未来世界第一大的中国电网,还需要多少煤炭做“压舱石”

闲说宇俊星 2024-08-15 11:33:01

尽管不停有人提中国崩溃,但是电力数据不会骗人,中国的电力需求占了世界电力增长的一大半

不断高涨的电力需求

经济的发展需要稳定的电力供应,我国的发电量将在这两年突破10万亿度。这是人类历史上首次有国家达到这个门槛。2011年之前的世界发电第一大国美国的发电量则停留在4.4万亿这个区间多年了,丧失了追赶中国的可能。就规模而言中国电网已经是世界最大的电网了。

世界发电量,中国一家占了3成

我国发电量几乎2~3年就要增长1万亿度电,几乎没有停下来。

导致之前我们大的发电站发电量占比越来越低。举个大家熟悉的例子,三峡水电机组装机量是2250万千瓦,年发电量800~1000亿度之间。93年刚建设时,三峡的设计发电量估计占到全国的1/9,而现在仅是全国发电量的1/100。

火电装机量13.9亿千瓦占了全国的40%,发电量占了60%

去年我国完成了电网+电站1.5万亿的投资。我国去年的总发电量是9.5万亿度电,人均6700度,连人均都超过了不少发达国家。全国装机容量29亿千瓦,而世界的发电总装机容量是90亿千瓦。

去年光太阳能新增发总电装机容量2亿千瓦,相当于10个三峡大坝的装机量。(实际发电量没有10个三峡电站那么多)

风电新增装机0.7亿千瓦,风电装机量新增了3.5座三峡大坝。

即使是火电机组也增加了0.5亿千瓦的装机量,这相当于日本全部装机量的1/6。中国去年新增发电量超过3亿千瓦,等同于日本全国的发电能力。

中、印都是火力发电为主

从数据上看,电力的投资没有减弱,中国经济的基石还在超前投资。

发电端的趋势,更多的绿电需要更多的火电去调峰

当下我国的电力消费偏向生产端,工业用电远大于居民消费用电。

未来的AI、“智算”耗费的电力极大,美国的模型领先,最后落地能不能领先中国还不好说

因为AI算力等行业用电激增,未来的工业用电需求不会减弱。而且我国的居民商业用电潜力也很大,即使人均发电量达到12000~14000也只是目前韩国的人均发电量,这个不难达到。

未来中国的火电不会走欧盟那样为了搞一刀切清零式大量关停火电站,碰到能源危机又跳回来重开退役的火电站的老路。

一直高举环保大旗关停火电站的欧洲在俄乌战争后重开火电站,煤炭消费掉头向上

要扩大发电规模,风电光伏的高速发展还会持续很长时间。光伏和风电有一个非常大的毛病就是人为不可调节,发电量起伏大。

风电、光伏发电波动还是太大

很多年前电网内部都说光电和风电是"垃圾电",这种波动的电接到电网中非常让人头疼。必须要有“老黄牛”去平衡这种电网的异常波动。现在不分区域能快速响应的只有火电和核电机组。

这些年加州因为接入了大量光伏和风电,电网波动越来越大

要想把新能源大规模的用起来,输配送网络还需要升级,需要更大规模,更快响应的调峰能力。结论就是还要修更多的火电站,抽水蓄能电站。即使这些电站不能满载满发,权当是电网冗余的备份给电网稳定做贡献了。以后再结合跨区域电力调配、电网AI训练等新的调度方式,把电网效率拉起来。

煤炭——超级电网的压舱石

因为俄乌冲突导致欧洲没了廉价能源,欧洲国家纷纷重启火电或者买美国高价天然气。西方现在没什么人扯减排了。2035年如果我国发电增长能增一倍,达到18~20万亿度一年,考虑中国对东南亚、中亚的电力投资,海外也有部分中国标准的电网,如果接入到一起,这将会是一张覆盖更大的超级电网。

那个时候光电、风电再便宜还得配1/3煤、核、储能做稳定电力的压舱石。

核电站是小马拉大车,开工时间长,发电占比远高于装机占比

核电、储能也会大发展,目前核电只有1.86%的装机量确发了4.8%的总发电量,效率在各种发电形式中排第一。储能电站因为靠近新能源的发电端,而且形式比较多,包括抽水蓄能、飞轮蓄能、电池储能等等。只要有条件建设起来,相对简单目前也在大批量上马。

甘肃张掖的抽水蓄能电站

火电装机容量大,调峰迅速也不挑地方今后很长时间都会是电网主力

但是火电毕竟保有量大,调峰经验丰富,上下游产业链完善,我国煤炭储量也相对比较多。估计未来火电的装机量翻倍了,火电还是占了总的1/3左右,发电总量和现在差不多一年6万亿度电。

所以煤电总量没啥大的下降空间。燃煤的需求不会降低太多,未来估计一直是20亿~25吨,加上其他行业需求会在30亿吨的量级。(当前是燃煤+炼钢的焦炭+化工+建筑,我们一年用46亿吨煤)。

国家能源集团党组书记、董事长刘国跃近期的发言就能代表的官方的声音。

“保障国家能源安全是本质要求。能源安全是国家安全的重要组成部分,能源问题是国民经济的命脉,历来是大国战略博弈的焦点,以及各国国家安全的优先领域。

近年来,全球能源政治化、阵营化、武器化加剧,我国发展进入战略机遇和风险挑战并存、不确定难预料因素增多的时期,各种“黑天鹅”“灰犀牛”事件随时可能发生。

.....

