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“十五五”是我国经济社会发展承前启后的重要时期，是能源电力领域践行“双碳”战略的重点窗口期。煤电作为面向新能源加快转型中的稳定器、调节器和中继器，将在“十五五”末期迎来历史性转折点，电力用煤和煤电装机总量均将加快实现达峰，发展重心从增量转向存量。

（来源：微信公众号“电联新媒”  作者：张振华）

在冰后期极端气候工况下，叠加新能源装机快速增加，“新煤比”将加速扩大并接近2倍的新边界点。传统电力系统将面临极限承压考验，在容量型新型储能等技术实现突破前，煤电兜底保供角色暂无可替代。因此，亟需加强极端气候工况与“新煤比”新边界点的评估研究，加快新型储能等技术部署，并前瞻研究煤电技术性能的匹配演变与存量机组有序价值化退出路径。

同时，我国能源体系面临以“量值比”优化为核心的转型重塑，需通过提升能源利用效率，推动“量值比”趋近1:1。碳达峰前后，非化石能源发电量占比将达50%，节能降耗成为直接降低碳排放强度的重点工作。

碳达峰后，煤电“增存比”将持续缩小，存量机组成为绝对主体。面向碳中和目标，必须推动“五个转变”：

一是传统电力规划以及煤电建设研究需转变固有范式，应更加重视前瞻性、系统性和节点性的筹划部署。

二是传统煤电机组性能突破需转变固有性能约束，应更加重视存量煤电的技术体系创新。

三是传统煤电节能减排需转变固有降耗路径，应更加重视存量耦合利用和常态化非典型工况的降碳研究。

四是传统煤电机组需转变固有设计制造及运维侧重点，应更加重视长周期可靠性和经济寿命保持的深入研究。

五是传统煤电到役处置需转变简单延寿或备用关停单一路线，应更加重视老旧设备和场址等如何复用的综合规划。

“十五五”是我国经济社会发展征程中承前启后的重要时期，是承载新一轮创新突破承前启后的重要阶段，也是新型能源体系和新型电力系统加快构建发展背景下，能源电力领域践行“双碳”战略的重点窗口期。煤电作为面向新能源加快转型中的稳定器、调节器和中继器，在“十五五”末期，也将迎来历史性转折点，即电力用煤和煤电装机总量均将加快实现达峰，不仅增量煤电将逐步缩减，存量煤电占比会快速扩大，服役年限到期的存量机组规模将进一步增加。碳达峰前后，既要做好有限增量煤电的高质量发展，更要做好未来绝对多数的存量煤电的高质量文章。

冰后期极端气候工况

与“新煤比”新边界点

据研究认为，当前全球气候正处于第四纪大冰期的冰后期阶段，其典型特征是大气候处于转换的波动多变时段，局部极端气候易发多发。在此大尺度背景下叠加“双碳”微观小进程，将必然增加能源保供和电力供应安全稳定方面发生极端情况的不确定性。预计“十五五”期间我国每年新增新能源装机约3~4亿千瓦，与此同时增量煤电装机增速进一步放缓，至碳达峰时新能源装机或突破30亿千瓦，新能源与煤电装机容量比例将进一步加速扩大，直至超过1.5倍并接近2倍的新边界点。至碳中和前期，装机容量的“新煤比”将增加到约6倍以上，而利用小时数或发电量的“新煤比”也将在碳达峰平台期后逐步加快反转。

基于上述条件，在小概率但破坏性大的不可抗力突发气候因素影响下，传统电力系统将面临极限承压的重大考验。在容量型新型储能等技术规模化商业应用真正实现突破和建成之前，煤电兜底保供角色暂无可替代。因此，随着新能源与煤电装机比例在“十五五”时期后进一步拉大，新规模尺度下极端气候工况以及“新煤比”新边界点的评估研究至关重要。一方面，要加快新型储能、新型新能源技术研发和商业部署，以减少超大规模新能源瞬时脱网而煤电托底响应调节可能产生滞后的副作用，同时有效转移部分在线发电出力作为灵活功率储备和应急调节储备，再辅以其他配套机制改革突破，缓解“以煤兜新”的转型路径深度依赖问题。另一方面，煤电技术性能如何进一步匹配演变，以及存量机组如何匹配转型、如何实现后续有序价值化退出，也需加强前置研究，即应对未来更高比例新能源消纳，当前存世已久的煤电存量技术也应重新审视，针对已有存量煤电的技术性能提升以及再利用改造挖潜等更应加大研究。

