林伯強:納入煤炭“退役”預期,可以跳出CCUS成本誤區

發布日期:2021-12-03 10:26
來源:第一財經
作者:林伯強

      未來順利進行碳中和,中國煤電“退出”主要形式是利用小時持續下降,轉型升級和功能轉換,保障電力穩定和電網安全,以及應對極端氣候。CCUS技術是目前實現化石能源低碳化利用的關鍵技術選擇。

      2020年化石能源在一次能源消費中占比近85%,短中期仍然將是滿足能源消費的主要來源。長期而言,非化石能源會逐漸成為主力,但化石能源可能難以被完全替代?;茉词褂脦淼奶寂欧懦蔀樘贾泻吐窂缴媳仨氁紤]解決的問題。CCUS(碳捕獲、利用與封存)作為二氧化碳的負排放技術逐漸來到風口。

      中國一次能源消費中煤炭占據約57%,煤炭發電消費近一半的煤炭,提供了65%的電力供應,其目前在電力系統中的作用和難以規避的碳排放,成為經濟增長與碳中和的主要矛盾之一,關于煤電退役的討論不絕于耳,煤炭使用也可能成為今后國際政治的討論焦點。筆者的基本觀點是,未來順利進行碳中和,中國煤電“退出”主要形式是利用小時持續下降,轉型升級和功能轉換,保障電力穩定和電網安全,以及應對極端氣候。

CCUS行業發展處于初期示范階段

      CCUS和煤電是碳中和路徑相關討論中的熱點,CCUS應當如何定位,煤電未來是棄是留,眾說紛紜。CCUS指二氧化碳的捕捉、利用及封存,是將二氧化碳從工業過程、能源利用或大氣中分離出來,直接加以利用或注入地底以實現二氧化碳永久減排的過程。CCUS技術是目前實現化石能源低碳化利用的關鍵技術選擇。目前中國已投運或建設中的CCUS示范項目約為40個,捕集能力為每年300萬噸,多以石油、煤化工、電力行業小規模的捕集驅油示范為主,行業發展處于初期示范階段。

      目前各界對于CCUS未來發展潛力及行業定位的看法不一。樂觀態度者認為CCUS在全球范圍內存在巨大的減排潛力,將成為碳中和產業的重要一環,應當大量布局CCUS項目。悲觀態度者則認為CCUS成本過高,難以大規模應用。

      中國經濟還將持續增長,能源消費規模仍將擴大,需要充分理解清潔能源如何在滿足增量的同時替代存量,并盡可能控制清潔低碳的轉型成本。在當前的碳中和路徑探索階段,準確把握行業發展,有益于碳中和進程的順利進行。

      從目前的技術看,中國能源結構未來面臨著一個“倒過來”的過程,政府的目標是2060年非化石能源占能源供應80%以上,大量研究報告認為未來風電光伏在能源系統中將占到60%~65%,取代煤炭成為能源供應主力。但是,這一過程并不只是裝機量和發電量的變化這么簡單。目前中國清潔能源發展中,只有風電光伏有很大的增長潛力,而風電光伏“靠天吃飯”的特點與生俱來,注定其大規模上網將會給能源電力供給帶來穩定性和可靠性問題,要保證未來電力系統安全穩定運行,必須進行對沖可再生能源波動風險的相應配置。

CCUS的經濟性評估陷入成本誤區

      “儲能+可再生能源”被認為是有效解決能源供應系統穩定性的一個方案。各級部門事實上也已經出臺了不少“可再生能源+儲能”相關的政策和規定。目前儲能技術和產業鏈相對比較成熟,政策和資金投入大,成本有望進一步大幅度下降。但是,也必須看到,目前儲能技術中最具可行性的鋰離子電池儲能,其成本水平距離大規模商業化布局仍有較大差距,現行投運或在建的儲能項目除了抽水蓄能外,也大多是小規模示范項目,即使在政府補貼政策的幫助下,經濟性表現并不樂觀。而且,隨著風電光伏的比例上升,不穩定性沖擊將非線性增大,對儲能配比的要求會大幅度提高。

      另一方面,CCUS技術研發基本成熟,也具備了大規模應用到各行業中的技術可行性,而對于未來產業中無法規避的化石能源使用,則需要CCUS為主的負排放技術予以抵消,才能碳中和。CCUS目前存在著很多問題,最主要是成本高投入小,產業鏈屬于起步階段,政策支持仍不完善,經濟效益尚不明晰等。因此一般的共識是,考慮到CCUS成本高昂,CCUS應當是在其他方法和手段難以奏效時,用來托底減碳的底牌方案。

