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Beijing's "zero coal" development experience and inspiration

Published on: April 12, 2017

Original title: 北京“零煤电”发展经验与启示
Links: Original source (in Chinese) (link).

3月18日,北京最后一座燃煤电厂华能北京热电厂所有机组停机备用,这标志着北京全面实现“零煤电”,成为全国首个全部依靠清洁能源发电和外受电的城市。从世界范围看,出于环境污染和气候变化考虑,多个发达国家都相继提出过煤电淘汰计划,英国和加拿大分别计划于2025年和2030年前关闭所有燃煤电站。我国以煤为主的资源禀赋,决定了一定时期内煤电仍将是我国的主体电源,这与世界其它国家差异较大,但北京率先实现“零煤电”,在能源结构调整方面走在了世界前列,为我国其它大型城市乃至全国优化能源结构、实现清洁发展提供了有益的借鉴和启示。

“零煤电”发展轨迹——终端用煤逐步削减

近年来,北京重污染天气频发,大气污染防治成为城市发展规划的重中之重。早在2005年,《北京城市总体规划(2004~2020)》就首次提出了建设“宜居城市”目标,将大气污染治理列入规划。自2006年起,炼焦、发电及终端用煤逐步削减,煤炭消费总量首次出现绝对量的下降。2013年发布的《北京市2013~2017清洁空气行动计划》,开始大规模压减燃煤,明确提出了北京市内燃煤电厂关停时间表。2014至2017年,大唐高井、京能石景山、国华燃煤、华能北京四座燃煤电厂相继关闭,装机容量合计272.5万千瓦,关停后每年可减少燃煤消耗850万吨(占2013年全市煤炭消费总量40%),减排二氧化硫7000吨、氮氧化物13000吨、粉尘2000吨。

“零煤电”发展经验——特高压保障“引电增气”

2016年,北京最大用电负荷达到2000万千瓦,用电量达到1000亿千瓦时,原来的四座燃煤电厂年发电量可达到北京用电量的12%。清洁安全电力供应是实现“零煤电”过程中的最大挑战,北京市一方面挖掘本地可再生能源供应潜力,在大型楼宇、工业园区和开发区大力发展太阳能、风能以及天然气热电冷三联供等分布式能源;另一方面,更多的是通过“引电”和“增气”满足本地能源电力供应需求。

加大引入外来电力是北京市削减燃煤后满足本地能源供应的重要手段之一。过去一段时期,北京本地煤炭削减和外来电力增加呈“此消彼长”态势。2007年到2016年,北京市煤炭消费量减少2000万吨,煤电年发电量减少110亿千瓦时,同期年外来电增加160亿千瓦时,折合原煤580万吨,与同期煤炭净削减量的比值约为30%,新增外来电力有效满足了本地能源供应缺口。

北京市形成特高压通道支撑下利用周边能源大省满足本地电力供应的格局。2016年,北京已形成10个通道、20个回路的外受电局面,外受电规模已经达到1400万千瓦,占最大用电负荷的63%,外来电量占用电量比重达到57%,居全国各省市之首。外来电力主要是来自河北、山西和蒙西的风火打捆电。未来将加快张家口、承德、乌兰察布、锡盟等北京周边地区风电基地建设,借助跨省区输电通道,既利用了送端清洁能源,又改善了受端消费结构。根据国家能源局对输电通道项目的规划安排,“十三五”期间,锡盟—山东、蒙西—天津等特高压输电通道项目陆续建成,将周边地区的清洁绿色电力送到北京,预计2020年将新增受入电力800万千瓦,总受电规模达到2200万千瓦,外来电量占比达到75%以上。

天然气是北京能源结构调整的另一个主力,其应用领域和供应方式正发生结构性变革。北京市的天然气应用领域由过去以炊事、供热为主向炊事、供热以及热电联产转变,逐步扩大在工业、汽车和制冷等领域用量。随着燃煤电厂的全部关停,取而代之的四大燃气热电中心也即将全面建成,目前,西南、西北、东北热电中心相继建成投运,东南热电中心2台燃气机组也将于今年建成投产,北京市清洁发电将达到100%,中心城区集中热网全面实现清洁化。2016年北京市天然气消费量约170亿立方米,是2012年的1.6倍。发电用气方面,按照2016年北京燃气发电量380亿千瓦时测算,发电用气约70亿立方米,占总用气比重约42%,相比2012年提高约18个百分点。从供气保障上来看,北京作为首都,气源保障具有高优先级,供气不足风险较小,目前已经形成多气源、多通道、多方向的供气格局,煤制气等非常规天然气列入新气源。

“零煤电”发展启示——特高压助推“电为中心”

北京作为首都,能源结构调整步伐一直走在前列,虽然采取了100%淘汰燃煤发电机组、供热用能大比例为天然气等超常规措施,但其主要思路和措施在全国尤其是一线城市具备推广适用性。从可行性和利用效率来看,一方面以“电为中心”,加大煤炭转化为电力的比重、尽可能优先替代终端用煤,另一方面通过特高压等方式受入西部北部清洁电力,是我国东中部大型城市清洁化发展更为经济合理的措施。

“电为中心”,将是引领未来我国城市能源转型的重要标志。从北京的经验来看,降低煤炭消费量、提高外来电力比重、加大天然气转化利用,以及新能源、分布式能源的推广,电力都发挥着重要的枢纽平台作用。把握当前契机,加大电能替代推广力度,进一步提高电气化水平和清洁能源利用水平,将是未来我国实现能源转型目标的关键。

依托特高压等区外来电,推动能源清洁转型已成为广泛共识。特高压电网一头连着西部北部清洁能源开发利用、一头连着东中部清洁发展,已成为国家能源清洁发展的战略重点。在“电为中心”的基础上,加快特高压电网发展,促进跨省跨区能源电力优化配置,是我国实现煤电布局优化和东中部大型城市清洁化发展的重要途径。目前,以特高压为代表的跨省跨区输电通道已经为优化我国东中部煤电布局、大气污染防治做出了突出贡献。包括已建成的“六交五直”特高压通道在内,2016年,我国东中部12省市受入电力流规模合计达到1.1亿千瓦,比2012年增长了3000万千瓦,同时东中部煤电装机占比也从83%下降到了68%。“十三五”期间,随着在建的“三交六直”特高压输电工程落成,东中部地区将新增1亿千瓦受入电力流,占新增装机需求的60%。能源电力的跨区输送配置将有效解决化石能源污染和温室气体排放问题,东中部本地煤电占电源供应总量的比例由2015年的68%下降为2020年的59%,可消纳“三北”地区约1000亿千瓦时的风、光、水等可再生能源电力。通过受入外来电力,可减少东中部本地原煤消耗4.8亿吨,减少二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物排放分别达到9.4亿吨、96万吨和96万吨,相比2012年,降低东中部地区PM2.5污染20%,每年减少环境损失36亿元。

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