电规总院-新形势下新一代煤电转型升级

新形势下新一代煤电转型升级2025年7月内容提纲一、我国电力发展形势二、煤电发展形势及转型升级方向三、煤电清洁低碳转型技术及经济性四、煤电灵活高效升级技术及经济性五、总结与展望一、我国电力发展形势（一）用电量持续超预期增长全社会用电量与年均增量“十四五”前三年我国年均用电增量约5676亿千瓦时，较“十三五”年

均增量高2056亿千瓦时，年均增速达到7.0%。随着人工智能、电动汽车等新兴高用电行业快速发展，中长期用电量仍将保持旺盛增长态势，与每5-10年用电增速逐步趋缓、渐进饱和的传统认识相差较大，对我国碳达峰和电力供应保障均提出了挑战。历年全社会用电量与年均增量用电量5年年均增量单位：亿千瓦时（二）电力供应保障能力持续增强电源装机结构2024年，我国发电量达9.9万亿千瓦时，电源总装机规模达33.5亿千瓦，人均装机规模约2.4千瓦/人。水、抽、核、煤、气等支撑性电源装机规模达18.3亿千瓦，占比约55%。从人均电源装机规模看，我国与全球主要发达国家仍存在一定差距。抽水蓄能1.8%常规水电11.3%气电4.3%煤电35.7%生物质1.4%风电15.5%太阳能发电26.5%核电1.8%其他1.8%常规水电13.7%气电3.2%煤电54.8%生物质2.1%风电10.1%核电4.5%太阳能发电8.5%其他2.5%抽水蓄能0.7%2024年，电源装机33.5亿千瓦2024年，发电量9.9万亿千瓦时2024年人均电源装机规模（kW/人）

3.8

2.6

2.9

2.22.4

2.401234美国 日本 德国 法国 欧盟 中国（三）电源发展趋势新能源发展规模及趋势预计2030年之后新能源发电装机占比将达到50%左右，成为装机结构主体；

2050年之后新能源发电量占比将达到50%左右，成为发电结构主体；2060年左右，随着新能源与多时间尺度多种储能深度融合，发电效率、性能大幅提高，将成为基础保障型电源。新能源,

14，38%2025年36亿千瓦新能源,18，41%2030年43.2亿千瓦新能源,

39，63%2050年61.7亿千瓦新能源,

52，72%2060年71.8亿千瓦新能源,

18%2025年10.2万亿千瓦时新能源,

22%2030年12.4万亿千瓦时新能源,

48%2050年16.8万亿千瓦时新能源,

57%2060年17.2万亿千瓦时装机结构发电量结构新能源,

32，57%2040年55.9亿千瓦新能源,35%2040年15.5万亿千瓦时二、煤电发展形势及转型升级方向（一）煤电发展面临的新形势煤电作为我国最基础的电源类型，长期以来在保障电力安全稳定供应方面发挥了“顶梁柱”和“压舱石”作用，未来也将长期存在并发挥基础保障性和系统调节性作用。随着我国双碳战略、能源结构绿色低碳转型和新型电力系统建设的深入推进，煤电面临新的发展形势。我国以煤为主的能源资源禀赋，需要煤电在较长时期为电力供应、热力供应、能源供应安全，发挥重要的基础保障兜底作用。综合资源条件、技术成熟度、经济成本等因素，煤电对新型电力系统的支撑性、调节性作用在较长时期不可或缺。煤电是我国碳排放的主要来 源，实现双碳目标，需要煤 电发挥前瞻性、关键性作

用。一是清洁低碳转型。绿色低碳。2023年，全国煤电平均度电碳排放相比2010年降低76gCO2/kWh，降幅达8.5%。但煤电仍是我国最大的碳排放来源，碳达峰碳中和战略实施进程中，煤电碳减排的需求将愈加迫切。（二）煤电转型升级方向煤电及全口径发电量度电碳排放（gCO2/kWh）100090080070060050040030020010002010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023煤电 全口径电量二是灵活高效升级。1.深度调峰。新能源消纳依靠系统调节能力提升，电网调节能力提升需要充分挖掘煤电机组深度调峰能力来更好实现。新能源在电网中的比例逐渐扩大，煤电机组深度调峰运行成为常态，调峰辅助服务收益已逐渐成为煤电新的利润增长点。在电力现货市场，煤电机组可通过深度调峰来“少发低价电”。（二）煤电转型升级方向少发低价电2024年11月28日电力现货实时价格（二）煤电转型升级方向2024年11月13日电力现货实时价格净负荷曲线从典型的“鸭子”曲线演变为“峡谷”曲线（净负荷=实际负荷-可再生能源发电出力）二是灵活高效升级。2.快速爬坡。随着越来越多的光伏并入电网，午后向晚峰过渡时段的净负荷负荷曲线变得越来越陡峭，正在从典型的“鸭子”曲线演变为“峡谷”曲线。2024年2月，国内首个电力爬坡辅助服务市场规则在山东出台应用。在电力现货市场，要紧盯电力现货价格变化，快速爬坡有助于机组“抢发高价电”。“鸭子”曲线 “峡谷”曲线抢发高价电二是灵活高效升级。3.启停调峰。随着新能源渗透率的进一步提升，煤机机组预计未来会频繁参与启停调峰。在电力现货市场，未来煤电机组将根据电网负荷需求及新能源出力变化，转变固有思路，积极参与开停机、日内启停调峰，坚持“发高价电、开高效机”。（二）煤电转型升级方向01020304050601月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月2022年