传统能源体系重塑

与“量值比”新转型点

截至2024年底，我国发电装机容量约为美国的3倍，发电量约为后者的2倍以上。国际能源署2024年统计数据显示，当前我国约用3.4成的全球发电量支撑起了1.8成的全球GDP，发电量和生产总值的相对“量值比”达1.89∶1，存在“电量领跑而产值滞后”的现象。虽然存在产业结构布局、统计计算口径等综合因素影响，但单位产值能耗相对偏高以及能源利用效率有待进一步提升的情况也基本属实。因此，我国能源体系在“十五五”前后同样面临转型重塑。

随着国民经济进入高质量发展新阶段，产业结构调整、人口结构变化以及新型工业化、再电气化需求等多重因素叠加，能源利用效率和清洁能源水平将进一步提升，“量值比”有望趋近1∶1，即用更少的能源消耗来实现更多的价值产出。碳达峰前后，我国非化石能源发电量占比也将历史性达到50%，碳中和前后将进一步突破至90%，合理“量值比”以及清洁“量值比”，取决于能源利用方式和能源利用技术的关键转型，同时对于供给侧和需求侧而言，由于“量”的总基数较大，均需要做好“第五能源”即节能这个直接降低碳排放强度的重点工作。电煤消耗达峰后，进一步降低发电耗煤量也是“十五五”之后直接减排的重要目标，而且之后逐步或逐年压减电煤消耗的规划研究也应提上日程。作为新型电力系统重要供给源端，不仅要规划做好增量煤电尤其高参数等级煤电的长周期安全保效、宽负荷高效等研究应用，更需要注重广大存量煤电的快速启停、深度变工况等安全节能研究，并最大程度有效分类及统筹发挥好存量机组的调节潜力和节能调峰优势。

碳达峰后期煤电发展

与“增存比”新阶段点

据预计“十四五”期间煤电增量规模约1.7亿千瓦，如果按照当前规划建设的惯性，“十五五”期间，煤电增量可能超过该规模，即煤电装机总量在“十五五”将持续攀峰后再逐步达峰和进入一段平台期。达峰后煤电装机容量历史性失去绝对增量，仅存相对增量。与此同步，煤电装机的增量和存量比例将加快缩小，从“十三五”期间跌破4%，到“十四五”末跌破3%，“十五五”末可能接近2%左右。碳达峰前后随着批次存量煤电机组的设计服役年限到期，大批存量机组合理出路的路线规划是重要研究任务。

碳达峰后煤电装机增量中一部分需考虑“新煤比”因素，另一部分需考虑部分服役到期机组替代因素。碳达峰后新能源技术必将进一步加快向自身稳定型的方向发展，结合新型储能技术突破和存量煤电超长或倍龄延寿升级改造，电力系统备用率将进一步优化，势必加快煤电增量的继续萎缩，届时存量煤电逐步成为绝对多数，而相对增量的可行条件也必然和必须更加苛刻。根据我国“双碳”战略部署，碳达峰至碳中和缓冲时间仅30年，碳中和之路也将是煤电装机存量逐步加速衰减直至规模化大量退出现役的最后时段，在这个时间尺度下，“十五五”时期以及碳达峰后，存量煤电机组延寿利用价值以及退役煤电场址等基础设施的复用价值更为凸显。

碳中和之路上存量煤电的使命

从碳达峰迈向碳中和，是能源体系转型与传统电源演变的全新阶段，存量煤电将承担着其中的关键任务使命。实现新型电力系统变革与科学规划好煤电未来发展路径的相辅相成，是“当采”研究，同时也需结合来时业内共同走过的道路，客观认识和做好“回采”经验的汲取，避免转型“重复性”成本。在碳达峰之后，煤电作为新型电力系统的稳定器、调节器，一段时间内仍将继续加强，但随着未来容量型新型储能和稳定型新型新能源技术的突破发展，届时传统煤电的技术功能和价值定位必然将再次面临深刻挑战。迈向碳中和，既是更大规模新能源消纳和变革之路，也是超大规模存量煤电自身消化之路，要同步做好“消纳”和“消化”，未来使命任务自然艰巨，因此需重点做好“五个转变”。

一是传统电力规划以及煤电建设研究需转变固有范式，应更加重视前瞻性、系统性和节点性的筹划部署。规划属于顶层引领，但规划存在固有的不确定性，某种程度也是由于一定时期内规划工作存在惯性思维。

