为什么在今天的中国,火电仍能占据大半的发电比例?

来源: 时间:2017-07-10

首先确立一个技术人员常常忽视的观念:在工程领域,技术不是问题,成本才是。这里的成本不止是直接投入的金钱,也包括社会所承担的隐形成本---虽然有时候这些隐性成本不太好计算。

比如,现在要修一条路,为什么总是绕着山脚走,让司机们开着十分不爽?事实上我们完全有能力把山整个炸平在移走,修一条大家行车无比畅快的笔直道路,只是这样做可能要花上百亿,而绕山走可能只需要花几千万,还要考虑炸山引起的潜在生态破坏。

由于:“炸平大山的成本 -因为炸山导致的生态成本“ > ”绕山脚修路成本+因为绕路而产生的额外社会成本,包括油耗、警示牌、事故等-因为绕山修路导致的生态成本”,所以我们最终选择绕山,而不是直接炸平。

说明这个原则后,我们再来说“为什么在今天的中国,火电仍能占据约一半的发电比例?”这个问题。

发电是一个成熟的行业,本质上不存在技术问题,而仅涉及成本。

由于广义的火电包括燃油、燃煤、燃气、然生物质固体等众多类别,我们假设这里的火电仅指燃煤火电。

我国是一个煤炭资源十分丰富的国家,而且相当多的煤炭品质很好。所以燃煤发电是一个显而易见的经济选择,即使加上脱硫脱硝电除尘,绝大多数省的火电发电成本依然可以控制在0.25~0.45元/度之间,如此低的价格仅次于大型水电。而一直被很多技术人士看好的核电,其核准的电价反而为0.43元/度,超过绝大多数省份的火电电价。

另一方面,火电具有优异的调峰性能,电力的供需需要实时的平衡,但是我们需要保证大家时时刻刻都能用电,不能随便的拉闸限电。所以只能通过调节发电厂的发电量来维持系统的稳定。正如高票答案所说,没风、阴天、没水的时候怎么办?核电调峰性能不太好,只能依靠火电来调节。那么如果不用火电呢?技术角度当然有解决的办法,比如上超大规模的储能、上超级多的抽水蓄能电站,上大量的燃气轮机来补充---但是无一例外,都会出现成本巨大,电价贵的要死的情况。(为了避免误解,我要提一下,火电调峰好,是相对于新能源来说的,调峰最好当然是带库区的水电.....但是水电不够嘛)

电力作为大工业生产的基础能源,如果电价贵的要死,那么我们生活中的一切价格都会出现大幅的涨价,大家一夜回到解放前。

那么取代火电的好处是什么呢?首先,也许能降低一点点污染---大型火电的污染已经很小了。其次,能减少不少碳排放(脱硫脱硝电除尘不包括二氧化碳,二氧化碳不算是污染物,但是算温室气体),这取决于你是否相信碳排放导致了全球气候变化威胁我们的生存,我个人对此没有深入研究,不予置评。最后,煤炭是有限的,可以做化工原料,白白烧掉,从长远来看是很可惜的,对资源不算是优化配置。

我们真的会为了以上这些好处,付出价格大幅上涨的代价吗?不管你们愿不愿意,反正我一个搞新能源的都不愿意。这就是为什么火电依然在中国占大比例的原因:丰富的资源,优异的性能,让火电在我国拥有无可比拟的成本优势。由于我国水电储量不能满足全国的用电需求,火电在可预见的未来,依然会拥有十分重要的地位。

以上算是对火电的支持,再来说说被很多人诟病的风电和光伏。

风电和光伏发电几乎不消耗任何的资源,没有任何碳排放,光伏还可以很灵活的做成很小的系统,用于偏远地区,这是它们的优势。而被人诟病,主要是高昂的补贴、不稳定的出力和光伏生产过程中的高耗能和污染。

1、关于补贴。几乎所有的新兴技术一定需要社会力量的支持,否则新兴技术缺乏成熟产业链,不太可能和完全成型的传统行业相竞争。这种支持可能是风投、企业自身的研发,当然也可以是政府补贴。有人认为只要是新兴行业,自由资本市场一定会给予支持,政府可以完全不必插手,这个看法属于市场万能论,过于理想化,不再展开细说。

