一、电力行业发展现状及趋势

（一）电力行业绿色低碳转型步伐明显加快

截至2022年底，全国全口径发电装机容量256733万千瓦，其中非化石能源发电装机容量127548万千瓦，比上年增长14.0%，非化石能源发电占发电总装机容量比重49.7%，比上年提高2.6个百分点。2022年，全国非化石能源发电量31443亿千瓦时，比上年增长8.6%，占总发电量比重36.2%，比上年提高1.7个百分点。预计到2030年，非化石能源发电装机占比将达到60%左右，非化石能源发电量占比接近50%，非化石发电量增量占全社会用电量增量比重达到90%左右。

（二）煤电发挥了电力系统调节和负荷保障作用

2022年全国全口径发电量86939亿千瓦时，其中煤电50792亿千瓦时，占全口径发电量的58.4%。2022年全国21个省级电网用电负荷创新高，少数省份在部分用电高峰时段电力供需平衡偏紧，电力保供形势严峻。国家高度重视并出台一系列能源电力保供措施，有效缓解迎峰度夏和迎峰度冬期间部分地区供电紧张局面，守牢民生用电安全底线，煤电发挥了电力系统调节和基础保障作用。

（三）煤电节能减排成效显著

截至2022年底，全国达到超低、超超低排放的煤电机组约10.5亿千瓦，占煤电总装机容量比重的94%。2022年，全国6000千瓦及以上火电厂供电标准煤耗300.7克/千瓦时，比上年降低1.0克/千瓦时；全国单位火电发电量二氧化碳排放约824克/千瓦时，比2005年降低21.4%；全国单位发电量二氧化碳排放约541克/千瓦时，比2005年降低36.9%。

截至2022年底，全国碳排放权交易市场（发电行业）碳排放配额（CEA）累计成交量2.30亿吨，累计成交额超过104.75亿元，其中，2022年合计成交量0.51亿吨，合计成交额超过28.1亿元，综合成交均价55.30元/吨。电力碳减排取得显著成效，全国碳市场建设扎实推进。

（四）电力市场和新型电力系统建设积极推进

2022年，全国各电力交易中心累计组织完成市场交易电量52543亿千瓦时，比上年增长39.0%，占全社会用电量的60.8%，比上年提高15.4个百分点，市场化程度进一步提高，全国统一电力市场体系建设取得重要进展。随着新能源占比逐渐提高，煤电逐步向基础保障性和系统调节性电源转型，电源多元化发展成为电力系统安全运行的可靠保障。未来电力系统将呈现多种新型技术形态并存的格局，大电网将长期作为我国电网的基本形态，分布式微网将成为有效补充。

二、牢牢把握“双碳”目标重大任务，大力推动煤电清洁低碳转型发展

（一）完整、准确、全面贯彻新发展理念

2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会讲话中提出“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争在2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”因此，立足以煤为主的基本国情，大力推动煤炭清洁高效利用，积极推动煤电节能降碳改造、灵活性改造、供热改造“三改联动”，发挥煤电对新能源发展的支撑调节和兜底保障作用；加快推进能源转型，大力发展风电和太阳能发电，积极稳妥发展水电、核电、生物质发电等清洁能源，积极构建以新能源为主体的新型电力系统，以实现电力行业绿色低碳高质量发展。

为了鼓励和促进煤电行业健康发展，国家出台了一系列政策措施，如《国家发展改革委  国家能源局关于开展全国煤电机组改造升级的通知》（发改运行〔2021〕1519号）、《国家发展改革委  国家能源局关于建立煤电容量电价机制的通知》（发改价格〔2023〕1501号）两个重要文件，为煤电行业的发展指明了方向。

（二）实事求是，因地因时升级改造和建设煤电机组

1.关于存量煤电机组

我国电力体制改革前及改革后初期建成投产的60万千瓦及以下煤电机组，除热电联产机组外，其供电煤耗基本上高于310克/千瓦时，使用寿命已经20~35年不等。对于这些老、旧、小机组，通过全寿命周期的安全、技术、经济等综合评估，采取升级改造、关停和容量替代新建三种方式妥善解决。

（1）对于具备条件的煤电机组，进行升级改造。通过节能提效、灵活性和供热“三改联动”，使机组供电煤耗低于300克/千瓦、调峰能力达到30%额定功率或更低的，可以因地制宜、因厂施策进行相应的技术改造。

节能提效改造的主要途径是汽轮机通流改造、锅炉烟气余热深度利用和汽轮机冷端优化改造、能量梯级利用改造，探索高温亚临界综合升级改造等。供热改造的原则是积极推动区域长距离供热或者是替代能耗高、污染重的燃煤小热电供热机组。

（2）对于无法改造的机组，实施逐步淘汰关停，或通过容量替代新建清洁高效煤电机组。根据国家政策，符合能效、环保、安全等相关要求的机组，在无需原址重建、“退城进郊”异地建设等情况下，可作为应急备用电源发挥作用。

2.关于新建煤电机组

对于新建煤电机组，国家明确要求“除特定需求外，原则上采用供电煤耗低于270克/千瓦时的超超临界机组”“不允许新建设计供电煤耗高于285克/千瓦时的湿冷机组、高于300克/千瓦时的空冷机组”。因此，在规划和建设煤电项目时，尽可能做到：一是在机组选型时，宜采用60万千瓦超超临界二次再热机组或100万千瓦超超临界机组或100万千瓦超超临界机组二次再热机组，通过技术进步和科技创新，使机组在纯凝工况下的设计供电煤耗达到260~265克/千瓦时，甚至更低；二是厂址宜选在沿海、沿江、沿铁路运输线或具有热用户的经济技术开发区，或者是煤电一体化、新能源基地配套项目；三是调峰能力至少达到30%额定功率，甚至更低；四是机组必须满足全负荷脱硝和超低排放；五是鼓励智能发电和智慧电厂建设；六是鼓励预留CCUS场地或同步建设一定容量的CCUS。

