2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会提出，中国的二氧化碳排放“力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”这一目标；2020年12月12日，在气候雄心峰会上中国又一次作出重大的气候政策宣示：到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。为了服务国家“双碳”目标，能源电力行业必须主动适应改革新形势，加速构建现代化绿色清洁能源体系，实现电力生产低碳化转型。
一、提高政治站位，准确认识当前能源供需形势和面临任务
（一）能源消费结构有待进一步优化
中国作为最大的发展中国家，自改革开放以来，随着经济的高速发展，对能源的消耗也急剧增加，能源的高投入、高消耗所带来的诸如环保、资源成本增加及高能耗等负面问题也日益凸显。随着中国加入《巴黎协定》以及供给侧改革、结构性改革的持续推进，中国能源消费结构逐渐发生了改变，加速向绿色可持续的增长方式转型。
表1.2010-2019年中国能源消费及结构变化
图1. 2010与2019年中国能源结构对比
从10年能源消费结构数据对比上可以看出，传统的化石能源尤其是煤炭占比呈逐年下降趋势，中国的石油消费缓慢增长，天然气和非化石能源一直保持快速增长趋势，消费结构向绿色低碳方向迈进。中国积极参与全球应对气候变化行动，加速向绿色可持续的增长方式转型。
（二）全球碳排放强度尚需进一步降低
在全球范围内，二氧化碳的排放量超过90%来自化石燃料的燃烧。《巴黎协定》制定的目标──将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2摄氏度以内，并努力将温度上升幅度限制在1.5摄氏度以内。作为《巴黎协定》主要缔约国之一，中国一直致力于能源低碳化转型，经过社会各方协同努力，中国已实现了经济发展与碳排放初步脱钩。2019年我国排放二氧化碳125.9亿吨，比2005年降低48.1%，提前实现了2015年提出的碳排放强度下降40%-45%的目标。
图2. 1990-2019年全球碳排放量
随着“碳达峰”、“碳中和”被写入“十四五”规划，社会低碳化转型被推上了新的高度，要实现“碳中和”，就要求能源生产和消费方式在2060年前实现根本性的转变，实现一次能源结构非化石化、能源综合利用高效化，就电力行业而言，至2060年，电力行业的碳排放量需控制在40.2亿吨以内、电力行业碳排放量需从0.542kg/kWh，降至0.166kg/kWh，降幅达70%，挑战性极大。
据国网能源研究院发布的《中国能源电力发展展望》报告认为，一次能源低碳化转型明显，非化石能源占一次能源消费比重2025年、2035年、2050年、2060年分别有望达到约22%、40%、69%、81%。2035年前后非化石能源总规模超过煤炭。风能、太阳能发展快速，在2030年以后成为主要的非化石能源品种，2050年占一次能源需求总量比重分别为26%和17%，2060年进一步提升至31%和21%。在新冠肺炎疫情肆虐全球、全球经济发展脚步放缓、煤价大幅上涨的今天，火力发电企业生存环境严峻复杂，想要达到“碳中和”的目标，必然要进行产业结构的深度转型。
二、优化存量产能，推动传统能源转型升级
（一）以“智能化”赋能清洁高效发电。在常规的低温省煤器、烟气余热深度利用、汽轮机通流改造、超低排放改造、废水零排改造的基础上，进一步利用大数据、物联网、移动互联、云计算、三维可视化等技术，实现发电企业由“数字化”向“智能化”转型。国内外还没有一个完整意义上的智能化电厂，但智能化电厂框架下的许多智能控制技术和先进算法已在这些电厂中都已有应用研究。调研结果显示，目前智能化电厂建设可大致分为三维技术、智能安防、锅炉燃烧系统、智能燃料（智能煤场）、智能监盘、ICS智能发电运行控制系统、数据信息挖掘与SIS系统的深度开发应用、故障预警与远程诊断技术、APS系统、现场总线、移动APP开发等几大方面。随着各种智能控制和信息技术以及数字化电厂的不断发展，智能化电厂也将处于不断发展和完善过程中。智能化电厂未来的发展需要不断与移动互联网、云计算、大数据和物联网等先进技术相互融合，促进火电厂的进一步转型升级。
