP) capacity, continuously increasing the energy-saving retrofitting of thermal power, technological innovation and standard guidance.
Key words:Thermal Power; Energy Saving; Potential; Coal Consumption of Power Supply
收稿日期：2021-04-08
作者简介：刘志强（1982-)，男，博士，高级工程师，从事电力行业节能减排、新能源工作。
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图3
我国煤电发电装机与发电量占比变化情况
二、火电节能成效及存在的问题
根据中电联统计，2020年6000 k W 及以 上火电厂供电标准煤耗为305.5 g /kWh ，比
图2 2005〜2020年我国发电量变化情况
长期以来，基于富煤缺油少气的资源禀赋， 我国火电绝大部分由煤电构成，2020年全口径 煤电装机容量10.8亿k W ，完成了 2020年底煤 电装机规模控制在11亿k W 以内的规划目标。 同时可再生能源快速发展，2020年煤电装机占 比降至49.1%，首次降至50%以下；煤电发电 量占比降至60.7%，仍处于主体地位。2019年 6000 k W 及以上火电机组发电供热原煤消耗量 达到22.9亿t ，比2005年增长近1.1倍。电煤 占全国煤炭消费量的比重由2005年的40.7%提 高至2019年的54.2%。
煤电发电装机与发电量占比变化情况见图3。
(%)
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煤电占发电量比重 一•-煤电占火电发电量比重+煤电占发电装机比重――煤电占火电装机比重
2021年第4期
(万亿kWh )
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1火电■水电■核电■风电■太阳能
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」（年）
图
1 2〇〇5〜2〇2〇年我国发电装机变化情况 2015年下降9.9 g /kWh ，比2010年下降27.5 g /
节能是我国的基本国策，是实现二氧化碳大 幅下降的最主要途径之一。作为能源消耗和二 氧化碳排放的大户，电力行业节能水平直接影响 “碳达峰”的进程。“十四五”时期，是实现新达 峰目标和“碳中和”愿景的关键时期，电力发展 被赋予新使命，火电节能工作亦被赋予新任务。
一、火电行业发展状况
“十一五”以来，我国发电装机和发电量快 速增长。截至2020年底，全国全口径发电装机 容量22.0亿kW |1]，其中，水电3.7亿k W 、火 电丨2.5亿k W 、核电4989万kW ，并网风电 装机为2.8亿k W ，并网太阳能发电装机为2.5 亿kW 。2020年，全国全口径发电量7.62万亿
kWh ，其中，水电、火电、核电、并网风电和 并网太阳能发电量分别为1.36万亿kWh 、5.17 万亿kWh 、0.37万亿kW h 、0.47万亿k W h 和 0.26万亿kW h ，同比分别增长4.1%、2.5%、 5%、15.1%和丨6.6%。火电装机由2005年的 3.9亿k W 增长至2020年的12.5亿kW ，增长 了 2.2倍，占比由2005年的75.7%降至2020 年的56.6%；火电发电量由2005年的2.0亿
k W h 增长至2020年的5_2亿kWh ，增长了 1.5 倍，占比由2005年的81.8%降至2020年的 67.9%，非化石能源占比逐步提高，电力装机绿 低碳发展趋势凸显。
2005~2020年，发电装机变化情况见图1， 发电量变化情况见图2。
(亿kW )
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2015■火电■水电■核电■风电■太阳能
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k W h ，比 2005 年下降 64.5 g/kW h 。“十一五”、 “十二五”、“十三五”火电供电煤耗绝对值分别 下降 37.0 g/kW h 、17.6 g/kW h 、9.9 g/kW h ，供 电煤耗下降绝对值逐步减少。以2005年为基 准年，2006〜2019年的14年间，通过发展非 化石能源、降低供电煤耗和线损率等措施，电 力行业累计减少二氧化碳排放约159.4亿t ；其 中，供电煤耗降低对电力二氧化碳减排贡献率 为37%，累计减少电力二氧化碳59亿t 。
2005〜2020年，6000 k W 以上火电机组供 电煤耗见图4。
(g /kWh )
400
370
I 供电标准煤耗•供电热效率
(%)
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供电热效率
