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绿色金融 引领产业未来

能源大省的“双面碳中和”之路

>2022-10-10

中国正迈入“双碳时代”,未来40年内,各省的发展路径将被这只时代之手彻底改写。

广东和山西,是观察“双碳时代”的两个绝佳样本,二者有相似之处又有差异。都是煤电大省——据国家统计局数据,截至2020年底,广东省火力装机规模排在全国第三,山西省排在全国第六。制定了相似的新能源目标——到2025年,广东与山西的可再生能源装机容量占比均将达到50%左右。

硬币的另一面,广东是全国经济领头羊,人均GDP、城市化率、产业结构等都接近发达国家自然达峰的水平,2021年山西人均GDP则排在全国第17位;碳排放强度上,广东位居全国第二低,仅次于北京,山西则位居全国第四高;电力供需上,二者分别承担了输入地和输出地的角色。

两省呈现的“双面碳中和”之路,可为全国镜鉴。

煤电淘汰难题

实现碳达峰、碳中和,煤电转型是牛鼻子。2020年,我国煤电装机容量占总装机容量的比重已不足一半(49.1%),但煤电发电量占比仍高达65%,未来一段时期,煤电是电力供给的“主力军”和“压舱石”,也是碳排放的主要来源。

广东与山西的煤电机组呈现不同特点。在广东等东部沿海经济发达地区,煤电机组主力大都是60万千瓦或百万千瓦大中型机组,而山西煤电以中小型机组为主,30万及以下机组数量占比将近超过50%,只有一台百万千瓦超超临界机组并网成功。

华北电力大学经济与管理学院教授袁家海解释,原因之一是过去山西煤矿企业建设了较多自备电厂,机组容量通常不太大。小型机组通常煤耗更高、发电效率更低。

而广东靠近负荷中心,用电量多年来持续领跑全国,燃煤发电上网电价高,抵御煤价变动的能力较强。100万千瓦以上机组占总煤电机组的39%,发电效率高。

机组规模对煤电企业盈利有直接影响。中国人民大学2021年6月发布的《中国煤电成本分析与风险评估》研究发现,机组规模越大,盈利能力越强,低于30万千瓦机组亏损率达到80%以上,而100万千瓦以上机组亏损率仅为7.59%。数据显示,广东煤电机组亏损占比41.27%,山西则高达60.82%。

煤电转型主要有三种路径:一是煤电机组直接退出,包括正常退役、政府赎买、备用封存、落后淘汰;二是等量或减量替代,包括“上大压小”、生物质燃煤耦合发电、新能源指标置换;三是升级改造,包括煤电能效改造、灵活性改造、供热改造。

根据自然资源保护协会与北京大学能源研究院2021年12月发布的《中国典型省份煤电转型优化潜力研究》,30万千瓦等级以下和以上煤电机组,分别建议有序淘汰和改造为主。2021年,广东已经关停52.75万千瓦煤电机组,山西关停28.7万千瓦煤电机组。

袁家海介绍,广东推进落后煤电退出和煤改气电方面走在全国前列,“大湾区有高质量发展的要求,也有财力支撑”。相比广东,对于小机组主导的山西,将面临巨大的煤电转型压力。

京津冀及周边地区连续两年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案均提到,在保证电力、热力供应前提下,加快推进并逐步完成30万千瓦及以上热电联产机组供热半径15公里范围内的燃煤锅炉和落后燃煤小热电关停整合。

直接淘汰之外,另一路径是降低能耗。山西整体煤电机组能效水平偏低——2020年山西省6000千瓦及以上电厂煤电机组平均供电煤耗比全国平均水平约高10.2克/千瓦时。2021年中央生态环保督察指出,山西省30万千瓦以下火电机组中,近60%的能耗不达标。

能耗与机组类型有关。由于山西缺水,八成以上的煤电机组都是空冷机组——以流动的空气作为热源的载体,在同样的技术等级下,空冷技术比水冷技术的煤电机组供电煤耗平均高出3-5克。此外,山西还建设了许多坑口电站,包含低热值煤综合利用项目,发电效率不高。2022年6月《山西省煤电项目“上大压小”实施方案》中要求,新建大机组煤耗低于285克标准煤/千瓦时,这将促进供电煤耗大幅降低。

不管采用何种方式转型,煤电企业亏损都是山西绕不开的话题。

煤电机组改造1千瓦成本大约是1000元,一个30万千瓦的机组改造成本可能达到3亿元左右。科城研究院能源与低碳发展研究室主任秦艳称,2021年以来,受上游煤炭价格上涨、新能源竞争等因素影响,山西煤电企业盈利能力下降。“在营利不足的条件下,给未来煤电升级改造也带来了相当大的不确定性。”

