纳入煤炭“退役”预期 可以跳出CCUS成本误区

纳入煤炭“退役”预期 可以跳出CCUS成本误区

作者： 林伯强

2020年化石能源在一次能源消费中占比近85%，短中期仍然将是满足能源消费的主要来源。长期而言，非化石能源会逐渐成为主力，但化石能源可能难以被完全替代。化石能源使用带来的碳排放成为碳中和路径上必须要考虑解决的问题。CCUS（碳捕获、利用与封存）作为二氧化碳（CO2）的负排放技术逐渐来到风口。

中国一次能源消费中煤炭占据约57%，煤炭发电消费近一半的煤炭，提供了65%的电力供应，其目前在电力系统中的作用和难以规避的碳排放，成为经济增长与碳中和的主要矛盾之一，关于煤电退役的讨论不绝于耳，煤炭使用也可能成为今后国际政治的讨论焦点。笔者的基本观点是，未来顺利进行碳中和，中国煤电“退出”主要形式是利用小时持续下降，转型升级和功能转换，保障电力稳定和电网安全，以及应对极端气候。

CCUS行业发展处于初期示范阶段

CCUS和煤电是碳中和路径相关讨论中的热点，CCUS应当如何定位，煤电未来是弃是留，众说纷纭。CCUS指二氧化碳的捕捉、利用及封存，是将二氧化碳从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地底以实现二氧化碳永久减排的过程。CCUS技术是目前实现化石能源低碳化利用的关键技术选择。目前中国已投运或建设中的CCUS示范项目约为40个，捕集能力每年300万吨，多以石油、煤化工、电力行业小规模的捕集驱油示范为主，行业发展处于初期示范阶段。

目前各界对于CCUS未来发展潜力及行业定位的看法不一。乐观态度者认为CCUS在全球范围内存在巨大的减排潜力，将成为碳中和产业的重要一环，应当大量布局CCUS项目。悲观态度者则认为CCUS成本过高，难以大规模应用。

中国经济还将持续增长，能源消费规模仍将扩大，需要充分理解清洁能源如何在满足增量的同时替代存量，并尽可能控制清洁低碳的转型成本。在当前的碳中和路径探索阶段，准确把握行业发展，有益于碳中和进程的顺利进行。

从目前的技术看，中国能源结构未来面临着一个“倒过来”的过程，政府的目标是2060年非化石能源占能源供应80%以上，大量研究报告认为未来风电光伏在能源系统中将占到60%~65%，取代煤炭成为能源供应主力。但是，这一过程并不只是装机量和发电量的变化这么简单。目前中国清洁能源发展中，只有风电光伏有很大的增长潜力，而风电光伏“靠天吃饭”的特点与生俱来，注定其大规模上网将会给能源电力供给带来稳定性和可靠性问题，要保证未来电力系统安全稳定运行，必须进行对冲可再生能源波动风险的相应配置。

CCUS的经济性评估陷入成本误区

“储能+可再生能源”被认为是有效解决能源供应系统稳定性的一个方案。各级部门事实上也已经出台了不少“可再生能源+储能”相关的政策和规定。目前储能技术和产业链相对比较成熟，政策和资金投入大，成本有望进一步大幅度下降。但是，也必须看到，目前储能技术中最具可行性的锂离子电池储能，其成本水平距离大规模商业化布局仍有较大差距，现行投运或在建的储能项目除了抽水蓄能外，也大多是小规模示范项目，即使在政府补贴政策的帮助下，经济性表现并不乐观。而且，随着风电光伏的比例上升，不稳定性冲击将非线性增大，对储能配比的要求会大幅度提高。

另一方面，CCUS技术研发基本成熟，也具备了大规模应用到各行业中的技术可行性，而对于未来产业中无法规避的化石能源使用，则需要CCUS为主的负排放技术予以抵消，才能碳中和。CCUS目前存在着很多问题，最主要是成本高投入小，产业链属于起步阶段，政策支持仍不完善，经济效益尚不明晰等。因此一般的共识是，考虑到CCUS成本高昂，CCUS应当是在其他方法和手段难以奏效时，用来托底减碳的底牌方案。