火电供电煤耗在持续下降的同时，在面对 “碳达峰”、“碳中和”的形势下，火电节能工作 面临以下问题：
一是火电设备利用小时持续走低，高效机 组难以发挥技术优势。随着新能源的快速发展， 火电在系统中的作用由电量型电源逐步转变为 电量和电力调节型电源，利用小时明显下降， 负荷率降低。尤其是大容量、高技术参数的煤 电机组，受系统调峰影响，不能在最佳工况下 运行，发电效率降低，机组运行经济性下降， 高能效优势无法有效发挥。如根据某集团的统 计，火电负荷率由2015年的72.96%降至2019 年的70.06%，煤电负荷率由2015年的72.60% 降至2019年的69.45%。
二是节能空间越来越小，投入产出经济
性越来越低
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方面，通过增加新机组方法
优化煤电机组结构降低供电煤耗的空间越来 越小；另一方面，经过“十一五”、“十二五”、 “十三五”三个五年计划的大规模节能减排改 造，投人低、效果好、见效快的节能改造已经 完成，我国燃煤电厂供电煤耗已整体达到世界 先进水平[21，现役燃煤机组的供热能力和节能 潜力已经充分发挥，进一步通过供热和节能挖 潜改善能耗指标的空间明显缩小。
三是深度环保改造明显增加机组能耗。“十三五”期间，煤电行业进行了大规模的超低 排放改造
十五放假
，
2019年86%以上的机组实现了超低
排放，环保设施满出力运行造成机组厂用电率 升高0.3~0.5个百分点，供电煤耗反弹l.5~2g/
kWh ；部分地区在超低排放的基础上，进一步 提出烟囱消白烟、烟尘降至5 mg/Nm3和废水零
排放改造要求，使能耗指标进一步升高。
四是部分煤电企业经营困难，节能主动性减 弱。火电利用小时下降、市场电量比例明显增 加、实际平均上网电价下滑，以及煤价大幅波动 且处于高位运行，火电企业普遍经营困难，进一 步实施节能技改的意愿明显下降；同时为了降
低燃料成本，火电企业普遍掺烧经济煤种、污 泥油泥等非常规燃料，造成入炉煤质普遍下滑， 燃烧工况持续恶化，威胁机组安全经济运行， 部分机组非停次数上升，能耗指标明显反弹。
三、火电节能主要措施贡献及潜力iphone 电池更换
火电能耗与火电的结构（包括火电内部的结 构、煤电自身的结构）、技术水平（包括技术升 级改造、供热的大小）、运行水平（主要是负荷 因素、管理因素等）等密切相关。
(-•)新建煤电因素分析
各个时期新建的煤电均是当时大容量、高 参数、高效率、低煤耗的机组，对于行业均值
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具有带动作用。“十一五”时期，新建煤电3.47 亿kW，占2010年末煤电装机的52.5%；如按 新增煤电
机组平均供电煤耗315 g/k W h计算，对2010年火电供电煤耗的贡献度为18.0 g/ kWh。“十二五”时期，新建煤电2.30亿k W，占2015年煤电装机的25.6%；如按新增煤电机 组平均供电煤耗305 g/k W h计算，对2015年火 电供电煤耗的贡献度为3.6 g/kWh。“十三五”时期，新建煤电1.77亿k W，占2020年煤电装 机的16.4%；如按新增煤电机组平均供电煤耗295 g/k W h计算，对2020年火电供电煤耗的贡献度为1.8 g/kW h。
“十四五”期间，新建煤电规模具有较大的不确定性，各研究机构对煤电的预测差距较大。按照“合理控制煤电建设规模和发展节奏”[3]，结合电力需求和电力支撑，煤电仍需一定规模的增长才能在电力上满足负荷需求。按新增煤电机组平均供电煤耗290 g/k W h计算（主要考虑负荷下降、三北地区新建空冷机组为主），如 增长1亿k W，对2025年火电供电煤耗的贡献度为1.1 g/kW h；如增长2亿kW，贡献度为2.2 g/kWh。
(二）新建气电因素分析
相比于燃煤发电，燃气发电具有能源转换效率高、启停迅速、运行灵活等优点。虽然气 电煤耗较低，但由于装机规模小、年利用小时低、发电量占比小，气电贡献偏低。“十一五”时期，新建气电约1400万k W，占2010年气 电装机的53.4%；如按新增气电机组平均供电煤耗260 g/k W h计算，对2010年火电供电煤耗 的贡献度为1g/kWh。“十二五”时期新建气电约2600万k W，占2015年气电装机的38.9%;
如按新增气电机组平均供电煤耗250 g/k W h计 算，对2015年火电供电煤耗的贡献度为1.4 g/ kWh。“十三五”期间，新建气电约3115万 k W，占2020年气电装机的31.8%；如按新增气电机组平均供电煤耗230 g/k W h计算，对 2020年火电供电煤耗的贡献度为1.2 g/kWh。
“十四五”期间，为满足新能源的大规模发展，需配套大量的灵活性电源，预计新建气电5000万k W，占2025年预计气电总装机规模的33%；如按新增气电机组平均供电煤耗220 g/
k W h计算，对2025年火电供电煤耗的贡献度
