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全球煤炭行業(yè)發(fā)展形勢及轉(zhuǎn)型路徑分析

來源:新能源網(wǎng)
時(shí)間:2021-12-07 11:42:06
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全球煤炭行業(yè)發(fā)展形勢及轉(zhuǎn)型路徑分析歐洲能源危機(jī)正在走向全球,為降低發(fā)電成本、保障電力供應(yīng),美國、歐洲和亞洲等主要市場大量轉(zhuǎn)向發(fā)電成本更低的燃煤發(fā)電,煤炭市場供應(yīng)偏緊,價(jià)格大幅上漲。

歐洲能源危機(jī)正在走向全球,為降低發(fā)電成本、保障電力供應(yīng),美國、歐洲和亞洲等主要市場大量轉(zhuǎn)向發(fā)電成本更低的燃煤發(fā)電,煤炭市場供應(yīng)偏緊,價(jià)格大幅上漲。近幾個(gè)月來,煤炭價(jià)格在歐洲已經(jīng)達(dá)到13年來的最高水平,在亞洲也達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄高位。不可否認(rèn),能源危機(jī)將對經(jīng)濟(jì)增長帶來負(fù)面影響。面對能源短缺的現(xiàn)實(shí),煤炭在短時(shí)間內(nèi)或會(huì)繼續(xù)作為國際能源“主力”,但這并不意味著低碳發(fā)展路徑有所改變。本文分析近期國際煤炭市場發(fā)展形勢,總結(jié)國內(nèi)外碳中和背景下煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展經(jīng)驗(yàn),以期為我國煤炭行業(yè)低碳發(fā)展提供思考與借鑒。

一、近期國際煤炭市場概述

今年以來,世界主要經(jīng)濟(jì)體宏觀經(jīng)濟(jì)逐漸復(fù)蘇,包括煤炭在內(nèi)的國際能源需求整體旺盛,而市場供應(yīng)偏緊,國際煤炭價(jià)格大幅上漲,煤炭貿(mào)易市場恢復(fù)上升態(tài)勢。

(一)煤炭供應(yīng)呈現(xiàn)偏緊局面

全球正經(jīng)歷清潔能源轉(zhuǎn)型過程中的一次重大能源危機(jī),隨著冬季寒冷天氣的到來,以及疫情過后的需求釋放,部分地區(qū)天然氣價(jià)格飆升至歷史新高,致使更多電廠轉(zhuǎn)向發(fā)電成本更低的燃煤發(fā)電。如英國,為了滿足電力需求,近來啟動(dòng)了一直處于待命狀態(tài)的西伯頓A煤電廠。

電力需求增長和工業(yè)活動(dòng)回升致使2021年煤炭需求反彈,其中約80%來自亞洲。2021年上半年,煤炭市場消費(fèi)量同比增長11%,全球煤炭庫存告急,煤炭價(jià)格上升。在美國,2022年煤炭產(chǎn)量幾乎全部售罄。美國最大的煤礦商皮博迪能源公司已經(jīng)出售了粉河盆地在2022年90%的煤炭產(chǎn)量。第二大煤礦商Arch Resources已經(jīng)出售了2022年即將開采的所有煤炭,并且2022年煤炭銷售價(jià)格將比目前的現(xiàn)貨價(jià)格高出20%。隨著美國電力需求激增,美國8月末電廠煤炭庫存降至至少24年以來最低——8430萬噸,較年初時(shí)的1.25億噸大幅下降,凸顯當(dāng)前的煤炭供應(yīng)速度跟不上消耗速度。在印度,9月末其國內(nèi)燃煤電廠平均只剩下4天的煤炭存量,為歷年來最低水平。超過一半的印度燃煤電廠處于停電警報(bào)狀態(tài),遠(yuǎn)低于印度政府指導(dǎo)方針建議的至少兩周的供應(yīng)。

我國正在補(bǔ)充低庫存的煤炭,10月份以來,煤炭相關(guān)部門大力推動(dòng)煤炭市場充足穩(wěn)定供應(yīng)。11月3日,全國統(tǒng)調(diào)電廠存煤1.12億噸,可用天數(shù)達(dá)到20天,達(dá)到常年正常水平。

表1 2021年前三季度主要產(chǎn)煤國煤炭產(chǎn)量及增速

盡管當(dāng)前全球還是以減排為主題,但是面對能源短缺的現(xiàn)實(shí),煤炭在短時(shí)間內(nèi)或許還會(huì)作為國際能源的“主力”。根據(jù)國際能源署(IEA)發(fā)布的最新版半年度《電力市場報(bào)告》,全球電力需求在2020年因新冠肺炎疫情影響而下降約1%后,將在2021年和2022年分別增長5%和4%。然而,近一半的增長將來自化石燃料,尤其是煤炭,這可能使電力行業(yè)的二氧化碳排放量在2022年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的水平。IEA在其《全球能源評論》中預(yù)測,到2021年底,歐盟的煤炭消費(fèi)量將增長4%。