      從中國碳中和進程的宏觀視角來看,CCUS的經濟性評估需要結合煤電使用來談,CCUS的具體利用也要結合中國電力系統自身獨有的特色來討論。中國擁有世界上體量最為龐大、效率最高、也是最年輕的煤電機組存量,2020年煤電裝機量12.5億千瓦,占電力裝機總量的56.8%,整體來看機組平均服役年限僅11.6年,機組年輕且超臨界、超超臨界等先進機組占比超過55%。碳中和的目標提出后,煤電似乎已經注定退出電力舞臺,但煤炭“退役”導致的煤炭設備投入歸零以及CCUS的引入能夠給煤電在碳中和進程中的作用帶來新的思路,中國現有的煤電資源和煤炭稟賦也能夠為CCUS的布局提供更合理的考慮。

      由于碳匯的不確定性,只有CCUS的引入,才可能讓現有的煤電機組繼續在未來清潔電力系統中發揮一定的作用。由于CCUS成本高昂,目前普遍對CCUS的經濟性抱有很大疑慮而導致產業投入嚴重不足。然而,目前CCUS的經濟性評估陷入成本誤區,就是直接將目前的煤電成本加上CCUS成本,并沒有考慮未來煤炭必須“退役”這個預期??梢韵胂?,面對碳中和目標,煤電結局只有全面退出,煤炭“退役”除了導致之前投入的固定成本歸零,還需要投入拆遷費用以及其他職工安置再就業等成本。

      這樣,納入煤炭“退役”預期的CCUS經濟性評估可以跳出煤電成本誤區。中國大量的先進年輕煤電機組可以作為可靠的儲備電源,經過靈活性改造后也能很好地擔任靈活性調峰電源的角色,對沖大比例風電光伏不穩定對電力供應的沖擊,以及在關鍵時刻(如極端氣候)保障電力供應,同時也是對龐大煤電裝機和煤炭資源的有效利用??梢韵胂?,如果未來煤電發電成本僅包括煤炭使用成本、設備維護、靈活性改造等運行成本,而電廠設備和建設等固定成本將歸零。從目前情況看,CCUS成本還是遠高于儲能成本,所以,在電力系統碳中和路徑選擇上,“CCUS配合煤電”與“可再生能源加儲能”,除了經濟性的比較,還需要綜合考慮中國國情。

      因此,納入煤電“退役”預期,CCUS的定位就可以不僅僅是不得已而用之的托底方案。從政府戰略和政策上,不能受短期“CCUS搭配煤電”的經濟效益差所局限,更大規模CCUS布局應當可以展開。隨著碳減排進程深入,可再生能源占比大幅度上升,依托現存大量“固定成本歸零”的煤電機組布局的CCUS配置將會顯示出其在可靠性和經濟性上的優勢。一方面對煤電機組的保留和利用符合先破后立的轉型原則,能夠保障電力系統在峰谷調節和應對極端氣候的可靠性;另一方面,CCUS的下游產業鏈成熟后,搭配“成本歸零”的煤電機組,相比較“可再生能源+儲能”配置的經濟性也將會逐漸顯現出來。

      由于CCUS產業鏈的全面布局需要很長的發展周期,應當將眼光放長遠。面對未來能源系統大比例的風電光伏,既需要發展儲能,也要同時意識到“煤電+CCUS”的配置將可以有力保障和推動相對低成本碳中和進程,有益于先立后破,也有益于中國資源利用。

      與大量有關電動汽車對碳排放影響的爭議一樣,從目前的角度看,由于中國的電力供應過去十年中,煤電占電力總消費比例僅下降了約10%,如果考慮電動汽車全產業鏈的碳排放,可能電動汽車對目前碳減排的貢獻非常有限。但是,這種“全生命周期”爭議忽略了電動汽車未來的減排預期,當未來能源系統(電力系統)清潔能源超過80%時,電動汽車的碳減排作用則不言而喻。然而,如果受制于現有爭議而對電動汽車產業的布局和發展有所遲疑,就不可能有未來的電動汽車帶來的大規模碳減排,同理亦適用于CCUS產業。

      著眼未來,中國可以依托現存大量年輕先進的煤電機組進行CCUS的配置,在大比例風電光伏情景下,降低對儲能系統的需求和壓力,能夠以較低的成本支持中國的經濟增長和實現碳中和目標。應對未來大比例風電光伏對電力供應的穩定性沖擊,靈活性改造后的煤電機組+CCUS模式相較于重新建立一個龐大的儲能系統,應該綜合成本更低一些,其關鍵在于火電機組固定資產的“零成本”,以及政府如何有效地支持“零成本”。因此,CCUS的全面布局需要盡快展開,抓住時機發展CCUS產業,早日形成“煤電+CCUS”在電力系統占有一定比例的方案,彌補電力系統全部“可再生能源+儲能”的成本劣勢和應對極端氣候方面的不足。
分享到:
最新資訊
熱門內容