为 1.7 g/kWh。
(三）关停小火电因素分析
小火电能耗高、污染大，长期以来是重点
关停对象，“十一五”、“十二五”、“十三五”(前四年）时期，分别关停退役7380万kW、4115万k W、3703万k W左右（按照国家能源
局《关于下达2020年煤电行业淘：太落后产能
目标任务的通知》“2020年拟关停733.35万kW”要求折算，“十三五”期间，累计关停超过 4500万k W)，均超过五年规划要求（见表1)。“十一五”时期，关停机组煤耗按420 g/kWh
计十二五”时期，关停机组煤耗按400 g/
k W h计；“十三五”时期，关停机组煤耗按370 g/k W h计，则关停小火电对2010年、2015 年、2020年火电供电煤耗的贡献度分别为8.5 g/ kWh、3.5 g/kW h、2.6 g/kWh。“十四五”期间，将持续开展关停小火电工作，预计关停2000 万k W左右，如按关停淘汰机组平均供电煤耗350 g/k W h计算，对2025年供电煤耗的贡献度
为 0.7 g/kWh。
表12006〜2019年我国关停退役火电机组容量情况时间计划关停
容量（万kW)
实际关停
容量（万kW)
完成率
(%)
“十一五”时期50007380147.6
“十二五”时期20004115205.8
“十三五”时期2000>4500>225
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(四）热电联产因素分析
热电联产机组利用高品质的能量发电、较 低品质的能量供热（减少汽轮机冷端热损失），可实现能量的梯级利用，提高能源利用效率，供热期机组煤耗明显低于同容量同压力等级纯凝机组。2005年以来，供热机组比例逐年提高，6000 k W以上供热机组的比例由2005年 的14.0%提高至2019年的43.7%，供热量由
2〇〇5年的19.3亿G J增长至2019年的49.2亿 GJ。从热电比看，从2015年的25.7%提高至2019 年的 28.8%。
对于机组而言，供热对供电煤耗的下降计算 相对准确；对于行业而言，由于供热热源的不稳 定性，不同年份同台机组的供热对能耗的影响也不尽相同，难以支撑准确计算供热对能耗的贡献，但可进行大致估算。如某集团“十三五”期间投入供热改造51.9亿元，改造后机组新增供热能力约8200 MW，拉动供电煤耗降低14.76g/kWh；由此进行行业估算，“十一五”期 间，供热量增加8.8亿G J，估算对2010年火电 供电煤耗的贡献度为11g/kWh; “十二五”期间，供热量增加8.7亿G J，估算对2015年火电供电 煤耗的贡献度为11 g/kWh;2016〜2019年供热量增加12.4亿G J，估算对2020年火电供电煤耗的贡献度为13 g/kWh。
经历了大规模的供热改造，“十四五”期间 的供热增长幅度将下降，预计供热量增加7~9亿G J，估算对2025年火电供电煤耗的贡献度为7~9g/kWh。供热因素是影响火电能耗的最大不确定因素。
(五）节能改造因素分析
节能提效改造是煤电机组降低煤耗的有效方式，目前广泛采用的提效改造技术主要包括：能量梯级利用改造、汽轮机通流部分改造、锅 炉和汽轮机冷端余热深度利用改造、辅机提效改造、机组运行方式优化等。“十一五”以来，火电企业按照国家节能减排的要求，实施了大 规模的节能改造，一大批新技术、新工艺应用 于火电机组，供电煤耗下降较快，估算对2010 年、2015年火电供电煤耗的贡献度均为5g/ k W h左右。经过10年的节能技术改造，投人 产出高的节能提效改造已经完成。“十三五”以 来，
火电企业亏损严重，但火电企业仍稳步推进节能提效改造，节能提效改造对2020年火电 供电煤耗的贡献度约2.5 g/k W h左右。
“十四五”期间，部分机组仍可通过节能提 效改造提高效率。主要包括：对于投产10年以 上且热耗率高的600 M W等级以上亚临界、超 临界机组有计划地进行汽轮机通流改造；对能 耗水平一般或处于较差水平的机组开展性能诊断工作；对厂用电较高的电厂实施降低厂用电率改造。但由于节能改造投资巨大，纯依靠降 低煤耗具备高经济性的项目越来越少，如无激 励政策，总体改造规模受限，供电煤耗降幅收窄，预计对2025年火电供电煤耗的贡献度约0.5 g/kWh。
(六）管理水平提升因素分析
管理水平是火电企业低能耗运行的重要保障，“十一五”以来，火电企业不断完善节能降耗管理要求、持续推动小指标精细化管理、开 展能效对标、加强信息化建设、开展远程节能诊断工作等，管理水平已经达到世界较先进水平，估算管理水平的提升对2010年、2015年、2020年火电供电煤耗的贡献度分别为2 g/kWh、1g/kWh、1g/kWh。“十四五”期间，随着智慧电厂建设的不断深入，新型自动监测和控制技术、5G和人工智能等先进信息技术在电厂管理系统的不断应用，火电机组的管理水平将进一步提高，预计对火电供电煤耗的贡献度约为1g/kWh 0
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