碳达峰碳中和目标不仅体现了我国应对气候变化的大国担当，也标志着我国将进入一个全新的发展阶段，经济发展将不依赖于煤炭消费增长，并与化石能源消费总量增长逐步脱钩。
电力发展面临双重压力
二氧化碳减排的压力。二氧化碳排放的最大来源是化石能源燃烧，2020年，我国煤炭、石油、天然气消费量分别占全世界消费总量的51.7%、14.5%、7.8%。其中一半以上煤炭用于发电和供热，电力行业二氧化碳排放占全国二氧化碳排放总量的40%以上，是二氧化碳排放的最大单一来源。
用电量增长的压力。我国是世界上最大的发展中国家，仍处于城镇化、工业化阶段，发展离不开能源增长特别是电力增长。2021年，我国全社会用电量达83128亿千瓦时，比2020年增长10.3%，即使是新冠肺炎疫情爆发初期的2020年，全社会用电量仍比2019年增长3.24%。我国的能源资源禀赋特点是富煤贫油少气，以往主要通过发展煤电来解决电力供应问题，而新的发展阶段必须探索新的发展道路。
符合国情的减污降碳之路
到2030年，我国风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上，这表明新增用电量将从依靠煤电发电量增长向依靠可再生能源发电量增长转变。2020年，我国风电和太阳能发电量新增983亿千瓦时，占全社会新增用电量2362亿千瓦时的41.6%，首次超过30%。2021年，我国风电和太阳能发电量新增2550亿千瓦时，占全社会新增用电量7914亿千瓦时的32.2%。2021年，我国风电和太阳能发电总量高达9826亿千瓦时，是英国2020年所有电源类型发电总量3128亿千瓦时的3倍多。
美国、英国、德国等发达国家实现碳达峰后，减少电力行业二氧化碳排放的主要举措是增加风电和太阳能发电，同时采用天然气发电替代煤电。2021年，美国火电发电量占比达62.2%，其中煤电发电量占比达21.8%;2020年，英国火电发电量占比达37.7%，其中煤电发电量占比达2%;2021年上半年，德国煤电发电量占比达27.1%，计划最迟到2038年全面淘汰燃煤电厂。上述发达国家均是依靠天然气发电的灵活性，解决了风电和太阳能发电的不稳定性、间歇性，保障了电力供应安全。
我国富煤贫油少气的能源资源禀赋及全球最大的电力消费国特点，决定了无法通过建设高比例天然气发电机组消纳风电和太阳能发电。为此，2021年10月，国家发改委和国家能源局联合发布了《全国煤电机组改造升级实施方案》(下称《实施方案》)，推动煤电行业实施节能降耗改造、供热改造和灵活性改造制造的“三改”联动。
将提高煤电综合效率与灵活性
煤电机组改造升级是提高电煤利用效率、减少电煤消耗、促进清洁能源消纳的重要手段，对推动碳达峰碳中和目标如期实现具有重要意义。“十一五”“十二五”“十三五”期间，电力行业按照国家有关要求和部署，深入实施煤电节能减排升级改造，火电供电煤耗持续下降。以2005年为基准年，2006年-2020年，供电煤耗降低累计减少电力二氧化碳排放66.7亿吨，对电力二氧化碳减排的贡献率为36%，有效减缓了电力二氧化碳排放总量增长。
煤电机组灵活性改造制造的主要目的是促进风电和太阳能发电消纳。按照相关规划，存量煤电机组灵活性改造应改尽改，“十四五”将完成2亿千瓦煤电机组灵活性改造，增加电力系统调节能力3000万千瓦-4000万千瓦，促进可再生能源消纳。同时，“十四五”将实现煤电机组灵活性制造1.5亿千瓦，将增加电力系统调节能力3000万千瓦-4000万千瓦。煤电机组灵活性改造制造总共将增加电力系统调节能力7000万千瓦左右，可保障3.5亿千瓦左右可再生能源消纳。
如果煤电机组最小发电出力能在《实施方案》提出的30%左右的基础上进一步下降，将进一步增加可再生能源消纳量。如2021年，国家能源集团电科院完成大同电厂9号机组20%负荷深度调峰及灵活性供热改造调试。此外，始于2014年的燃煤电厂超低排放改造，实现了燃煤电厂与燃气电厂同等清洁，我国已建成世界规模最大的清洁煤电供应体系。
由此可见，煤电机组通过“三改”联动，将进一步提高综合效率与灵活性，在掺烧一定规模碳中性的生物质后，其单位发电量的二氧化碳排放量有望与天然气电厂媲美。
持续改善空气质量
煤电机组节能降耗改造、供热改造的主要目的是提高煤炭利用效率，减少二氧化碳排放。2014年9月，国家发改委等三部门联合发布了《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》。与该行动计划实施前的2013年相比，2020年全国火电行业平均煤耗下降15.5克/千瓦时，减排二氧化碳近2亿吨，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量分别从142万吨、780万吨、834万吨下降至15.5万吨、78.0万吨、87.4万吨，为空气质量改善作出了重要贡献。
《实施方案》明确，“十四五”节能降耗改造规模不低于3.5亿千瓦，供热改造规模力争达到5000万千瓦，加快淘汰煤电落后产能，规范燃煤自备电厂运行。这些举措将促进风电、太阳能发电消纳，大幅减少煤炭散烧量，提高电力在终端能源消费中的比例，助力二氧化碳减排和空气质量持续改善。
为确保《实施方案》落地并产生实效，建议国家尽快出台煤电机组节能降耗改造、供热改造、灵活性改造制造的技术指南，指导煤电企业选择适宜的技术，实现最佳的投资效益比。同时，国家及地方政府需完善财政、金融、价格、电网调度等相关政策，支持煤电机组改造升级工作，提高煤电企业改造的积极性。
(作者系国家能源集团科学技术研究院有限公司副总经理、原亚洲清洁空气中心中国区顾问委员会委员)