2023年

2024年某电厂2022年-2024年全厂启停机次数统计 某电厂某日实时出清负荷及价格曲线（2022年305台次，2023年270台次，2024年1-10月221台次）

（4号机2点解列，17点并列；5号机8点解列，15点并列）负电价二是灵活高效升级。4.宽负荷高效。2023年我国煤电利用小时数总体稳中有升，但受频繁深调、煤质下降等因素影响，2023年全国火电厂平均供电煤耗约302g/kWh，比上一年增加1.2g/kWh。应客观认识深度调峰对煤电机组运行效率的不利影响，兼顾提升机组中低负荷运行效率，有效降低全年平均运行煤耗。（二）煤电转型升级方向2019年

2020年

2021年

2022年

2023年全国火电厂平均供电煤耗306.4303.6301.7300.8302.0单位：克标煤/千瓦时3000350040004500500055002011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023火电利用小时数 煤电利用小时数全国火电和煤电设备年均利用小时数变化2025年3月27日，国家发展改革委、国家能源局联合印发了《新一代煤电升级专项行动实施方案（2025-2027）》（发改能源〔2025〕363号），系统部署开展新一代煤电升级专项行动，着力全面纵深推进煤电转型升级，筑牢煤电兜底保障功能，对于煤电产业发展和新型电力系统构建具有重大意义和深远影响。方案聚焦清洁降碳、安全可靠、高效调节、智能运行四个维度，系统性地构建了覆盖现役、新建和示范机组的煤电技术指标体系，大部分指标为首度纳入产业政策框架或设定标准严于现行要求。最终确定的指标要求既彰显了前瞻性的战略导向，又充分考量了技术层面的可操作性及经济层面的成本效益平衡。（三）新一代煤电升级专项行动实施方案三、煤电清洁低碳转型技术及经济性（一）清洁低碳转型技术路径低碳技术路径燃煤发电机组可以从提高发电效率、源头碳减排、末端碳减排等方面推动煤电碳减排，具体路径包括：一是通过进一步节能提效实现碳减排；二是掺烧绿氢、绿氨、生物质等零碳燃料替代燃煤实现碳减排；三是在末端实施碳捕集利用与封存（CCUS）实现碳减排；四是煤电与新能源耦合降碳，适用于为新能源大基地提供调峰的煤电机组，实现机组深度调峰和碳减排。源头减碳掺烧生物质掺烧绿氢/氨过程降碳锅炉节能改造汽轮机节能改造末端固碳CO2-EOR（驱油）咸水层封存煤电与新能源耦合降碳新能源+热泵+熔盐储热（二）碳捕集利用与封存（CCUS）CCUS减排潜力CO2大规模处置主要依靠地质封存，包括油气藏封存、咸水层封存等。其中，油田封存潜力约200亿吨，已探明气藏封存潜力约150亿吨，陆域主要沉积盆地深部咸水层二氧化碳地质封存潜力达到万亿吨，海域19个主要沉积盆地二氧化碳地质封存潜力约2.58万亿吨。中国理论地质封存容量（三）掺烧绿氢/绿氨煤电掺氨已开展工程验证日本、中国煤电掺氨实现了25%～35%掺烧比例，技术上日趋成熟；随着绿氨成本大幅下降，掺烧绿氨有望成为煤电减碳重要途径之一。煤电掺氢技术可行性、安全性等已开展较为深入的研究工作，研究认为无重大制约因素。煤电掺氨减排潜力

以1台100万煤电机组为例，假设掺氨比例为10%，参照新能源大基地的典型风

光装机比例，所需光伏装机约74万千瓦，风电装机约37万千瓦。利用弃风弃光制氨再进行煤电掺氨，总体看短期内碳减排潜力比较有限；长远看，随着新能源开发规模的不断增大，可用于制取绿氨的新能源电力增加，通过绿氨替代燃煤减少碳排放的潜力不断增大。100万千瓦