(二)國際煤炭價(jià)格連創(chuàng)新高

由于全球經(jīng)濟(jì)回暖,基建投資大幅提高,電力、鋼鐵、建材等下游需求行業(yè)生產(chǎn)快速恢復(fù),拉動(dòng)了對煤炭的需求,而市場供應(yīng)偏緊,全球煤炭價(jià)格飆升至10年來的高位。再加上天然氣價(jià)格升高,工業(yè)廠商利用動(dòng)力煤替代天然氣,更是推高了國際動(dòng)力煤價(jià)格。在歐洲,天然氣價(jià)格飆升的情況下,公用事業(yè)公司啟動(dòng)了更多的燃煤發(fā)電廠,加之歐洲煤炭供應(yīng)有限,當(dāng)?shù)孛禾績r(jià)格已達(dá)到13年新高。在印尼,9月份動(dòng)力煤出口指導(dǎo)價(jià)150.03美元/噸,同比上漲203.6%。南非理查德港口動(dòng)力煤、歐洲三港動(dòng)力煤、澳大利亞紐卡斯?fàn)柛劭趧?dòng)力煤價(jià)格是三大國際動(dòng)力煤價(jià)格重要指標(biāo),9月30日,上述三大動(dòng)力煤價(jià)格分別報(bào)收于160美元/噸、204.63美元/噸、203.2美元/噸,均為歷史高位。

來源:Thomson Reuters, Argus, Platts

圖1 全球動(dòng)力煤月均價(jià)格走勢(單位:美元/噸)

由于冬季采暖季節(jié)到來,天然氣價(jià)格高企,預(yù)計(jì)澳大利亞紐卡斯?fàn)柛劭趧?dòng)力煤價(jià)格在第四季度的平均價(jià)格約每噸190美元。

(三)煤炭貿(mào)易量恢復(fù)上升態(tài)勢

2020年,全球煤炭貿(mào)易量同比下降10%,大約減少1.5億噸,創(chuàng)歷史最大降幅。今年以來,隨著全球經(jīng)濟(jì)逐漸復(fù)蘇,煤炭貿(mào)易市場也恢復(fù)上升態(tài)勢。

從煤炭主要進(jìn)口國來看,我國為滿足國內(nèi)市場用煤需求,從印尼、俄羅斯、美國等國煤炭進(jìn)口量增勢強(qiáng)勁,全國煤炭總體進(jìn)口量同比降幅持續(xù)收窄,1~9月份中國進(jìn)口煤炭2.3億噸,同比下降3.6%,降幅比1~8月份收窄6.7個(gè)百分點(diǎn)。其中,9月份全國進(jìn)口煤炭3288萬噸,環(huán)比增長17.2%、同比增長76.1%。在印度,經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和相關(guān)能源需求增加導(dǎo)致煤炭短缺,占該國80%供應(yīng)量的國內(nèi)煤炭開采一直無法跟上需求,但國際煤炭價(jià)格上漲又使得進(jìn)口變得不劃算,印度煤炭進(jìn)口量驟然大減。數(shù)據(jù)顯示,截至9月,印度進(jìn)口煤炭主要來源地澳大利亞紐卡斯?fàn)柛鄣拿禾績r(jià)格,同比大漲了2倍以上。

表2 2021年前三季度主要煤炭進(jìn)口國進(jìn)口情況

注:*為1~8月數(shù)據(jù)

從煤炭主要出口國來看,作為全球第一大煤炭出口國,印尼2020年的煤炭出口總量高達(dá)4.07億噸。而近來,印尼煤炭主產(chǎn)地持續(xù)降雨,當(dāng)?shù)孛禾可a(chǎn)和發(fā)運(yùn)均受阻,疊加其優(yōu)先供應(yīng)本國市場的政策,印尼煤炭出口供應(yīng)持續(xù)緊張,出貨量一直較為有限。印尼官方發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,1~8月份,印尼煤炭出口量累計(jì)為28450.5萬噸,同比增長5.8%。

表3 2021年前三季度主要煤炭出口國出口變化情況

注:*為預(yù)計(jì)值

此外,今年以來,全球海運(yùn)煤炭貿(mào)易呈現(xiàn)上揚(yáng)態(tài)勢。澳大利亞仍是全球最大的海運(yùn)煤炭出口國,前三季度,澳大利亞煤炭出口量占全球海運(yùn)煤炭貿(mào)易量的30.8%,領(lǐng)先于印尼所占的27.9%的貿(mào)易份額。意大利船舶經(jīng)紀(jì)與服務(wù)集團(tuán)班切羅?科斯塔最新發(fā)布的市場周報(bào)顯示,基于路孚特船舶跟蹤數(shù)據(jù),2021年1~9月全球海運(yùn)煤炭貿(mào)易量為8.849億噸,比上年同期的8.452億噸增長4.7%,但仍比2019年同期的9.718億噸下降8.9%。