袁家海称,煤电企业本就亏损严重,很难从银行贷款,即便能融资,改造完成后如果没有良好的营收模式,亏损可能还会加剧。“煤电转型钱从哪来的问题,核心还是要通过完善市场机制,让煤电企业具有合理的商业模式和盈利预期。仅靠财政输血,难以负担起庞大的转型成本。”未来,很长一段时间内煤电将继续起到保底作用,从由传统提供电力、电量的主体性电源,向提供可靠电力、调峰调频能力的基础性电源转变。

在此过程中,厦门大学中国能源政策研究院院长林伯强提醒,煤电厂的收入会随之减少,煤电转型的核心问题还是煤价与电价联动,只有这两者之间联动,转型才能公平。

提升电力“含绿量”

能源禀赋和产业结构的差异,决定了山西和广东承担着不同的电力供需角色。

山西是重要的外送电基地,外送电力以煤电为主。近年来山西外送电量逐年增加,送往北京、天津、上海、重庆等14个省市,几乎占了我国“半壁江山”。2020年,山西外送比例占全省发电总量的1/3以上。而广东则有约1/3的电力来自外省,特别是接收了较多西南地区的清洁水电。

根据“十四五”规划,“十四五”期间,我国存量通道输电能力提升4000万千瓦以上,新增开工建设跨省跨区输电通道6000万千瓦以上,我国将在西北、西南可再生能源基地新建多个电力外送特高压直流工程,将西部和北部的“绿电”输往东部和南部。山西可以抓住外送电力变“绿”的机遇。“山西煤电行业实现达峰,在一定程度上也取决于外送规模及外送电源结构。”秦艳介绍。

山西晋北地区,风、光、地热资源丰富,且有大量采煤沉陷区可为风光发电提供土地资源。在“十四五”时期,山西将分别新增风电、光伏装机容量3000万千瓦和5000万千瓦左右,届时,山西“十四五”期间新增的风光装机容量,占当前总装机容量的约七成。2021年10月,山西省委书记林武表示,到“十四五”末,山西新能源和清洁能源装机容量占比达到50%,发电量占比达到30%。

位于晋北地区的大同,曾以“煤都”闻名,但依靠丰富的可再生能源资源,“煤都”正在向风电、光伏、氢能等“新能源之都”转型。目前大同“风光”新能源装机总量七百多万千瓦时,占全市电力装机总量近一半,占山西全省新能源装机总量的1/3。此外,还有近200万千瓦时新能源发电项目在建。

除更为有名的“南贵北乌”——贵州贵安和内蒙古乌兰察布,百度CEO李彦宏的老家山西阳泉,也希望寻得“中国云谷”的一席,发挥数据算力的资源优势。大数据、云计算等数字产业是“吞电怪兽”,为节约能源、减少污染,需要采用清洁能源。2022年,位于阳泉盂县的晋能清洁能源100兆瓦光伏发电项目计划投资4.6亿元,建成后,每年可向电网输送1.29亿千瓦时绿色清洁电能。

广东风光可再生资源禀赋偏弱。根据规划,“十四五”时期新增陆上风电装机容量仅约300万千瓦,新增光伏发电装机容量约2000万千瓦,两者规模均小于山西。

但广东也有自身的可再生能源优势。广东省能源技术经济研究所、可持续发展研究所所长于文益介绍,目前广东的海上风电、氢能在全国占有重要地位,核能也具有非常好的产业基础。光伏产业最近几年也进入加速期,江门正在规划硅能源产业园区。

在广东省能源发展“十四五”规划中,先进核能、海上风电、太阳能“优势产业”要大力发展,同时提到加快培育氢能、储能、智慧能源等新兴产业。规划提出,大力发展海上风电,“十四五”新增装机容量约1700万千瓦。加快建设阳江海上风电全产业链,预计到2025年,阳江将初步建成世界知名的海上风电全产业链基地,到2035年建成世界领先的国际风电城、全球风电创新发展的标杆。

秦艳称,在保障国家能源安全供应的前提下,未来山西外送电力应由煤电向清洁低碳电力转变。山西省顶层设计也作出部署,《山西省可再生能源发展“十四五”规划环境影响报告书(征求意见稿)》提到,重点建设晋北风光火储一体化外送基地,大力推进大同、朔州配套新能源基地开发建设,“十四五”期间,新增并网风光装机规模800万千瓦。

据国家电网山西电力消息,2022年前4个月“晋电外送”的含绿量提升明显。例如,北京冬奥会期间,近8亿千瓦时绿色电力送入北京;3月,山西省内新能源与河北丰宁抽水蓄能电站首次开展跨省互动响应交易,增加新能源消纳空间30万千瓦。