从中国碳中和进程的宏观视角来看，CCUS的经济性评估需要结合煤电使用来谈，CCUS的具体利用也要结合中国电力系统自身独有的特色来讨论。中国拥有世界上体量最为庞大、效率最高、也是最年轻的煤电机组存量，2020年煤电装机量12.5亿千瓦，占电力装机总量的56.8%，整体来看机组平均服役年限仅11.6年，机组年轻且超临界、超超临界等先进机组占比超过55%。碳中和的目标提出后，煤电似乎已经注定退出电力舞台，但煤炭“退役”导致的煤炭设备投入归零以及CCUS的引入能够给煤电在碳中和进程中的作用带来新的思路，中国现有的煤电资源和煤炭禀赋也能够为CCUS的布局提供更合理的考虑。

由于碳汇的不确定性，只有CCUS的引入，才可能让现有的煤电机组继续在未来清洁电力系统中发挥一定的作用。由于CCUS成本高昂，目前普遍对CCUS的经济性抱有很大疑虑而导致产业投入严重不足。然而，目前CCUS的经济性评估陷入成本误区，就是直接将目前的煤电成本加上CCUS成本，并没有考虑未来煤炭必须“退役”这个预期。可以想象，面对碳中和目标，煤电结局只有全面退出，煤炭“退役”除了导致之前投入的固定成本归零，还需要投入拆迁费用以及其他职工安置再就业等成本。

这样，纳入煤炭“退役”预期的CCUS经济性评估可以跳出煤电成本误区。中国大量的先进年轻煤电机组可以作为可靠的储备电源，经过灵活性改造后也能很好地担任灵活性调峰电源的角色，对冲大比例风电光伏不稳定对电力供应的冲击，以及在关键时刻（如极端气候）保障电力供应，同时也是对庞大煤电装机和煤炭资源的有效利用。可以想象，如果未来煤电发电成本仅包括煤炭使用成本、设备维护、灵活性改造等运行成本，而电厂设备和建设等固定成本将归零。从目前情况看，CCUS成本还是远高于储能成本，所以，在电力系统碳中和路径选择上，“CCUS配合煤电”与“可再生能源加储能”，除了经济性的比较，还需要综合考虑中国国情。

因此，纳入煤电“退役”预期，CCUS的定位就可以不仅仅是不得已而用之的托底方案。从政府战略和政策上，不能受短期“CCUS搭配煤电”的经济效益差所局限，更大规模CCUS布局应当可以展开。随着碳减排进程深入，可再生能源占比大幅度上升，依托现存大量“固定成本归零”的煤电机组布局的CCUS配置将会显示出其在可靠性和经济性上的优势。一方面对煤电机组的保留和利用符合先破后立的转型原则，能够保障电力系统在峰谷调节和应对极端气候的可靠性；另一方面，CCUS的下游产业链成熟后，搭配“成本归零”的煤电机组，相比较“可再生能源+储能”配置的经济性也将会逐渐显现出来。

由于CCUS产业链的全面布局需要很长的发展周期，应当将眼光放长远。面对未来能源系统大比例的风电光伏，既需要发展储能，也要同时意识到“煤电+CCUS”的配置将可以有力保障和推动相对低成本碳中和进程，有益于先立后破，也有益于中国资源利用。

与大量有关电动汽车对碳排放影响的争议一样，从目前的角度看，由于中国的电力供应过去十年中，煤电占电力总消费比例仅下降了约10%，如果考虑电动汽车全产业链的碳排放，可能电动汽车对目前碳减排的贡献非常有限。但是，这种“全生命周期”争议忽略了电动汽车未来的减排预期，当未来能源系统（电力系统）清洁能源超过80%时，电动汽车的碳减排作用则不言而喻。然而，如果受制于现有争议而对电动汽车产业的布局和发展有所迟疑，就不可能有未来的电动汽车带来的大规模碳减排，同理亦适用于CCUS产业。

着眼未来，中国可以依托现存大量年轻先进的煤电机组进行CCUS的配置，在大比例风电光伏情景下，降低对储能系统的需求和压力，能够以较低的成本支持中国的经济增长和实现碳中和目标。应对未来大比例风电光伏对电力供应的稳定性冲击,灵活性改造后的煤电机组+CCUS模式相较于重新建立一个庞大的储能系统，应该综合成本更低一些，其关键在于火电机组固定资产的“零成本”，以及政府如何有效地支持“零成本”。因此，CCUS的全面布局需要尽快展开，抓住时机发展CCUS产业，早日形成“煤电+CCUS”在电力系统占有一定比例的方案，弥补电力系统全部“可再生能源+储能”的成本劣势和应对极端气候方面的不足。

（作者系嘉庚创新实验室研究员、厦门大学中国能源政策研究院院长）

责任编辑：王茂桦