中国典型五省煤电发展现状与转型优化潜力研究报告

北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 中国典型五省煤电发展现状与转型优化潜力研究 2022年12月27日 北京大学能源研究院是北京大学下属独立科研实体机构。研究院以国家能源发展战略需求为导向，立足能源领域全局及国际前沿，利用北京大学学科门类齐全的优势，聚焦制约我国能源行业发展的重大战略和科技问题，按照“需求导向、学科引领、软硬结合、交叉创新、突出重点、形成特色”的宗旨，推动能源科技进展，促进能源清洁转型，开展专业及公众教育，致力于打造国际水平的能源智库和能源科技研发推广平台。 气候变化与能源转型项目 北京大学能源研究院于2021年3月启动了气候变化与能源转型项目，旨在助力中国应对气候变化和推动能源转型，实现2030年前碳达峰和2060年前碳中和的目标。该项目通过科学研究，设立有雄心的目标，制定清晰的路线图和有效的行动计划，为政府决策提供建议和支持。 该项目积极推动能源安全、高效、绿色和低碳发展，加速化石能源消费的减量化直至退出。该项目具体的研究领域涵盖宏观的能源与环境、经济和社会的协调综合发展；化石能源消费总量控制；能源开发利用技术创新；电力部门向可再生能源为主体的系统转型；推动电气化；高耗能部门的低碳绿色发展；可持续交通模式；区域、省、市碳中和模式的示范推广；散煤和塑料污染治理；碳中和与碳汇；碳市场；社会公正转型等。 在此郑重感谢ClimateImperativeFoundation、HewlettFoundation、NaturalResourcesDefenseCouncil，以及华北电力大学、湖南省能源规划研究中心对本报告的支持与帮助。 报告内容为课题组独立观点，不代表其他方的任何观点或立场。 系列报告 《中国典型五省煤电发展现状与转型优化潜力研究》 《中国石化行业碳达峰碳减排路径研究报告》 《中国塑料行业绿色低碳发展研究报告》 《中国散煤综合治理研究报告2022》 《新能源为主体的新型电力系统的内涵与展望》 《中国典型省份煤电转型优化潜力研究》 《电力部门碳排放达峰路径与政策》 《中国散煤综合治理研究报告2021》 《“十四五”推动能源转型实现碳排放达峰》 北大能源研究院气候变化与能源转型项目系列报告 中国典型五省煤电发展现状与转型优化潜力研究 报告编写人员 吴迪王可珂康俊杰杨富强杨雷 2022年12月 目录 ◎执行摘要iii ◎第一章五省煤电转型优化发展的背景与意义1 （一）山东省1 （二）山西省2 （三）福建省3 （四）湖南省3 （五）海南省4 ◎第二章五省电力发展基本情况分析6 （一）五省用电情况基本分析6 （二）五省供电情况基本分析10 （三）五省电力输送情况分析14 （四）五省电力市场建设情况17 ◎第三章五省电力规划情景分析21 （一）五省电力需求预测21 （二）五省煤电替代潜力分析26 i （三）五省电力规划分析41 （四）五省煤电合理规模分析43 （五）五省电力行业碳排放达峰分析46 ◎第四章五省煤电转型优化路径分析47 （一）五省煤电发展情况对比分析47 （二）五省煤电转型优化的路径设计及目标分解56 ◎第五章五省煤电转型优化的政策建议61 （一）国家层面61 （二）省级层面65 执行摘要 截至2021年底，中国煤电总装机达110962万千瓦，约占电力总装机比重的46.7%；煤电全年发电量达50426亿千瓦时，约占总发电量的60.1%。虽然自“十三五”时期以来，我国电力行业清洁转型进程加速，但目前仍未摆脱“一煤独大”的电力生产消费格局，煤电装机与发电量也继续呈惯性增长态势。在2021年全球新投产的4500 万千瓦的煤电机组中，有一半以上在中国。2021年中国煤电装机和发电量分别较2015 年底水平上升了23.3%和29.3%[1,2]。由于2021和2022连续两年中国部分地区都出现了严重的“拉闸限电”现象，电力安全问题被中央和地方省市高度重视。