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英国电力的“脱煤”之路

发布时间:2018-08-09 09:40:23   来源:    浏览次数:306

原标题:《全国连续3天发电不用煤  英国电力的“脱煤”之路 》

◎本刊主笔  刘国伟

【前阵子,美国能源信息署发布了英国发电结构中各种能源的消耗情况:2012年煤电在英国电力构成中占42%,2014年减少到33%,2015年则减少到25%,之后再遭“腰斩”,到2017年只剩下7%。2018年1月,英国境内只剩8个燃煤电站,该国政府计划年内再关闭其中1个。存在了130多年的英国“电力中流砥柱”煤电,近40年来在电力构成中一路下滑,尤其是本世纪以来下跌态势如同雪崩,以异乎寻常的速度告别能源舞台。英国电力“弃煤”的背后交织着哪些市场选择和技术发展因素呢?】

建设中的英国欣克利角C核电站,中国是该核电站投资方之一。

盛极而衰的英国煤电

2015年11月,英国政府宣布计划在2025年前逐步关停燃煤电站,全面转向污染更小的天然气和核电等能源。

 2012-2017年英国电力来源构成变化趋势,可再生能源和天然气增幅巨大,煤电急剧缩减。    曲径/制图

在工业革命的历史上,煤炭曾经两次推动英国跻身工业化国家第一梯队:第一次工业革命中瓦特制造的蒸汽机和第二次工业革命中的燃煤电站,都以煤炭为燃料,彻底改变了旧世界的模样。1882年,美国发明家托马斯·爱迪生的公司在伦敦建设了霍伯恩·威亚达科特煤电站,这也是人类历史上第一个燃煤电站。此后上百年间,作为现代工业的“图腾”之一,燃煤电站高耸的烟囱和蒸汽缭绕的冷却塔遍布英国各地。

 1882年托马斯·爱迪生在伦敦建设的霍伯恩·威亚达科特燃煤电站,这是世界第一座火电厂。

回望英国百年来的煤炭消费量,两个重要的时间节点分别是1956年和1980年。由于1952年发生“伦敦烟雾事件”,造成惨痛损失,英国1956年制定了《清洁空气法》,该法令对建立无烟区、改造壁炉禁止黑烟排放等做出了明确要求。从这一年起,英国煤炭消费量从顶峰下降,但用于发电的燃煤(4000多万吨)从这一年继续上升,显示了处于战后经济复苏期的英国对于电能的强劲需求。1980年,用于发电的燃煤消耗量达到了顶点(约9000万吨),此后一路下跌。2014年,英国用于发电的燃煤降到不足4000万吨,2017年锐减到1500万吨。

2012年煤电在英国电力构成中占42%,2014年减少到33%,2015年则减少到25%,之后再遭“腰斩”,到2017年只剩下7%。2018年1月,英国境内只剩8个燃煤电站,该国政府计划年内再关闭其中1个。

 英国煤电近40年来在电力构成中一路下滑,以异乎寻常的速度告别能源舞台。

核电占比一路攀升

从时间上看,1980年向前承接了英国巩固空气质量治理成果和完善立法阶段,向后则开启了电力来源多元化和发展低碳经济的新阶段。上世纪60到80年代也是煤炭替代能源异军突起的时期。

北海油田的开发,为英国经济提供了大量石油和天然气,有力地推动了国民经济的转型;一批核电站接连完工和并网发电,为英国提供了稳定而清洁的能源,核电在电力构成中的占比一路攀升,目前占了总量的近1/4。

另一方面,传统的燃煤电站受到越来越严格的管控,运行成本越来越高。而以风能、生物质等为代表的可再生能源则蓬勃发展,成本越来越低,社会接受度越来越高,进一步压缩了煤电的比例。以2016年英国海上风电竞价为例,风电价格已经降到了每度电0.5元人民币,未来仍有降价空间。

 以风能等为代表的可再生能源在英国蓬勃发展,成本越来越低。

“碳交易地板价”让煤电无优势

造成煤电与天然气、可再生能源发电此消彼长的重要原因还有名为“碳交易地板价”的制度设计。英国是全球首个推出“碳交易地板价”的国家。所谓“碳交易地板价”就是碳交易具有价格下限,即最低保证价格,一旦按照市场规律形成的碳价达不到设定的“地板价”,英国政府就通过增加税收来弥补差额。英国政府希望利用价格机制减少碳交易中的价格动荡,提高减排投资收益预期。在此机制导向下,煤电的税收更加沉重。

英国自2015年起实施这一定价机制,一直实施到2022年,把英国国内碳交易价格最低价提高到18英镑/吨,而同期欧盟碳交易市场价格未超过6英镑/吨。“碳交易地板价”可被视为压在煤电身上的“最后一根稻草”,使煤电长期以来的价格优势在能源市场上逐渐失去竞争性。