二、國際煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型路徑分析

能源轉(zhuǎn)型是全球可持續(xù)發(fā)展、應(yīng)對氣候變化的核心任務(wù),而減少乃至停止煤炭、煤電開發(fā)具有重大變革意義。當(dāng)前,在各國紛紛制定氣候目標(biāo)政策的背景下,全球能源市場正在重塑,煤炭市場格局也在發(fā)生變化。一方面,經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇及氣候變化引發(fā)天然氣、煤炭和電力資源處于供應(yīng)緊張的狀態(tài),能源行業(yè)面臨的壓力不容忽視;另一方面,風(fēng)能、太陽能新能源汽車新能源經(jīng)濟(jì)正在加快崛起。近年來,越來越多國家啟動(dòng)棄煤進(jìn)程,加速自身能源供給結(jié)構(gòu)向清潔化方向轉(zhuǎn)型。值得注意的是,目前存量燃煤電廠仍會(huì)產(chǎn)生大量排放,全球碳排放量仍將保持高位,因此需要額外的碳減排舉措。要加快部署低成本風(fēng)能、太陽能及包括綠氫在內(nèi)的其他低碳能源,快速減少對燃煤電廠的依賴,減少碳排放。

(一)加快退煤進(jìn)程

當(dāng)前,世界上多個(gè)國家都已提出退煤時(shí)間表,至少有25個(gè)國家和地區(qū)承諾到2030年停止使用煤炭發(fā)電。2015年英國成為第一個(gè)宣布無煤目標(biāo)的國家,目標(biāo)是到2025年退煤。第二年法國緊隨其后,目標(biāo)是2023年退煤。比利時(shí)在2016年成為第一個(gè)完全淘汰煤炭的歐盟國家。芬蘭提出2030年全面禁煤。荷蘭將從2030年起禁止使用煤炭發(fā)電。德國、捷克兩國均計(jì)劃在2038年或更早時(shí)間徹底停止煤炭生產(chǎn)。

相比之下,在全球退煤之路上,發(fā)達(dá)國家需要采取更多行動(dòng)。美國雖提出2035年實(shí)現(xiàn)電力脫碳目標(biāo),但根據(jù)美國能源信息署最新數(shù)據(jù),2021年上半年美國煤炭生產(chǎn)同比增長10.7%,出口同比增長23.3%,消費(fèi)同比增長28.4%,預(yù)計(jì)全年煤炭生產(chǎn)增長13%,發(fā)電用煤量增長17%,煤炭出口增長30%。德國今年上半年燃煤發(fā)電量同比增長35.5%。另據(jù)多家國際非政府組織共同發(fā)布的報(bào)告,近年來發(fā)達(dá)國家是全球化石燃料領(lǐng)域海外投資的主要來源。在過去5年支持海外化石能源項(xiàng)目的全球金融機(jī)構(gòu)排名中,前10名均來自發(fā)達(dá)國家的銀行。

表4 典型國家近期退煤動(dòng)態(tài)

(二)加大退煤政策扶持與補(bǔ)貼力度

1.為電力企業(yè)提供扶持或補(bǔ)償資金

希臘國有電企公共電力公司(PPC)由于嚴(yán)重依賴煤炭,每年虧損額高達(dá)10億歐元,類似的煤電企業(yè)主要出于經(jīng)濟(jì)原因提前關(guān)閉煤電廠。為了彌補(bǔ)運(yùn)營損失,許多當(dāng)?shù)卣畽C(jī)構(gòu)大力補(bǔ)貼燃煤電廠的運(yùn)營。比如德國2020年6月批準(zhǔn)的《退煤法案》,該法案規(guī)定了電廠關(guān)閉和向經(jīng)營者支付補(bǔ)償時(shí)要采取的程序。根據(jù)《結(jié)構(gòu)發(fā)展法》的規(guī)定,聯(lián)邦政府撥出高達(dá)400億歐元的資金支持受影響的地區(qū),幫助這些地區(qū)在煤炭逐步淘汰過程中實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量就業(yè)和可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。聯(lián)邦政府已為特別重要的投資項(xiàng)目提供高達(dá)140億歐元的資金支持。另外260億歐元將用于“褐煤礦區(qū)的發(fā)展計(jì)劃”,包括建設(shè)新的產(chǎn)業(yè)園區(qū)、發(fā)展數(shù)字能源經(jīng)濟(jì)等。其次是向褐煤發(fā)電企業(yè)提供補(bǔ)償。德國聯(lián)邦政府和相關(guān)能源公司已正式簽署協(xié)議,到2038年結(jié)束德國以褐煤為原料的發(fā)電,運(yùn)營商將因電廠提前關(guān)閉而獲得補(bǔ)償。萊茵集團(tuán)在萊茵蘭西部地區(qū)的褐煤工廠將獲得26億歐元,而萊格集團(tuán)在東部盧薩蒂亞州的發(fā)電廠和露天礦將獲得17.5億歐元,補(bǔ)償金將用于露天礦的復(fù)原。