在此大背景下，煤电作为经济成本较低、建设周期较快的兜底保障电源，众多地方省份都计划在“十四五”时期乃至“十五五”时期继续上马一批煤电机组，发挥电力保供和支撑可再生能源消纳的关键作用。 地方省份作为中国电力系统的中长期规划和运行控制的核心单元，若不能良好地处理煤电转型优化和托底保供之间的关系，一味的对煤电“开闸放水”将造成煤电行业的无序发展和资产损失，对国家提出的“严控煤电项目”、“构建以新能源为主体的新型电力系统”、“加快建设新型能源体系”等目标造成不利影响，甚至严重拖慢中国实现碳达峰与碳中和目标的进程。北京大学能源研究院在2022年7月发布的《新能源为主体的新型电力系统的内涵与展望》报告表明，2025年、2030年和2035年煤电的合理装机规模分别为11.7亿千瓦、11.3亿千瓦和10.6亿千瓦[3]。通过“自下而上”的手段，在省级层面开展煤电转型优化发展研究，对于推动煤电角色转变、升级改造、有序退出，以及电力行业的安全高效、清洁低碳发展具有重要意义。 本报告挑选了山东、山西、福建、湖南、海南五个典型省份进行了煤电转型优化潜力和路径的研究。报告基于近中期各省电力供需形势，在考虑政府电力发展规划、电力电量平衡和各省非煤资源发展潜力的约束下，依托于煤电机组装机大小、服役年龄、供电煤耗等要素的评估分析，为不同省份煤电机组提供了转型优化发展路径，并量化了相关结果，提出了有针对性的政策建议。 位于华东地区的山东是全国煤电装机第一大省，同时又是电力输入大省，冬夏“双高峰”保供压力较大，由于其机组总量大、自备电厂和小微电厂多，未来煤电装机结构具有较大的优化潜力；位于华北地区的山西同样是全国煤电装机大省，同时是传统的电力输出大省，为全国电力保供扮演着关键作用，今后还是华北地区重要的电力调峰基地；位于华东地区的福建电力结构以煤电为主，但近年来核电、海上风电发展迅猛，未 1中国电力企业联合会.中国电力行业年度发展报告2022[M].2022 2中电传媒.中国能源大数据报告[R].2022 3北京大学能源研究院.新能源为主体的新型电力系统的内涵与展望[R].2022 来电力输出省的角色定位将愈加明显；位于华中地区的湖南是可再生能源装机占比超过50%、电力电量紧平衡的省份，未来是中国新增煤电主要的地区之一；位于华南地区的海南煤电装机较小，地方政府已明确提出禁止新增燃煤发电项目，未来将成为中国率先实现煤电完全退出的省份之一。 （一）主要研究结论 第一，不同省份的电力行业发展情况存在差异性和相似性。从用电结构来看，山东省和山西省以第二产业用电为主，二产用电占比高于全国平均水平约10个百分点。福建省的用电结构与全国类似，也以二产用电为主。湖南省和海南省则以第三产业和居民用电为主，两者占比约50%，高于全国平均水平约20个百分点。从供电结构来看，山西省和山东省的电力结构以煤电为主，同时可再生能源装机发展迅速，其他类型电源装机占比较小。湖南省、福建省、海南省的煤电装机占比都低于50%。湖南省的电力装机以可再生能源为主，占比达56.8%。福建省则是水电和核电装机大省，非水可再生能源装机占比较小。海南省各种电源装机占比较为均匀，气电占比在五省中比重最高。 第二，不同省份煤电行业发展情况存在巨大差异。从装机容量和装机结构上来看，截至2021年底，典型五个省份煤电机组容量由大到小排列依次为山东、山西、福建、湖南和海南，容量最大的是山东省——10636万千瓦，最少的是海南省——320万千瓦。从机组容量等级占比上看，60万千瓦级和百万千瓦级机组容量占比最高的是福建省为76.02%，最低的海南省无60万千瓦级和百万千瓦级煤电机组；30万千瓦级机组容量占比最高的是海南省为83.13%，最低的是福建为20.16%；30万千瓦级以下的机组容量占比最高的是山东省为18.84%。 