首先，需要考虑规划本身的创新。随着新型电力系统加快推进，容量型电力热力新型储能、稳定平滑输出型新型新能源等新一代电力系统技术的突破是较大概率事件，仅依托传统煤电增量和维持过去的“新煤比”或“增存比”来备份兜底未来电力系统，很难真正改变煤电依赖和煤电为主的本质，更需要传统电源、新能源以及电网等电力系统的多端共同发力。而且，新型电力系统缺少的是灵活性煤电容量，而不仅是其额定容量本身。因此，后续存量煤电的“陈酿”价值潜力理应深挖，规划层面不应拘泥于绝对装机容量和增量规模的传统部署，而应充分考虑存量适应性提升的潜能技术规划，尤其是加快灵活性技术突破，让存量煤电释放灵活性容量并成为真正的“有效增量”。

其次，在新型电力系统的规划层面，需开展重点方向的要素分级、指标分类以及前瞻性技术体系的前置研究，减少对单一传统电源的技术依赖甚至“过度折腾”，同时应避免指标要求上下一般粗，或者出现重要因素考虑不周、要求不明确而导致执行层面的不适应甚至市场混乱的现象，继而出现反复“打补丁”增加整体调整成本的情况。

再次，行业和企业规划层面，都应加强存量煤电转型以及与新能源等多能互补、资源耦合、产业协同的研究，以最大化提升规划纳总的顶层设计质效。尤其是应重视未来大批量老旧机组成规模再次升级或退出的政策保障和机制配套的前瞻规划，确保用“有米之炊”来有序调动企业积极性。

二是传统煤电机组性能突破需转变固有性能约束，应更加重视存量煤电的技术体系创新。我国碳达峰至碳中和之间的过渡时间相对较短，后续对于煤电机组运行的技术性能必然要求更高。当前煤电机组纯凝工况剩余15%~20%容量和供热工况剩余30%~40%容量的灵活性空间，需进一步开展安全可控的容量释放研究，以直接推动优化“增存比”。伴随煤电快速启停以及轮班制机组技术的成熟，加之耦合新型储能、新型新能源技术之后，全季节、全工况条件下100%容量的灵活性是重要且必要的技术要求，而且技术不满足、市场不适应、运营不经济的部分存量煤电将加快退役。此外，为迎合未来需求，煤电技术需加快非典型本体、非典型系统和非典型工质的创新设计、制造、运维等理论研究、升级攻关和试点示范，改变一成不变的传统大火规以及设备设计理念，例如业内当前热力系统增配了多种类型的蓄热储能等外挂装置，大幅改善了机组性能，也出现了低压缸前置、双中缸布置以及双高缸设计等非典型本体突破或技术研究部署，并启动了效率相对提升5%、变负荷速率达6%、燃煤超临界二氧化碳创新工质循环的商业发电机组示范。同时，存量煤电需加快探索非典型改造技术，突破本体、系统的已有传统技术路线，例如除增加必要蓄热储能外挂装置外，探索多缸机组如何模块化灵活分级切除运行改造等，并加快大容量老机组两班制运行等“气电化”煤电技术试点，实现真正的老机组性能再造，以有效优化煤电转型成本。

三是传统煤电节能减排需转变固有降耗路径，应更加重视存量耦合利用和常态化非典型工况的降碳研究。碳达峰后，新建高参数等级机组的投资回收效益更趋于谨慎，即靠高成本“纯上新”来推动减碳降耗和降低“量值比”的路径不可持续，而存量机组结合耦合利用、联产利用、梯级利用的提效研究，更具实际工程和经营价值。例如热电联产的高效和保小时数利基，煤电联营、煤电与新能源联营保利润大局，走综合能源、产业互补的融合降碳之路，必然是现阶段老旧资产低碳转型甚至新建项目绿色发展的优先路线。具体而言，过去典型汽轮机组额定工况设计通流能力有8%~10%的裕量备份，其中相当一部分未充分利用且很大程度上影响了发电效率，即便节能改造后各种因素下也有可观的“旷量”，加上典型高效点设计在较高负荷率以及精细运维不到位，导致灵活性运行场景下的深调工况能耗增加更为巨大。而且，无论主机还是辅机系统，非典型工况较低负荷下的节能设计、性能试验以及性能监督等相关技术标准缺失，导致行业内缺乏有效监督，实际企业执行层面也无较好的节能优化技术依据，整体呈现深调灵活条件下的粗放型节能管理现状，这一现状亟待扭转。另外，辅以合理的优化调度机制和电热负荷优化分配技术，以及探索与新型蓄热储能系统等耦合发电模式，以最大程度向高效点“平滑”优化机组实际出力，实现灵活运行煤电能耗的降低。同时可综合余热利用和蓄热储能甚至新能源直连消纳等技术，研究降低全工况机炉两侧冷源余热排放，大幅减少冷源损失。再者，传统大容量煤电必须采用多缸设计，尤其是为满足排汽负荷需求采用低压缸双缸布置较为普遍，低压缸三缸布置在部分需求项目上也进行了应用，但面临深度灵活调峰场景下，超低负荷“偏多”进而严重偏离高效点的低压缸产生大量排汽损失，据估算影响煤耗多者可达4克/千瓦时，如果纯凝机组攻关改为低压缸可安全灵活部分切除功能，那么业内大量类似低负荷运行机组的深调节能潜力巨大。