采取燃煤電廠退役補(bǔ)償招標(biāo)競價(jià)機(jī)制。德國、荷蘭等少數(shù)幾個(gè)國家配套出臺了為煤電運(yùn)營商提前關(guān)停提供補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)政策。以德國為例,從2020年到2027年,德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局將作為執(zhí)行監(jiān)管機(jī)構(gòu),組織硬煤燃煤電廠退役的補(bǔ)償招標(biāo)競價(jià),其中最高投標(biāo)價(jià)格將從2020年的165歐元/千瓦逐年下降到2027年的89歐元/千瓦。招標(biāo)結(jié)束后,輸電網(wǎng)運(yùn)營商會(huì)檢查中標(biāo)電廠的退役是否會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,只有在確認(rèn)無負(fù)面影響的情況下才能退役。如果招標(biāo)總額未被滿額認(rèn)購,將根據(jù)要求強(qiáng)制關(guān)閉運(yùn)行年限最長、效率最低的燃煤電廠,且這部分強(qiáng)制關(guān)閉電廠將無法獲得退役補(bǔ)償。從2028年起,德國將不再為淘汰的煤電設(shè)施提供任何補(bǔ)償。截至2021年8月,德國已經(jīng)在2020和2021年完成三輪退煤招標(biāo)。其目標(biāo)是在2022年12月31日前實(shí)現(xiàn)15吉瓦煤電和褐煤產(chǎn)能退市,而最高競標(biāo)價(jià)基本保持在最高標(biāo)價(jià)以下,平均競標(biāo)價(jià)則會(huì)大幅下降。

盡管德國硬煤發(fā)電運(yùn)營商對競標(biāo)退出機(jī)制反應(yīng)積極,但目前的中標(biāo)結(jié)果卻引發(fā)了一定爭議。根據(jù)已經(jīng)完成的三次投標(biāo)結(jié)果,多座2010年后建成的排放量較低的煤電設(shè)施將率先被關(guān)停,而高碳排老舊電廠反被保留,且退出補(bǔ)償金額被指過高。

2.成立專門退煤協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)

考慮到對煤炭逐步退市的各種意見和擔(dān)憂,德國政府成立了經(jīng)濟(jì)增長、結(jié)構(gòu)變革與就業(yè)委員會(huì),即退煤委員會(huì)。其任務(wù)是確定如何能夠以協(xié)調(diào)環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問題的方式完成煤炭的淘汰。2019年1月委員會(huì)發(fā)布了退煤路線圖,決定逐步關(guān)閉煤電廠,在2022年將裝機(jī)容量從2019年的40吉瓦減少為30吉瓦,在2030年降為17吉瓦,最后在2038年全部退出。

來源:德國國際合作機(jī)構(gòu)(GIZ)

圖2 德國2038年退煤路徑

美國眾議院支持設(shè)立一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)過渡辦公室來協(xié)調(diào)聯(lián)邦政府的活動(dòng),擴(kuò)大清潔能源學(xué)徒制和培訓(xùn)項(xiàng)目,重建民間資源保護(hù)隊(duì),并建立一個(gè)氣候恢復(fù)服務(wù)隊(duì),包括一些專門針對化石燃料工人和社區(qū)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略。

(三)國際金融機(jī)構(gòu)緊縮或退出煤炭市場

伴隨全球各國紛紛宣布碳中和目標(biāo),金融機(jī)構(gòu)加速削減其對煤炭的融資。牛津大學(xué)史密斯企業(yè)與環(huán)境學(xué)院可持續(xù)金融項(xiàng)目發(fā)布的最新研究報(bào)告指出,根據(jù)對過去20年全球能源開采和發(fā)電項(xiàng)目融資成本的追蹤,發(fā)現(xiàn)可再生能源項(xiàng)目的融資成本大幅下降,而煤炭開采和發(fā)電項(xiàng)目的融資成本持續(xù)上升。相比2007~2010年,2017~2020年間煤電和煤炭項(xiàng)目的融資成本分別增加38%和54%。2011~2020年間,煤電和煤炭項(xiàng)目的平均融資成本同比分別增加56%和65%。其中,發(fā)達(dá)國家煤礦開采的融資成本上升幅度最大,歐洲、北美和澳大利亞分別上升134%、80%和71%。