100 80 机组容量（GW） 60 40 20 0 山东省 山西省 福建省 湖南省 海南省 容量等级 ＜100MW≥100MW≥200MW ≥300MW≥600MW≥1000MW 图1：2021年典型五省煤电装机容量情况 从服役年龄来看，五省机组平均服役年限从长到短排列依次为湖南、海南、山东、福建和山西。截至2021年底，平均服役年限最长的为湖南14.3年，最短的为山西 10.76年，海南、山东和福建分别为13.17年、12.95年和12.31年。五省当中百万千瓦级机组的平均服役年限为3.76年，60万千瓦级机组平均服役年限为10.73年，30万千瓦级机组平均服役年限为12.04年，30万千瓦级以下机组平均服役年限为14.14年。 10容量划分 10 ＜300MW 8≥300MW 机组容量（GW） 8 机组容量（GW） ≥600MW ≥1000MW 66 44 22 0 0510 1520 山东 25303540 0 0510152025303540 山西 340.6 机组容量（GW） 机组容量（GW） 机组容量（GW） 3 20.4 2 10.2 1 0 10 20 30 40 00 10 20 30 40 0 10 2030 40 福建 湖南 海南 00.0 图2：典型五省煤电机组运行时间情况（截至2021年底） 从供电煤耗来看，2021年山西、福建和湖南三省的火电机组平均供电煤耗分别为 316.5克/千瓦时、304克/千瓦时、303.8克/千瓦时，落后于全国平均水平。山东和海南两省的火电机组平均供电煤耗分别为289.4克/千瓦时和289克/千瓦时，领先于全国平均水平。从机组利用率来看，2021年全国火电机组的平均利用小时数为4444小时，平均利用率为51%。福建、山东和海南三省的火电平均利用小时数高于全国平均水平，分别为4877小时、4553小时和4510小时。湖南和山西省的火电平均利用小时数低于全国平均水平，分别为4391小时和4364小时[4]。 4中国电力企业联合会.中国电力统计年鉴2022[J].2022 330 320 供电煤耗（克/千瓦时） 310 300 290 280 270 260 250 240 全国山东山西福建湖南海南 201620172018201920202021 图3：典型五省火电平均供电煤耗（2016-2021年） 资料来源：中国电力企业联合会 5,500 5,000 利用小时数 4,500 4,000 3,500 3,000 201620172018201920202021 全国山东山西福建湖南海南 图4：典型五省火电平均利用小时数（2016-2021年） 资料来源：中国电力企业联合会 从煤电核准情况来看，“十三五”时期，山东省和山西省分别核准了煤电机组共计 1580万千瓦和670万千瓦，分别位居全国第三和第六，福建省也核准了352万千瓦的 煤电机组，湖南省和海南省则基本没有核准煤电机组[5]。由于中央在“十三五”时期积极推动煤电行业的供给侧结构性改革，煤电核准规模总体呈现下降趋势。但在2021和 2022年，由于“拉闸限电”等事件影响，中国煤电核准规模再次抬头。作为电力电量紧 平衡的湖南在2021年核准了约560万千瓦的煤电机组，排名全国第一，福建也核准了约100万千瓦的煤电机组，排名全国第六。2022年前三季度，湖南和福建又分别核准了约330万和230万千瓦的煤电机组。而电力电量相对充裕的传统煤电大省山东和山西在本轮煤电核准潮中并没有核准新的煤电机组。 8000 7000 6000 兆瓦 5000 4000 3000 2000 1000 0 2016201720182019202020212022Q1-Q3 山东山西福建湖南海南 图5：典型五省煤电机组核准情况 资料来源：课题组根据公开信息统计、绿色和平 第三，不同省份非煤资源的发展潜力各有不同。山东省和湖南省是电力输入大省。山东省除常规水电之外，拥有较好的核电、风电、光伏、生物质等清洁能源；而湖南省风光资源较为匮乏，但本省拥有丰富的水电资源；山西省和福建省是电力输出省份。山西省的优势在于丰富的风光资源，福