最大煤电站发电将不再烧煤

位于北约克郡的德拉克斯电站近些年来的做法,为我们理解英国煤电的衰落提供了一个很好的微观视角。该电站供应了全英6%到8%的电量,最大日燃煤能力为3.6万吨,是英国最大的二氧化碳排放源。装机容量如此巨大的火电厂,燃料清单上的煤炭却越来越少。2011年,该电站消耗了910万吨煤炭,2016年煤炭使用量减少到270万吨,而且主要从哥伦比亚进口,因为英国本土的煤炭产量逐年锐减。

为降低成本、减少污染和减排,德拉克斯电站决定尝试用生物质材料等替代煤炭。2004年,该电站首次试烧生物质材料(1.4万吨柳木),之后生物质材料的消耗越来越大。目前电站使用的生物质材料包括木材颗粒、向日葵颗粒、花生壳和油菜籽粕等。经过监测和试验证明石油焦发电(石油炼制过程中形成的固态副产品,品质接近于无烟煤)对环境无显著负面影响后,该电站从2008年起每年燃烧30万吨石油焦,和生物质材料一起混烧。

2009年6月,英国能源与气候变化大臣艾德·米利班德宣布,计划让英国所有的燃煤电站使用碳捕捉及封存(CCS)技术,不达标的电站要关门停业。德拉克斯电站本来入围了政府的资助名单,但之后几年中的各种不确定性使碳捕获和储存项目蒙上阴影,最后英国政府撤回了对CSS项目的潜在财政支持,这一结果让德拉克斯电站等燃煤使用大户更加坚定地投入生物质能源的怀抱。

2012年9月,德拉克斯集团宣布改装电站6个大型机组中的3个,专门燃烧生物质材料。3个机组燃烧的生物质总量一举占据了全国消耗总量的八成以上,为此需要从加拿大和美国大量进口。每周有16列火车将2万吨生物质颗粒卸载到电站,被磨碎后送入锅炉燃烧发电。改装后的德拉克斯电站有70%的电力来自生物质材料,碳排放量比烧煤减少了80%以上。

为了使未来的电力供应更清洁和可持续,德拉克斯电站目前正在进行更大的改造工程:将剩下的3个大型燃煤机组中的1个转换成燃烧生物质的机组,预计在2018年内完成转换工程;另两个大型燃煤机组将转换成燃烧天然气的机组,以后德拉克斯电站就彻底告别煤炭了。为增强电力调峰能力,德拉克斯电站还有计划建设储电站。

英国德拉克斯发电站内堆积如山的生物质燃料

  • 英国德拉克斯发电站内堆积如山的生物质燃料,目前1〜3号机组燃烧生物质,4号机组2018年转化为燃烧生物质,5 〜6号机组仍在烧煤,未来改烧天然气。

3天“零煤”发电 全国运转如常

煤电在英国能源构成中日趋式微,从2016年开始变得更加明显。英国国家电网的监控系统显示,2016年5月9日深夜至次日凌晨,有几个小时的时间,英国电力系统中来自煤炭的电量下降至零。5月12日这种情况再次持续了约有半天,这种情况自19世纪末煤电启用以来尚属首次,能源界普遍将这一事件视为英国能源领域的一个历史转折点。

2017年4月21日,英国首次有一整天没有使用煤电。2018年4月21日到24日,记录再次被打破,全英国整整有3天没有使用煤电。根据英国国家电网公布的数据,这3天中,全英国的电力主要靠天然气、风能、核能、生物质材料、太阳能和进口电力等维持。

  • 2018年4月21日10时至24日10时英国电力的来源,占比从高到低依次为天然气、风能、核能、电力进口、生物质能源和其他,以及太阳能,没有煤炭。    来源:英国国家电网

而根据英国气候政策网站“碳简报”(Carbonbrief)公布的信息,英国2017年的二氧化碳排放量,已经降低到和1890年持平的水准,英国取得这一减排成果显然离不开对煤电的大力削减。

 英国2017年的二氧化碳排放量已经降到1890年的水平以下

值得注意的是,所谓英国“关闭所有煤矿”和“告别煤炭时代”之类的说法是不准确的,要用动态和全面的眼光来看待英国煤电的变化。英国2015年关闭了最后一座深井煤矿,但至今仍有部分露天煤矿在作业(主要在苏格兰境内),即使煤电用煤大量减少,但化肥、涂料、塑料和药品行业仍然需要煤炭作原料。

英国只是“脱煤”队伍中的一员,加拿大环境部2016年称要在2030年前逐步淘汰煤电,2017年核电大国法国宣布2021年前关闭燃煤电站,荷兰也宣布2030年前全面关闭燃煤电站。煤电逐渐“下线”可被视为一种趋势。但作为全球现代煤电的发端之地和主要经济体,英国的表现无疑更加直接和富有戏剧性。

(本文写作中参考了《矿业技术》《纽约时报》等的报道及德拉克斯集团和美国能源情报署等网站的信息,特此声明并致谢。)

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责编:叶晓婷

网编:吴燕芳