（二）以“煤改气”实现环境减负。“煤改气”是我国控制环境污染的战略决策之一。“煤改气”治理有三条渠道，即：燃气发电厂、燃气锅炉和燃气分布式系统。其中，“燃煤热电厂”改“燃气分布式”的方式最为利旧快捷。根据国外的实践经验，“燃煤热电厂”改“燃气分布式”的方式基本为四种：①改造为常规的、不补燃的燃气—蒸汽联合循环;②改造为排气助燃锅炉型的燃气—蒸汽联合循环;③改造为并列动力布置型燃气—蒸汽联合循环;④改造为给水加热型燃气—蒸汽联合循环。这四种改造方式都可以使旧燃煤电站的功率、效率和污染物排放获得一定程度的改善。
（三）以热电联产提升能量利用效率。热电联产是蒸汽循环能量利用效率最高的形式。集中供热可为蓝天计划减负，改善区域空气质量。加快推进发电企业集中供热工程，年可节约标煤数非常可观，同时，也将成为发电企业新的效益增长点。截止2020年底全国集中供热面积达约122.66亿平方米；其中城市集中供热面积达98.82亿平方米，县城集中供热面积达18.57亿平方米，建制镇、乡、镇乡级特殊区域共约5.27亿平方米。全国管道长度达507348公里。预计到2025年中国热力生产和供应行业销售收入将达3560.7亿元，潜力巨大。
（四）以深度调峰提升新能源安全消纳能力。随着可再生能源发电的快速增长，弃风、弃光现象引起了业界关注。燃煤发电厂通过深度调峰改造等，提升深度调峰能力，减少弃风弃水现象，提高可再生能源利用效率，凸显煤电的电力服务市场价值。与风电、光伏等新能源相比，煤电具有较好的调峰性能。而对于以煤炭为主要一次能源的中国而言，煤电调峰成为了最为现实可行的选择，至2022年底，江苏省内全部机组都要完成最小开机方式和最大调峰能力改造。
（五）以生物质能高效利用筑牢可持续发展基础。我国生物质能资源相当丰富，仅各类农业废弃物（如秸秆等）的资源量每年即有3.08亿吨标煤，薪柴资源量为1.3亿吨标煤，加上粪便、城市垃圾等，资源总量估计可达6.5亿吨标煤以上。用现代技术开发利用包括生物质能在内的可再生能源资源，对于建立持续发展的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境的改善具有重大意义。大唐南京发电厂湿污泥掺烧系统已投入运行，正在积极探索污泥干化的应用，真正实现湿污泥的资源化、减量化、无害化处理和资源循环利用，产生较好的社会效益和经济效益。
（六）以综合能源服务提升传统电源点品质。利用厂内闲置场地建设电源侧调频调峰储能项目，可有效提高发电侧的调峰、调频能力，改善电网对可再生能源的接纳及对短期负荷波动的应对能力，满足电网快速响应调度的需求。建立综合能源服务基地，拓展供冷、供压缩空气、供除盐水和中水回用等方式，都能提高传统电源点品质，更好发挥传统电源点支撑作用。
（七）以科技创新攻坚碳捕捉技术商业可行性。碳捕捉技术虽为大幅消减燃煤发电领域的碳排放提供了新途径，目前，对二氧化碳的捕捉主要有三种方式，即燃烧后捕捉、燃烧前捕捉、氧气燃烧。由于CO2的捕捉多用于发电厂，因此往往在电厂燃烧段之后放置吸收分离装置，使用溶剂对CO2进行吸收，最后则吹脱出CO2气体并压缩，进入运输管道。但我们也应看到，目前碳捕捉还存在技术瓶颈，根据目前情况测算，煤电应用碳捕捉、利用、封存将使能耗增加24%到40%，投资增加20%到30%，效率损失8%到15%，综合发电成本增加70%以上，因此碳捕捉技术在火电上的应用目前尚未展现出足够的商业化可行性，这要求我们继续加大科研投入。
参考文献：
[1]葛志伟 刘战礼 周保中 郑张.火力发电厂数字化发展现状以及向智能化电厂转型分析.发电与空调.2015(05)