三、国家“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”专项重大研发计划项目的实践和效果

（一）项目的基本情况

科技部2017年度指南“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”重点专项中把“高效灵活二次再热发电机组研制及工程示范”列入了国家“十三五”重点研发计划。

国家能源集团委托江苏公司牵头，依托宿迁公司2台66万千瓦超超临界二次再热机组项目，联合上海电气集团、华东电力设计院、华北电力大学、上海交通大学、清华大学等14家产学研用单位组织项目申报。经过10个月的精心准备和答辩评审，于2017年8月24日，获科技部立项批复(国科高发计字〔2017〕39号)。

（二）项目的主要目标和任务

解决二次再热机组全工况过程耦合匹配机理、汽轮机结构、通流及控制整体优化设计以及二次再热机组高效灵活测控理论和方法等关键问题；突破高效灵活的二次再热汽轮机及锅炉设计等共性关键技术；建成66万千瓦二次再热超超临界机组，机组发电效率≥48%；推动我国具有自主知识产权的超超临界二次再热机组装备制造技术和产业水平，为燃煤发电技术进一步提升提供理论指导和技术支撑。

（三）项目实施情况和效果

经过项目组5个子课题14家研制单位和全体工程技术人员历时5年的共同努力，攻克了一系列高效灵活二次再热发电机组共性关键技术，核心设备和控制系统均实现自主可控，成功建成宿迁2台66万千瓦高效灵活二次再热发电机组示范工程，其能耗和发电效率创造了60万千瓦等级机组一系列世界之最：

额定工况下机组发电煤耗255.31克/千瓦时，发电效率48.11%。截止2023年10月，累计完成发电量315.08亿千瓦时，供电煤耗266.62克/千瓦时，具有很强的竞争盈利能力，与全国60万千瓦等级机组完成值相比，减少二氧化碳排放量283.74万吨，取得了良好的经济效益。

该项目获优秀工程设计一等奖、电力工程科学技术进步一等奖、中国电力优质工程奖、中国安装协会科学技术进步一等奖、中国土木工程詹天佑奖等殊荣。入选国家“十三五”科技创新成就展。大大提升了我国具有自主知识产权的超超临界二次再热机组理论研究和装备制造技术水平，标志着我国高效灵活二次再热技术已领跑世界，对加快能源行业产业升级,“双碳”目标的实现，具有重大的现实意义，其社会效益十分显著。

四、几点思考和建议

在“双碳”目标和激烈的市场竞争环境下，煤电行业的发展应秉持安全、清洁、低碳、高效、灵活、经济、智慧和全寿命的原则，建设新型电厂（能源枢纽）。

（一）关于选址。应该综合考虑燃料运输便捷，环保容量允许，离电力、热力负荷中心近的沿海、沿江、沿铁路运输线周边区域或园区，或是煤电一体化、新能源基地配套项目。

（二）关于电厂功能和定位。应该以城市或区域能源枢纽功能（具备综合能源服务功能）来进行规划设计和定位，即要实现1（发电）+N（供热、供汽、供气，掺烧城市污泥、生物质等）功能，不能把它规划和设计成仅仅只有发电功能的电厂。

（三）关于机组高效性。应选择高参数大容量超超临界一次或二次再热机组，并根据机组全工况能耗分布特性和规律，开展机组、系统、设备优化和系统集成，如机炉匹配选型、主机参数选择、最佳工况点选择、辅机裕量选择、紧凑型设计、煤种及适应性研究等等。通过对标目前同类型最先进机组的煤耗、厂用电率等技术经济指标，依靠技术进步和科技创新，实现再提升。

（四）关于机组灵活性。机组应具备快速增减燃料、快速提升或降低燃烧率和快速补减水的能力。根据欧洲和国内某些电厂的经验，可以通过采用100%容量送风机、一次风机、空预器、汽动给水泵的设计和配置；采用大容量磨煤机侧煤仓设计和布置；主厂房采用紧凑型设计和地下设备布置；机组采用综合一次调频技术；采用先进的现代控制理论和控制技术等，使机组的爬坡速率达到4%~5%/min，最低调峰能力达到20%~30%额定功率。

（五）关于清洁低碳环保。应该从烟气、废水、无组织排放和噪声、有害物治理等方面全方位全天候考虑，提倡去工业化设计，建设花园式电厂。机组应能满足全负荷脱硝、超低或超超低排放要求，废水能实现真正意义上的零排放。视情况可以考虑采用CCUS部分脱碳或预留场地，沿海、沿江、沿河电厂可以考虑采用全封闭的螺旋卸船机卸煤，以减少对环境污染的影响。

（六）关于智慧电厂建设。可以采用现代测控理论和现代信息数字技术，实现机组智能发电和电厂智慧管理，真正做到减人增效，提高现代化管理水平。

（七）关于降碳新技术研究。根据实际情况，可以探索燃煤发电机组掺氨等燃烧技术研究和工程示范。

作者：俞基安，教授级高级工程师，毕业于大连理工大学。历任国家能源集团布连电厂厂长、常州电厂党委书记、宿迁电厂总经理，江苏公司副总经理、一级业务总监，上海公司党委书记董事长。负责建设的布连电厂荣获“国家优质工程金质奖”，并被国家能源局授予“国家煤电节能减排示范电站”，宿迁二期项目荣获“中国土木工程詹天佑奖”，并入选国家“十三五”重大科技成果展。