陕西电力系统中的煤电主要面临哪些挑战？

陕西电力系统中的煤电主要面临两方面挑战：一是在短期内煤电角色的转变，二是长期煤电的退出路径。

1.煤电阶段性角色转变

“十四五”期间，降低陕西电力系统对煤电的依赖度需要先从电量替代入手，大力发展以可再生能源为主的零 碳电源。与此同时，可再生能源的间歇性也将增加对电力系统灵活性的需求。目前，短时灵活性的零碳或低碳替 代手段（如储能、需求侧灵活性等）已在技术上较为成熟，如何加速推广应用将是陕西电力系统低碳转型未来十 年的重要任务。长时灵活性与供热的低碳转型同样重要，但目前仍没有十分成熟的技术，大概率难以在5-10年内 大范围推广，这也就意味着未来5-10年内煤电的主要角色应聚焦到满足长时灵活性与供热需求。

本项目模拟运行结果中，如第3章图表16所示，发电小时数和启停频率两个指标都表明，未来煤电的运行会越来 越趋向于提供灵活性，特别是对于小机组而言。在目前的现状中，机组实际运行小时数与其机组大小并无显著 关系，小时数的分配主要受其所处位置（关中地区机组受能源消费总量和强度双控的影响小时数更低）、是否是 供热机组、是否是自备机组、是否接受西北电网调度等因素影响，总体而言仍然体现着计划调度的原则。展望未 来，小机组获得更少小时数的趋势会愈发明显：一方面，随着现货市场建成和推进，电力系统更少调用高边际成 本的小机组；另一方面，随着可再生渗透率提升和煤电启停需求的提高，启停成本低的小机组也面临更高的启停 频率，从而导致利用小时数下降。根据本项目的情景模拟结果，在基准情景及稳步减排情景中，前面五年这些机 组每天只需要在早晚高峰出力；在后面五年，只有在冬夏两季需求较高的时候需要出力，春秋时段基本不需要被 系统调用。

2.积极探索燃料替代

煤电转型同时也需要考虑燃料的低碳化，可以通过燃煤掺烧其他燃料的方式进行。燃煤掺烧有很多种形式，其中 包括掺烧生物质、污泥、生活垃圾等等，本项目重点关注燃煤与生物质掺烧，这种方式不仅降低了燃料成本，也 同时降低了二氧化碳和其他污染物的排放。

近几年来，国家也发布了一系列生物质能利用的政策，包括《“十四五”现代能源体系规划》中提出推进生物质能 多元化利用、有序发展农林生物质发电等。尽管生物质混烧发电是燃煤电厂实现碳减排最经济的途径之一，但这 种模式也同样面临着很多挑战。例如生物质本身是一种能量密度比较低的燃料，它的收集、运输、燃料处理都会 增加燃料成本。

根据陕西省能源局测算，陕西省生物质能每年资源总量约折合3,829万吨标煤，常年可利用总量约折合2,071万 吨标煤。从种类上来看，秸秆、林业废弃物占可利用总量的57.3%，约折合1,187万吨标煤；畜禽粪便和城镇垃圾 占35.2%，约折合729万吨标煤；薯类、果渣和木本油料占7.5%，约折合155万吨标煤。9 从空间分布上来看，农作 物秸秆、城市垃圾主要分布在关中地区；林业废弃物、木本油料能源林主要分布在陕南地区；果木枝条、薯类作 物主要分布在陕北地区。陕西省可以结合当地的丰富的生物质资源特点，合理的规划和推进生物质能源在煤电 掺烧领域的利用。

基于文献调研，混烧的生物质燃料主要是木本和草本生物质，生物质混烧的比例一般为0%-20%。10采用燃煤生 物质耦合发电，当生物质的混烧比为10%时，生产每kWh的电量二氧化碳排放量降低15%；当生物质掺烧比增加 到20%，生产每kWh的电量二氧化碳排放量将降低25%。11假设陕西省全部燃煤机组都完成耦合生物质发电的 改造，按平均掺烧量10%估算，在2021至2030年间，陕西电力系统累计碳排放量在基础情景减少约236百万吨 二氧化碳；在稳步减排情景减少约232百万吨二氧化碳；在加速减排情景减少约197百万吨二氧化碳。总体来看， 在三个场景中掺烧后电力系统碳排放总量都减少约15%。这也就意味着生物质掺烧发电会在未来十年为陕西电 力系统的低碳转型提供更多机遇。