一种产业的发展,一般经历“研发阶段---试点阶段---商业开发---成熟产业---优势技术”几个阶段,大多数新技术在研发阶段都可以获得一定支持,但能进入商业开发阶段的新技术少之又少,能进入成熟产业,在上下游拥有成熟供应商的技术更少,需要艰苦的市场培育。风电和光伏也同样沿着这样的道路前进,而国家的大规模补贴,恰恰是在商业开发阶段才开始的---国家觉得你能在前俩阶段脱颖而出,未来就有希望,才来扶你一把。地热发电也是可再生能源,和火电一样有调峰能力,现在还在眼巴巴的等着政策。

考虑到国家不能永远补贴一个产业,在这种潜在的压力下,风电和光伏的技术进步非常迅速,在2009年9月,光伏组件的价格还是9元/W,电站的总造价水平是17000元/kW,而8年之后的今天呢?组件价格水平已经报出了2.3元/W,电站总造价水平是6000~6500元/kW。而印度人的报价可以达到4700元/kW---与知乎讽刺印度的风气不同,我们在部分工程领域的国际竞争中已经感到了印度的强大压力(主要源自低廉的人工,要求不太高的标准)。

8年之内,光伏的价格下降了60%,风电并不如光伏这样迅速,但是也在快速降低。在这种快速的降价趋势下,风电和光伏发电的电价水平也在迅速下降,2016年,迪拜出现了2.99美分/kWh的竞标电价,折合2毛钱,追上甚至超过了火电的水平。

而我国的光伏、风电标杆电价也在快速下调,1~4类资源区的风电电价即将达到0.4~0.57元/度,光伏是0.65~0.85元/度,对照火电、核电的上网电价,风电的是不是不那么吓人了呢?对比工厂、商场动辄0.8~1.3元/度的用电电价,光伏的电价是不是觉得还不错呢?

所以,补贴终究会取消,这是一个扶持产业的过程,不是一个补贴的骗局。(金太阳、电动车中出现了大量骗补,但这是一个执行层面问题,不是政策大方向的问题)

2、关于出力波动的问题。从目前来看,还没有很好的解决办法,如在火电中所说,抽水蓄能、电池和燃气的价格都很高昂(抽蓄本身价格还行,还是考虑到自身效率和输送损耗,加上选点位置有限,也有很大的劣势)。也这是我作为新能源从业者,一直考虑要不要转行的主要原因。

从技术上看,出力波动问题不能依靠单一技术手段解决,最终可能是这样:

(1)光伏、风电价格进一步下降至火电水平,同时由于无温室气体排放,可以通过碳排放交易获得一些收入(这里是环境效益货币化的体现,不属于补贴)。在此技术上,加上储能设备的价格下降(半年前4000元/kWh的某厂家,现在已经报价到了3000元/kWh,并表示还能再降),可再生能源电站可以配置部分储能,平抑自身波动。

(2)抽水蓄能电站、天然气冷热电三联供的建设(三联供还是有价格优势的),增强系统的调峰能力。

(3)电力市场的实施,有限保证了可再生能源的上网,而火电则可能转为一种调峰电源,通过作为备用容量获取收益。

以上(2)、(3)点除了大规模的技术改造,还涉及到很大的利益重新分配。是否应该这样做,所涉及的内容过于庞大。屁股决定脑袋,大家都会根据自己的岗位,找出一套有利于自己的说辞。所以我不相信任何人,也不建议大家相信任何人的说法。在愿意上知乎答题的人的层次中(比如我),没有人弄得清。

3、光伏污染和能耗的问题,污染问题,我不是上游企业,不是很清楚,但是上大型工业企业都要过环评的,这是一个相不相信政府的问题。

能耗问题,有人说光伏25年发的电还不够制造板子所消耗的电力,这其实是个Energy payback time的事情,有相当多的研究。可以自由的去搜。从学术界成果来看,还是能回本的。