74万kW 37万千瓦掺氨10%（四）掺烧生物质掺烧生物质技术相对成熟

经过近20年的发展，我国已掌握生物质直接掺烧、气化掺烧等多种技术路线。掺烧生物质减排潜力

据不完全统计，每年我国可作为能源利用的农作物秸秆及农产品加工剩余物、林业剩余物和能源作物等生物质资源总量约4.6亿吨标煤，利用率仅为7.6%。考虑资源可收集、利用

现状等减量因素，按保证系数为0.5考虑，我国每年可作为能源利用的生物质资源量约2.3亿吨标煤，相当于2023年我国煤电发电用煤炭消费量的13%，每年可减排CO2约6.1亿吨。生物质利用途径1.发电2.

沼气3.

液体燃料4.

成型燃料13201520

42.9%11.3%400040080012001600standard

coal

(×104

tons)标煤耗（万吨）Power

Generation

Biogas发电

沼气Liquid

Fuel液体燃料Briquettes

Fuel成型燃料37.3%8.5%300（五）综合比较降碳路径比较

从经济性角度出发，按碳减排度电成本增幅由低至高分别为掺烧生物质＜CCUS（CO2驱油）＜CCUS（地质封存）＜掺烧绿氨，宜优先支持推广掺烧生物质、CCUS（CO2驱油）的减碳技术路线。在当前气电电价水平内，基本可以覆盖CCUS、掺烧生物质2种减排途径。不同减排技术路线的成本比较五、煤电灵活高效升级技术及经济性（一）灵活高效升级技术路径深度调峰提升技术路径纯凝工况的深度调峰主要通过锅炉岛主辅设备协调实现，需要锅炉本体尽量降低干湿态转换点，锅侧、炉侧分别实现低负荷水动力安全和稳燃，且流量、热负荷分配均匀，并通过设备性能改善和配置优化提升制粉、烟风系统的低负荷适应性。供热工况则要采取热电解耦措施。锅炉侧低负荷稳燃水动力安全燃烧及制粉系统滞后受热面超温厚壁元件寿命损耗……汽轮机侧轴振上升等安全问题末级叶片鼓风、汽流激振高温部件疲劳寿命损耗叶片状态不可知……发电机侧发电机定转子磨损、振动……系统及辅机风机低负荷性能给水泵和凝结水泵再循环阀安全问题低负荷加热器疏水不畅……（一）灵活高效升级技术路径快速变负荷提升技术路径煤电快调的困难主要在于锅炉岛，突出风险为发生锅炉水冷壁拉裂、爆管等安全事故。为此，制粉系统等需要适应性调整，且需要加大探索和研发炉侧、锅侧的热负荷、工质流量在变工况条件下的均匀性控制技术；同时，形成可靠的监测预警技术体系，避免发生安全事故。锅炉侧厚壁元件应力水平及寿命 损耗受热面超温锅炉热惯性/热功率惯性燃烧侧响应不足……汽轮机侧进汽温度变化速率限制高温部件寿命损耗动静碰磨……发电机侧热胀冷缩的快速、频繁变 化……系统及辅机供粉滞后汽动给水泵汽源切换问题高加温升速率限制……（一）灵活高效升级技术路径宽负荷高效提升技术路径随着机组频繁参与深调、快调，供电煤耗势必增加，有必要对煤耗增幅加以控制，尽可能提高全年平均能效。经调研统计，现役超(超)临界机组30%负荷供电煤耗比额定负荷增幅约25%-30%。需要重点结合汽轮机通流改造、辅机变频改造等，研究提升宽负荷能效的技术方案，并以全工况加权平均综合供电煤耗作为评价机组运行经济性的指标。锅炉侧排烟损失大固体未完全燃烧损失大主汽/再热汽温达不到设 计值……汽轮机侧低负荷通流效率下降系统效率降低……发电机侧关键参数匹配性定转子部件热涨不均最佳运行效率与宽负荷运 行要求的匹配性问题……系统及辅机低负荷下小机汽源节流损失给水温度偏低低负荷厂用电率高……（一）灵活高效升级技术路径启停调峰提升技术路径我国暂未出现全面开展煤电启停调峰的需求。考虑到未来现货市场的市场化需求，需要进一步研究明晰启停调峰所需时长的压缩潜力、对机组安全和寿命的影响机理和量化分析方法，并采取全面、可靠的监测手段，确保机组不发生安全事故。锅炉侧厚壁元件应力水平及寿命 损耗锅炉膨胀不均启停次数影响锅炉设备寿 命……汽轮机侧高温部件