事實(shí)上,全球主要金融機(jī)構(gòu)目前對于煤炭項(xiàng)目態(tài)度仍各有不同,但總體而言,全球新增海外煤電投資呈現(xiàn)放緩跡象。多數(shù)國家和地區(qū)的貸款機(jī)構(gòu)削減煤電融資的壓力與日俱增。德意志銀行、歐洲復(fù)興開發(fā)銀行等諸多國際性金融機(jī)構(gòu)早已拒絕為化石燃料項(xiàng)目投融資。歐盟金融機(jī)構(gòu)在2020年出臺了近40項(xiàng)煤炭限制政策,許多商業(yè)銀行已宣布計(jì)劃終止全球新煤炭項(xiàng)目的融資。亞洲開發(fā)銀行表示,在未來投資中逐步退出化石能源領(lǐng)域,停止為燃煤發(fā)電、油氣煤勘探開發(fā)等項(xiàng)目融資。亞洲基礎(chǔ)設(shè)施投資銀行此前已經(jīng)宣布,不會(huì)為任何火電廠或涉煤項(xiàng)目提供資金。非洲最大銀行FirstRand Limited從2026年起將終止為新的煤電項(xiàng)目融資。自2018年5月以來,多家日本大型企業(yè)和金融集團(tuán)宣布開始退出煤電產(chǎn)業(yè),包括第一生命保險(xiǎn)、三井住友金融集團(tuán)、丸紅株式會(huì)社、三井物產(chǎn)及三菱商事等。日本最大的貸款機(jī)構(gòu)三菱日聯(lián)金融集團(tuán)則表示將停止為現(xiàn)有燃煤發(fā)電廠的升級融資。韓國將終止對海外建設(shè)煤電廠的公共投資支持,私營企業(yè)和融資機(jī)構(gòu)的表現(xiàn)更為明確。韓國五大金融集團(tuán)(國民、友利、農(nóng)協(xié)、新韓、韓亞)都已明確將停止為新的煤電項(xiàng)目融資,而三星、韓華等大型民營企業(yè)集團(tuán)旗下金融投資機(jī)構(gòu),也公開承諾不再提供煤電融資。中國宣布將大力支持發(fā)展中國家能源綠色低碳發(fā)展,不再新建境外煤電項(xiàng)目。

在全球主要投行相繼暫停對煤炭行業(yè)投資之際,印度逆勢追捧煤炭,批量新建燃煤電站、繼續(xù)為煤礦融資。印度國家銀行仍考慮執(zhí)行與阿達(dá)尼集團(tuán)達(dá)成的融資協(xié)議,后者計(jì)劃利用這筆資金推進(jìn)其在澳大利亞最大煤礦Carmichael的開發(fā)和運(yùn)營。

(四)低排放煤炭技術(shù)與廢棄礦山綜合利用

1.生物燃料摻煤發(fā)電

生物燃料與煤炭混合燃燒發(fā)電有助于推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì),提高可再生能源在國家能源體系中的占比,同時(shí)也將為國家生物燃料領(lǐng)域帶來大量商業(yè)和就業(yè)機(jī)會(huì)。

據(jù)了解,印尼是全球最大的棕櫚殼仁出口國,也是全球僅次于越南和馬來西亞的第三大木屑顆粒出口國,樹枝、樹葉、米糠、垃圾等生物材料來源豐富。印尼國家電力公司(PLN)正在擴(kuò)大其燃煤電站實(shí)施生物質(zhì)耦合聯(lián)合點(diǎn)火計(jì)劃。截至2020年底,該聯(lián)合點(diǎn)火計(jì)劃覆蓋了30座燃煤電站,主要是將木屑顆粒、棕櫚油殼與煤炭混合作為燃料進(jìn)行燃燒發(fā)電試驗(yàn)。從2021年6月開始,PLN在旗下17座燃煤電廠混入生物燃料共同燃燒發(fā)電,計(jì)劃將生物燃料發(fā)電的裝機(jī)容量提升至189兆瓦。2020年9月印尼曾對110個(gè)燃煤電廠進(jìn)行了測試,確認(rèn)能夠以10%的比例混入生物燃料,實(shí)現(xiàn)混合發(fā)電。

日本也在嘗試生物質(zhì)燃料混煤發(fā)電。據(jù)了解,日本東北電力公司目前已有2座生物質(zhì)燃料發(fā)電廠,每年消耗生物質(zhì)燃料總量預(yù)計(jì)為9萬噸左右。與此同時(shí),該公司正四處尋求黑色生物質(zhì)顆粒供應(yīng)商,并計(jì)劃自行生產(chǎn)原料。業(yè)內(nèi)預(yù)測認(rèn)為,在日本燃煤電廠尋求減碳的過程中,生物質(zhì)顆粒的需求很可能出現(xiàn)快速上漲。