未来广东接收的外来电力还要继续增加。广东能源“十四五”规划中提到,积极推动藏东南水电等省外清洁电力送电广东,超前谋划研究后续省外清洁电力送电广东可行性。

当然,在此过程中,可能会出现“碳转移”现象——电力输出省自身碳排放量显著增加,电力消纳省份可以避免本地生产带来的碳排放增加。

对此,中国人民大学环境学院教授庞军等人撰文建议,综合运用多种市场手段,建立碳减排资金的省际补偿机制。一方面,要建立合理的能源定价机制,使环境成本在能源价格中得到充分体现,以利于能源大省获得充足的碳减排资金;另一方面,通过全国统一碳市场,促进各行业节能减排,并通过适度的碳配额拍卖筹措碳减排资金。对于碳交易未覆盖行业和企业,适时征收碳税,并利用碳税收入为中西部能源大省提供碳减排资金;各省应该继续优化产业结构和能源结构,在减排责任分摊时,科学界定碳减排责任。

重构产业格局

不只是煤电,产业结构上,山西产业结构整体偏重;而广东作为制造业的大省,多年来一直在推动制造业转型升级。

2021年,山西第二产业占GDP比例为49.6%,较全国平均水平高出10.2个百分点,但对煤炭依赖效应明显。

山西省宏观经济学会与自然资源保护协会2022年5月发布的《“十四五”山西省非煤经济发展研究》称,山西有117个县市区,有煤炭资源的有94个,其中有68个县煤炭产量在百万吨以上。在山西的42个产业部门中,有40个产业部门都与煤炭产业发生了前项或后项的联系。

煤炭产业还挤占了非煤经济的发展空间。山西宏观经济研究院所长李蕾曾在一个煤控项目发布会上表示,山西“非煤经济的增加值占GDP的比重”和“煤炭产业投资”两项数据呈明显负相关关系,在食品加工、电子设备制造、仪器仪表、综合技术服务、金融、文娱6个产业中体现尤为显著,例如煤炭工业的投资每增加1%,仪器仪表领域的投资就会下降24%。

与山西相比,广东的产业结构更具优势。据广东省统计局数据,2021年,广东三次产业结构比重为4.0∶40.4∶55.6,人均GDP达1.5万美元,常住人口城镇化率达74.63%,已接近发达经济体实现碳达峰时的指标。

广东一方面在传统的家电、纺织、高耗能行业等不断提高能效;另一方面,大力发展电子信息、医药、先进装备制造、新能源汽车、新材料等高端制造业。广东行政学院教授王玉明的研究显示,2019年,广州和深圳先进制造业增加值占规模以上工业增加值的比重分别高达58.4%和71.9%。

新能源车行业是广东重点投入的行业之一。2020年广东印发《广东省发展汽车战略性支柱产业集群行动计划(2021-2025年)》,提出一揽子政策扶持省内新能源车发展,目标至2025年全省汽车制造业营业收入超过11000亿元。工信部数据显示,2021年,我国新能源汽车产量为354.5万辆,其中,广东省的产量达到53.5万辆,同比增长155.6%,占全国同期产量的15.1%。国内新能源汽车企业产销前十名中,广东企业占3家,分别是比亚迪、广汽埃安、小鹏汽车。

广东碳排放交易市场也为产业结构调整作出了贡献。广东是全国最早一批开展碳排放权交易试点的省份,逐步将钢铁、石化、电力、水泥、航空、造纸等六大行业约268家企业纳入碳市场范围,总排放占全省的65%,起到了非常明显的减排效果。

广东省应对气候变化研究中心2021年6月发布的《广东碳市场进展、挑战及趋势》研究指出,对比广东碳市场启动初期(2013年)和2019年度履约数据,在此期间,广东省第二产业碳排放总量只增加了3.1%,单位GDP碳排放大幅下降了21.6%。自纳入碳市场以来,纳入控排的累计三百余家企业中已有66家落后企业关停、停产或降产至控排门槛以下,碳市场机制的实施有效促进了广东实现淘汰落后产能和节能减排的目标。

对于山西,长期来看发展非煤经济有助于减少煤炭消费。上述《“十四五”山西省非煤经济发展研究》发现,非煤产业占比每增加1%,煤炭消费总量增速减少16.99%。李蕾说,基于山西的产业基础、资源禀赋、区位优势等因素,山西最能快速突破的几个非煤经济领域是:先进制造、数字经济、文旅康养、现代物流和农产品精深加工。“通过增加非煤产业的占比和降低煤炭产业的结构比例,能够带来非常明显的控煤效果。”

而煤炭经济也非完全抛弃。电力、焦化、冶金等是山西的主要煤炭产业,山西未来可提高生产工艺的节能低碳技术水平,发展碳捕获、利用与封存(CCUS)技术,强化企业碳排放管理水平等。

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