为深入贯彻党中央、国务院有关决策部署,落实《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》有关要求,夯实煤电兜底保障作用,积极推进煤电转型升级,国家发展和改革委员会、国家能源局制定了《新一代煤电升级专项行动实施方案(2025—2027年)》,以下简称《实施方案》,全面提出了推进新一代煤电体系建设的要求及实施途径,对于实现能源转型、构建新型电力系统具有重要意义。新一代煤电转型升级需要强化以下三个方面的认识:

  一、 认识新一代煤电在构建新型电力系统中的重要作用

  持续提高新能源并网比例、推进新型电力系统建设,是减少二氧化碳排放的主要途径。到2023年3月底,我国非化石能源发电装机占总装机容量首次突破50%,风电和太阳能发电量占比从2012年的2.1%提升至2022年的13.4%。非化石能源消费量占一次能源消费比重从2012年的9.7%稳步提高至2022年的17.5%。新能源具有波动性、间隙性、随机性,为应对新能源大比例接入带来的挑战,需要提高煤电灵活性,也需进行新能源和储能的协同发展。间歇和不稳定的新能源可由大容量长时储能消纳,储能系统的建设受到地质条件(压缩空气储能、抽水蓄能)、气候条件、安全性等多因素制约,在没有煤电协助的条件下,没有哪种储能能够解决新能源消纳问题。燃气轮机机组灵活性好,对于天然气资源丰富的国家,燃气轮机发电非常适合消纳新能源。然而,我国基本国情是“富煤贫油少气”,煤电角色需从提供基本电力转变到灵活性电源支撑。《实施方案》指出对煤电机组升级改造、升级新建煤电机组指标体系、研发新一代煤电技术,对于认识新一代煤电在构建新型电力系统中的作用,具有重要意义。

  二、 探索优化的新一代煤电指标体系

  经过多年发展,我国超超临界煤电技术等已处于国际领先水平,煤电机组以额定出力作为设计工况,煤电具有一套完整的指标体系。在煤电作为灵活性支撑电源的需求下,现有的煤电指标体系已不能满足要求。《实施方案》从机组调峰负荷范围、变负荷速率、启停调峰、宽负荷高效、安全可靠、清洁降碳、智能运行等七个方面,提出了完善煤电技术指标体系,对煤电机组改造升级及新建机组提出了指导性意见,代表了我国煤电机组今后的发展方向。应该看到,新一代煤电技术指标还需继续完善。煤电、新能源发电和电网构成巨型复杂系统,需耦合电网负荷需求及安全稳定性、新能源出力特性、煤电出力特性,在煤电灵活性、安全性、经济性、碳排放特性等多目标约束条件下,探索出优化的煤电技术指标体系,以指导新一代煤电技术的研发和推广应用。

  三、 加快新一代煤电关键技术的研发和示范

  煤电机组大热惯性限制了灵活性水平的发挥,《实施方案》建议,除了对现役机组进行升级改造外,还需研发煤电新技术。煤电灵活性提升对机组安全性和效率提出了挑战,新场景的运行需求对煤电技术提出了不同要求,现有相关技术与装备制约了煤电向“灵活调节”的进一步发展。煤电技术需在以下方向上进行研发:首先,研究煤电机组偏离设计工况、变工况以及低负荷运行等全工况、全流程煤电机组特性,重塑煤电流程工艺,研发面向锅炉灵活运行的燃烧、汽水及辅机关键技术及装备,研究宽负荷高效汽轮机热力系统及通流技术,开发宽负荷高效叶型及低压长叶片,研制低寿命损耗的汽轮机关键高温部件等,开发煤电机组运行状态智能感知、智能运维、多目标全程自动控制等关键技术,重视迅速发展的人工智能技术在新一代煤电上的应用,提升煤电机组智能运行技术水平。其次,突破煤电机组灵活性不足的局限性,研发耦合储能(例如熔盐储能、飞轮储能)的新一代煤电技术,开发储能系统关键技术及装备,研发煤电与储能的耦合集成新工艺、新模式。开发煤电与其他能源集成的多能源互补发电技术,充分发挥煤电和其他能源的优势,提高互补发电机组的经济性并提升煤电机组整体灵活性水平。最后,突破现有煤电技术的局限性,开发新工质/新循环发电技术,实现煤电技术体系的重构。集中攻关一批具有规模化推广潜力的新材料、新技术、新装备,加快新一代煤电技术的升级换代,推进先进煤电技术的示范工程建设及实际应用。

  《实施方案》提出要完善新一代煤电政策,包括加大改造建设支持力度,加强新一代煤电规划建设力度等,特别在统筹优化机组运行调度及发挥市场机制作用等方面,为新一代煤电技术的推广应用,科学合理地用好各类调节资源,起到积极的推动作用。结合加强组织实施的建议,《实施方案》的发布及实施,必将为加快推进我国新型电力系统建设发挥积极的作用。(怀柔实验室 徐进良教授)