此外,生物質(zhì)與煤炭混燃加裝碳捕集和封存技術(shù)(CCS)也是電力部門深度減排的有效技術(shù)手段之一。

2.“混氨”燃煤電廠

根據(jù)日本《綠色增長戰(zhàn)略》,日本將推進(jìn)氨燃料產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展,其中包括推進(jìn)氨燃料與煤的混合燃燒(混燃)技術(shù),到2030年將實(shí)現(xiàn)在火力發(fā)電廠摻混20%氨燃燒,隨后成套實(shí)用化部署氨混燃與氮氧化物減排裝置。為此,日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)新設(shè)立兩個(gè)研發(fā)主題,即“火力發(fā)電廠推廣使用無碳排放氨燃料技術(shù)研發(fā)”和“1000兆瓦燃煤電廠20%氨混煤燃燒示范研究”,以減少燃煤電廠碳排放。日本最大發(fā)電企業(yè)JERA宣布,在2024~2025財(cái)年之前,將采購3萬~4萬噸氨燃料,以20%的比例與煤炭混合燃燒發(fā)電,進(jìn)行為期4年的氨燃料混合煤炭發(fā)電試點(diǎn)項(xiàng)目。根據(jù)日本政府此前發(fā)布的規(guī)劃,到2050年前后,氫、氨等清潔燃料將占日本電力供給的10%左右。JERA的這一試點(diǎn)項(xiàng)目也成為日本實(shí)施該規(guī)劃的第一步。據(jù)了解,JERA公布計(jì)劃后,日本國有“新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織”批準(zhǔn)了對這一試點(diǎn)項(xiàng)目的撥款申請,該項(xiàng)目有望成為全球首個(gè)商業(yè)化運(yùn)營的混合氨燃料的燃煤電廠項(xiàng)目。據(jù)標(biāo)普全球普氏報(bào)道,JERA此次試點(diǎn)的燃煤電廠產(chǎn)能預(yù)計(jì)在1吉瓦左右,試點(diǎn)期將在2025年3月結(jié)束,2030年前后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)電。在試點(diǎn)過程中,該項(xiàng)目不僅將探索氨燃料混合煤炭發(fā)電的技術(shù)可行性,也將評估鍋爐的吸熱性能及廢氣對環(huán)境的影響等。

3.CCUS減碳技術(shù)

IEA認(rèn)為,解決現(xiàn)有燃煤電廠排放問題應(yīng)基于三個(gè)方面:利用碳捕集改造電廠、提升燃煤電廠靈活性、在不可能進(jìn)行碳捕集的地區(qū)淘汰燃煤電廠。如果不采用捕集、利用和封存技術(shù)(CCUS),實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)將需要幾乎完全取消化石燃料發(fā)電。資產(chǎn)所有者將因此而蒙受損失,同時(shí)還意味著對其他低碳電力及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的投資增加。火力發(fā)電在平衡波動(dòng)性可再生能源造成的季節(jié)性或長期電力短缺方面發(fā)揮重要作用。實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)需要建立極為靈活的電力系統(tǒng),配備CCUS的火力發(fā)電廠將成為未來高度靈活的電力系統(tǒng)的重要組成部分。在充分考慮電力系統(tǒng)靈活性、可靠性和碳排放的情況下,碳捕集在電力系統(tǒng)中的競爭力將增加。

燃煤發(fā)電廠可以通過CCUS技術(shù)進(jìn)行改造,以減少排放。南非已開始為首個(gè)碳捕集和封存(CCS)項(xiàng)目點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)測繪,計(jì)劃從2023年起向地下深處注入大量二氧化碳。據(jù)了解,該項(xiàng)目將以南非東北部姆普馬蘭加省擁有多座燃煤發(fā)電站的Leandra鎮(zhèn)為基地,通過一條管道從主要排放源輸送壓縮二氧化碳,并將其連接到已確定的注入點(diǎn)。相關(guān)專家表示,CCS技術(shù)對于南非實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)至關(guān)重要,南非擁有大約1500億噸二氧化碳的潛在儲存容量,主要位于東海岸和西海岸的近海盆地。

2021年6月25日,中國國家能源集團(tuán)國能錦界公司投產(chǎn)目前全國最大規(guī)模的燃煤電廠燃燒后二氧化碳捕集與驅(qū)油封存全流程示范項(xiàng)目,捕集規(guī)模達(dá)15萬噸/年。該項(xiàng)目依托國能錦界公司1號60萬千瓦亞臨界機(jī)組,采用復(fù)合胺化學(xué)吸收法,集成多項(xiàng)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備,為煤電行業(yè)開展百萬噸級大規(guī)模碳捕集項(xiàng)目積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4.廢棄礦井能源資源開發(fā)利用

廢棄礦井供熱。煤礦關(guān)閉或廢棄后,其地下巷道會(huì)積存大量礦井水。這些礦井水可以吸收并儲存地球內(nèi)部散發(fā)的熱量以及自然界中的熱量。目前,英國、荷蘭、德國、加拿大等國都有通過熱泵裝置利用礦井水低溫?zé)崮艿膶?shí)例。其中,荷蘭海爾倫市廢棄煤礦礦井水地?zé)崮?/strong>開發(fā)利用項(xiàng)目規(guī)模最大、最成功,也最有借鑒意義。再如英格蘭東北部西漢姆花園村示范項(xiàng)目,新建的1500棟住宅將利用附近廢棄的道頓礦(Dawdon mine)的熱水供熱等。