到“十五五”时期,煤炭仍然是我国的压舱石能源,石油是战略保持能源,天然气是重要过渡性能源,风光等绿电、绿氢、核电是主力接替性能源。”

世界越来越不稳定,能源安全极为重要

即使火电搞产能退出,也不会搞成休克疗法。会在这十几年时间让老的矿区、老的工人陆续退休。

我国在2020年前政策督促减排时,出了不少问题。一些机构和地方执行过度,导致出现了不该有的电荒。北方同时的执行煤改气因为燃气价格比蜂窝煤高太多,让不少农村老人冬天不敢开燃气取暖,硬生生扛过了一个冬天。

煤改气过程中有些地方操之过急

这也是后面调整火电政策的一个原因。火电今天和未来很长一段时间都是稳定电网的压舱石。

新建火电站大部分是先进的超超临界机组

我们一直在执行稳健的去产能政策。就是把发电效率低的,功率小的机组淘汰掉。陆续换成功率高、发电效率高的排放达标的大机组。

其实火电去落后产能的工作很早就在进行了,30万千瓦以下的机组多年前就在陆续关停。

中国科幻“重地”,科幻作家刘慈欣的老单位娘子关发电站

已经关停的电站冷却塔外墙的科幻元素涂鸦

例如2009年山西娘子关电站关停以后,科幻作家刘慈欣经过工作分流,度过了一段郁闷时光。作家直接在三体小说的结尾把宇宙都格式化了。

我在2011~2016年时是在电网工作的,那个时候上海外高桥电站超超临界机组是280克煤发一度电,而现在这个数值已经降低到250克。如果全国电网陆续出清高耗能的机组,在发电量不变的基础上能节约2亿吨燃煤。

中国给柬埔寨建的西哈努克港燃煤电站,主力是35万千瓦超临界机组。而国内基本都是100万千万超超临界机组

国内的火电站不会停,老的火电站要退休,新的要建。而且海外也大有可为,虽然国际上还是把火电说成“脏电、不环保”。但有的国家处于绝对缺电状态,对这个不在乎。中国虽然态度上赞成不在海外出口火电技术。但是面对一些友好国家的发展需求还是会“勉为其难”的出口一些落后机组的,毕竟人的权利大于环保口号。

对于友好国家,我们的火电出口其实没有停。国内一些“落后”一些的机组在友好国家是先进生产力。落后国内两代的临界机组出口在海外大受欢迎,欧美最近也不呱噪了。

对于友好国家我们能修就修,比如中国华电海外投资建设了柬埔寨最大火电站。

相对友好的国家,比如为了越南的环保事业,我们就直接卖电给他,或者投资老挝的水电站,再让老挝卖电给他。

上海电气给印度修的莎圣电站,一口气建了6座66万千瓦临界机组。完工多年还在为尾款打官司

不太友好的国家,像印度这种措施又和前面不一样了。老的项目扫尾之后新的电力基础设施投资已经停了。

之前几年在印度修的超临界电站就是经济上赚了点钱,但是政治上不合算,帮这种有潜力又对中国有敌意的国家搞基础设施远期看得不偿失。而且一些尾款的事情特别麻烦,整体算下来钱也没赚到那么多钱。

这一代人完全摆脱火电不现实

未来用于发电的煤炭估计不会低于20亿吨,其他煤炭需求加起来会一直维持在25亿吨以上。

另一个用煤大户是炼钢行业,到了2035年中国的人均刚才累积量能达到美国目前的水平。那会儿钢产量会下降到4~6亿吨,是目前产量的5~6成。估计1/3原料是废旧钢铁回收,还有一部分厂家估计会采用氢气。钢铁行业焦炭的下降会更猛一些,估计未来也有4~5亿吨需求。

中国煤炭消耗的结构,发电和炼钢是大头

建筑行业也是煤炭消耗大户,主要是用来制作水泥,这个随着中国城市化进入末期,人口开始减少,未来的消耗会快速萎缩。

最后一个用用煤大户是煤化工,这个行业相比发电和炼钢体量少很多只有2亿吨,影响不大。

所以即使我们3035碳达峰了,发电的主体结构变成新能源,但是煤炭的年需求量还是会在25~30亿吨之间,这个体量放到2024年还是世界第一,只有印度的13亿吨能比一下。所以不能太小瞧印度,这个国家工业已经起势了,未来天花板多高不好说,但是足够给我们制造麻烦了。

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