四是传统煤电机组需转变固有设计制造及运维侧重点，应更加重视长周期可靠性和经济寿命保持的深入研究。一直以来，以提高发电设备容量和效率为主线的煤电升级研究，持续推动了我国煤电数十年的高效跨越发展，但在长周期安全可靠和设备高效稳定方面的研究投入上，业内还存在较多欠账，客观来说相比先进国家也存在显著差距。因此在新型电力市场发展趋势下，开展适应容量流量大比例失配、非稳态经常交变应力等因素的设备及系统安全可靠适配性攻关研发，确保大规模存量转型机组安全因素导致的成本可控，已迫在眉睫。例如汽轮机、发电机、锅炉以及变压器等大尺寸、大质量设备的结构稳定性问题、动力特性稳定性问题以及设备部件寿命稳定性问题等，近年来故障频繁且批量爆发，充分反映了原始、已有设计制造等技术与当前运行场景不适应的矛盾已经非常突出，导致发电行业、电力系统发生特重大事故的概率也明显增加，设备正常运行维护也将持续承压，因此需引起高度重视。此外，考虑后续年利用小时数的显著降低，结合已有设计制造、设备成套以及运维经验，需研究投产新机组关键设备设计使用寿命的扩展例如至40年或以上，主机检修周期指标需进一步优化细化，例如具备20年内无需修改或纠错性大修、性能无异常老化或劣化的保效性能等，从设计制造、装配维护等源头技术进行经济可靠的寿命分配考虑，以便更长周期的延寿服役使用，减少不必要检修或反复改造。同时应基于全寿命周期设备管理，优化提升主设备的全面状态感知设计，减少过去典型的大量“黑箱式”主机共性问题，并着重优化设备定期或预防性检修，重点开展设备预测性检修技术的攻关研究，降低盲目解体维修量，同时尽量让小概率的设备故障问题提前发现，防止事故扩大、减少维护成本。

五是传统煤电到役处置需转变简单延寿或备用关停单一路线，应更加重视老旧设备和场址等如何复用的综合规划。根据相关机构预测，考虑国内装机集中投产年份，“十六五”前后无论新能源还是煤电，均会面临一次较大规模退役高峰，其中煤电退役规模接近0.9亿千瓦，预计在“十七五”末将面临再一次的退役尖峰。因此，摆在眼前的不仅是存量机组的大规模容量，更多是大批量到设计服役年限的资产合理处置和有效再利用问题。首先，延寿的前提是满足运行安全和规定的单耗、排放等必要条件，之于企业更要说清楚的是延寿的必要可持续经济价值。同样参数机型的老机组在北方南方、有否供热、有否低碳掺烧、有否增配新能源、本地消纳小时数等边界条件不同，延寿的经济可行性截然不同，因此延寿相比上大新建是否有优势，很重要一点就在于企业自身在资源上的统筹、整合和博弈能力，并不能仅仅考量某种路线单纯在技术上是否可行。其次，机组如何备用，技术层面相比收益方面有更多工作待进一步深入研究。短时间的多次快速启停备用、短周期的频繁两班制启停备用等，造成长期累积的设备安全可靠性影响问题，有待业内攻关解决，而对于长周期大容量备用机组的保养维护及可靠性保障等诸多问题，以及大规模退役机组如何分类备用、应急备用等，还缺少具体的技术标准或管理规定。再次，最终论证需关停的机组及电站如何价值最大化退出，也需要统筹重点规划研究。比如国外大型煤电机组改造为纯烧生物质，在周边资源统筹整合的案例中，是否在规模化、机械化农业后才具备一定的区域应用场景，以及传统机组低碳、绿色掺烧或燃烧改建的未来可行路径，需要加大探索。储能电站、调相机以及大数据中心综合用能站等批量化改建的可行性路线，也亟待研究。尤其是对于重点区域、重点位置的大型老旧电站资源，如何结合未来先进核电技术和先进绿色发电技术，进行“煤改核”和“煤改绿”的研究规划，更具有长远战略意义。