廢棄礦井光伏發(fā)電。德國宣布建設(shè)一個(gè)創(chuàng)新型浮式光伏項(xiàng)目,該項(xiàng)目將一個(gè)已經(jīng)枯竭的露天煤礦改造為人工湖,按照計(jì)劃未來礦湖水面上將安裝總規(guī)模為120千瓦的光伏板。開發(fā)礦湖光伏電站,一方面有助于解決廢棄露天煤礦再利用的問題,另一方面將持續(xù)推進(jìn)光伏新增裝機(jī)容量的提升,同時(shí)可以創(chuàng)造就業(yè)新機(jī)會(huì)。據(jù)了解,浮式光伏市場剛剛在世界部分國家和地區(qū)興起,技術(shù)成本要高于普通光伏電站。目前,我國廢棄礦井光伏發(fā)電的利用模式主要有三種:光伏+生態(tài)治理模式、光伏+水產(chǎn)養(yǎng)殖模式以及光伏+農(nóng)業(yè)種植模式。

廢棄礦井能源資源開發(fā)利用還包括其他方面。比如,美國投入資金支持從煤礦和煤電廠廢物中提取關(guān)鍵礦物的技術(shù),提取的礦物可用于生產(chǎn)電動(dòng)汽車及其他清潔能源技術(shù)所需的電池、磁鐵及其他重要部件。根據(jù)廢棄礦井的具體情況,中國工程院也提出多種利用方式。例如,建設(shè)分布式抽水蓄能電站,開發(fā)地下空間作為工業(yè)旅游資源,開發(fā)利用資源枯竭深大露天礦,開發(fā)可再生能源利用場景,進(jìn)行生態(tài)修復(fù)與接續(xù)產(chǎn)業(yè)培育,建設(shè)地下空間國家級科研平臺等。

(五)核心業(yè)務(wù)向清潔發(fā)電及低碳業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型

大型電力運(yùn)營商開始放棄煤電,啟動(dòng)業(yè)務(wù)向新能源轉(zhuǎn)型。波蘭公用事業(yè)公司Polska Grupa Energytyczna SA(PGE)計(jì)劃在歐洲最大的燃煤電廠——貝爾查托燃煤發(fā)電廠部署600兆瓦的太陽能發(fā)電能力,并可能部署一些風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目。該地區(qū)將從傳統(tǒng)上與采礦和傳統(tǒng)發(fā)電相關(guān)的地區(qū)向低排放和零排放方向轉(zhuǎn)變。PGE曾表示將在2050年銷售100%的可再生能源,這符合到那時(shí)實(shí)現(xiàn)氣候中立的目標(biāo)。隨后,該公司通過了一項(xiàng)轉(zhuǎn)型計(jì)劃,其核心業(yè)務(wù)將轉(zhuǎn)向可再生能源發(fā)電、低碳和零碳區(qū)域供熱、可靠的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和現(xiàn)代能源服務(wù)。未來10年,PGE計(jì)劃安裝2.5吉瓦海上風(fēng)電、3吉瓦太陽能和至少1吉瓦陸上風(fēng)電。南非國有電力公司Eskom加快了部分煤電設(shè)施向可再生能源發(fā)電設(shè)備的轉(zhuǎn)型改造。2021年8月初,該公司宣布將在2022年10月前,徹底關(guān)停旗下Komati煤電設(shè)施,將其改造成為一座光伏電站,并將為其配備24.4萬千瓦的儲能設(shè)施。

德國第二大能源生產(chǎn)商LEAG的500兆瓦燃煤機(jī)組從2025年開始將分階段在4年內(nèi)逐步退役。其余發(fā)電廠計(jì)劃于2035年和2038年停運(yùn)。為了應(yīng)對退煤帶來的影響,LEAG的業(yè)務(wù)已經(jīng)開始向“可再生能源在發(fā)電和供熱以及技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施和其他服務(wù)中份額不斷增長的綜合數(shù)字化能源供應(yīng)商”轉(zhuǎn)型。萊茵集團(tuán)在德國擁有較大比例的在運(yùn)煤電裝機(jī),得益于其積極調(diào)整業(yè)務(wù)布局,目前已成為歐洲第二大可再生能源發(fā)電商。再如,位于巴登-符騰堡州的安能集團(tuán)雖然擁有煤電廠,但近年來始終明確支持棄煤,積極開發(fā)新能源,2018年該公司74.8%的投資流向了可再生能源和電網(wǎng)擴(kuò)建領(lǐng)域。

煤炭消費(fèi)大國更是積極制定可再生能源發(fā)展目標(biāo),加大研發(fā)力度。根據(jù)印尼能源部發(fā)布的最新目標(biāo),2021至2030年期間,印尼可再生能源及其他低碳燃料發(fā)電的占比將從當(dāng)前的30%提升至48%。為了擺脫國家經(jīng)濟(jì)對煤炭的依賴,波蘭將花費(fèi)1300億茲羅提(約合280億歐元)用于海上風(fēng)電項(xiàng)目,還將為新的核電計(jì)劃投入1500億茲羅提。波蘭政府計(jì)劃在2033年前建造第一座核電站,到2043年計(jì)劃再建成5座核電站。按照規(guī)劃,煤炭在波蘭發(fā)電中的份額將從2020年的近70%降至2030年的37%,2040年將降至11%。到2040年,波蘭新的核電站預(yù)計(jì)將占波蘭電力生產(chǎn)的16%,在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

另外,全球多家傳統(tǒng)礦業(yè)巨頭都已或正在退出煤炭業(yè)務(wù),向新能源、新業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。全球最大鐵礦商力拓表示,將向塞爾維亞Jadar硼酸鋰項(xiàng)目投資24億美元,生產(chǎn)電池級碳酸鋰,此外該項(xiàng)目還將出產(chǎn)硼酸鹽,可以用來生產(chǎn)太陽能板和風(fēng)電機(jī)組。預(yù)計(jì)該項(xiàng)目將在2026年實(shí)現(xiàn)規(guī)模投產(chǎn),并在2029年達(dá)到最大產(chǎn)能,規(guī)模約為每年5.8萬噸碳酸鋰、16萬噸硼酸和25.5萬噸硫酸鈉。力拓并非唯一一個(gè)向新能源礦石轉(zhuǎn)型的礦產(chǎn)巨頭。必和必拓與特斯拉達(dá)成重要協(xié)議,必和必拓將從其在西澳大利亞州的礦山中開采和精煉鎳礦,并向特斯拉供應(yīng)。

未來,未減產(chǎn)的燃煤電廠的投資將越來越多地加速向風(fēng)能和太陽能等清潔能源過渡。隨著技術(shù)提升,風(fēng)光等新能源發(fā)電將比煤炭發(fā)電更便宜,更加速了全球終止新建煤電裝機(jī)的勢頭。

三、結(jié) 語

長期以來,以煤炭為主的化石能源在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。全球能源互聯(lián)網(wǎng)合作組織發(fā)布的《中國2030年前碳達(dá)峰研究報(bào)告》顯示,燃煤發(fā)電和供熱排放占能源活動(dòng)碳排放的44%,煤炭終端燃燒排放占35%,石油、天然氣排放分別占15%、6%。作為碳排放的傳統(tǒng)能源“大戶”,煤炭行業(yè)要實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo),面臨巨大挑戰(zhàn)。

“雙碳”目標(biāo)下,煤炭的作用和地位會(huì)逐漸減弱,煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型升級是必然走勢。數(shù)據(jù)顯示,2020年我國煤炭占能源消費(fèi)總量比重已由2005年的72.4%下降至56.8%。此外,“十三五”期間,我國煤炭企業(yè)在加強(qiáng)資源保障能力的同時(shí),不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),不斷加大對清潔能源布局力度。目前,我國煤炭企業(yè)也已圍繞“雙碳”目標(biāo)積極開展多方面工作,如進(jìn)行碳達(dá)峰碳中和的戰(zhàn)略研究、發(fā)行綠色債券等。

從國內(nèi)外煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型路徑及先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)來看,我國可以重點(diǎn)借鑒:一是制定煤礦、煤電引導(dǎo)退出的激勵(lì)政策和法律法規(guī),為受影響的地區(qū)和企業(yè)提供政府財(cái)政支持,通過招標(biāo)補(bǔ)貼機(jī)制淘汰和關(guān)停煤電廠,進(jìn)一步完善退煤制度體系,充分發(fā)揮機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)作用。二是大力開展CCUS等減碳技術(shù)研究。CCUS作為減碳固碳技術(shù),已成為多個(gè)國家碳中和行動(dòng)計(jì)劃的重要組成部分,一旦實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,將極大減少能源行業(yè)溫室氣體排放,將為“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供強(qiáng)大助力。三是深入研究傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的升級轉(zhuǎn)型,加大對新能源、低碳能源的投資及布局力度,支持對新興產(chǎn)業(yè)及新型服務(wù)的探索實(shí)踐。

總之,各個(gè)國家發(fā)展情況不同,減排路徑也有差異,應(yīng)因地制宜,采取適合國情和利于行業(yè)發(fā)展的落地路徑。傳統(tǒng)能源低碳轉(zhuǎn)型不能一蹴而就,盲目放棄煤炭并不可行。能源危機(jī)的呼聲尚在耳邊,綠色環(huán)保與兜底保供都要兼顧。在“雙碳”目標(biāo)背景下,煤炭行業(yè)如何綠色開采、科學(xué)調(diào)控、轉(zhuǎn)型升級、低碳發(fā)展仍是需要重點(diǎn)研究的課題。

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