为应对全球气候变暖，本世纪中叶实现二氧化碳净零排放‘碳中和’，才能降低气候变化所引发的生态风险和人类生存危机。减少煤炭使用，大量削减二氧化碳排放，是目标实现的关键。世界各主要经济体已经提出‘碳减排’远景规划。展望未来，世界各国将约束新增燃煤装机并提出煤电退出进程表，完善‘碳排放’交易内容；技术方面、新增燃煤电站将采用IGCC或者超超临界清洁技术，传统电站将进行‘碳捕集’改造；新能源协调方面、燃煤电站将响应电网调峰调频需求并参与深度调峰，保证电网稳定运行。
全球煤电发展现状
全球煤电装机量和发电量
2019年全球煤电发电总量排名前十的国家由高到低依次为：中国、印度、美国、日本、南非、德国、俄罗斯、印度尼西亚、澳大利亚。2015至2019年全球新增燃煤电站装机约44.26GW/年，以中国和印度为主；但全球煤电发电量年增量却十分缓慢，即煤电的‘边际效益’更加薄弱，燃煤电站年利用小时数进一步降至历史最低点。同期、其他煤电经济体如美国，欧盟(德国为主)在快速退出燃煤电站和下降煤电发电量，同2019年相比分别下降24.3%、15.7%，均为本世纪以来最大降幅，其主要原因是新能源发电快速增长和用电需求不足所致。2015-2019年全球年新增煤电装机和年新增煤电发电量见图表1和图表2。
图表2.全球2015-2019燃煤电站新增发电量一览。资料来源：BloomBerg彭博数据库
全球煤电能源结构现状
长期以来，煤电一直是全球电力生产的领导者。根据英国石油公司（BP）2018年发布的《世界能源统计年鉴》显示：本世纪以来，燃煤发电在全球电力生产中的占比基本徘徊在40%上下，几乎是核电、水电和可再生能源发电量之和。2014-2019能源结构如图表3
图表3.全球2014-2019年燃煤电站及其他能源结构一览
资料来源：BloomBerg彭博数据库
全球煤电远景预测
2025-2027年，煤电发电量将迎来历史最高峰值，同期全球碳排放也将达峰；目前全球已经进入能源结构转型，煤电的定位正在被调整，从基荷电源转变为调节电源，清洁能源将持续对煤电有效替代，新增发电量将主要来自集中式光伏、分布式光伏、海上风电和陆上风电、预期2050年煤电发电量将削减至2019年煤电发电量的60%。
碳达峰和碳中和成为制约煤电发展的主要因素
2018年12月，联合国卡托维兹气候大会完成了《巴黎协定》实施细则的谈判，开启了全球应对气候变化行动的新时代。只有全球尽快实现温室气体排放达到峰值，本世纪下半叶实现温室气体净零排放，才能降低气候变化给地球带来的生态风险以及给人类带来的生存危机。因此在巴黎气候峰会期间，煤电转型问题备受关注。长远来看，减少煤炭使用，进而有效减少温室气体排放，是实现碳达峰以至本世纪下半叶实现温室气体净零排放的关键，也是全球绿色低碳转型的必然要求。联合国秘书长古特雷斯进一步指出，到2030年，全球发电领域的煤炭用量必须比2010年下降80%，并呼吁经合组织国家应承诺到2030年逐步淘汰燃煤电站，非经合组织国家应在2040年逐步淘汰燃煤电站。
全球主要国家碳达峰与碳中和情况
- 碳达峰
全世界已经有49个国家的碳排放实现达峰，占全球碳排放总量的36%，主要集中于欧美及东欧。预计2030年，中国、马绍尔群岛、墨西哥、新加坡的碳排放也将达峰。届时全球将大约有60个国家实现碳排放达峰，占全球碳排放的60%。
- 碳中和
许多国家正在将‘碳中和’上升至为国家战略，并提出了无碳未来的愿景。G20集团成员国都已正式提出‘碳中和’计划，主要工业国（德法韩日）计划将在2050年实现‘碳中和’。
- 中国碳达峰与碳中和计划
中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。这是中国基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求作出的重大战略决策。中国将严控煤电项目，“十四五”时期严控煤炭消费增长、“十五五”时期逐步减少。此外，中国已决定接受《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》，加强非二氧化碳温室气体管控，还将启动全国碳市场上线交易。
国际金融政策对煤电发展的影响
全球金融融资环境对煤电并不友好，牛津大学史密斯企业与环境学院可持续金融项目（Oxford-SFP）研究表明：2011-2020年间，煤电和煤炭项目平均融资成本比上一个十年上升了56%和65%。其中，发达国家煤矿开采融资成本上升幅度最大，欧洲上升了134%，北美上升了80%，澳大利亚上升了71%。融资成本的上升更加削弱了煤电的成本优势，任何国家和企业都必须在投资煤电项目上做出审慎决策，提前了解政策和融资渠道等刚性约束。
煤电发展展望
各国煤电发展现状和预期因国情而异，这主要取决于现有能源结构，能源结构调整政策、‘碳排放’交易政策、煤炭资源可获得性等。但为了更好地实现‘碳达峰’及‘碳中和’，许多国家对约束煤电或退出煤电提出了较为明确的远景发展。
亚洲地区煤电展望
印度尼西亚
2015年印尼燃煤装机量为27.24GW，燃煤装机总占比49.33%；2015至2018年，新增燃煤电站趋缓，4年间燃煤总装机仅增加4GW；2019年和2020年，燃煤装机增速加快，总燃煤装机量增长至34.75GW，同时燃煤装机总占比提升至50.39%，新增燃煤电站以先进技术超超临界百万机组为主。
2021年，印尼正式开启‘碳减排’行动计划，于同年4月，印尼政府宣布征收‘碳税’以平抑燃煤火电需求。同时政府指出将计划分阶段停止运营燃煤电站、缩减煤电规模。首先2025-2030年间将禁止新增煤电项目，第一阶段 2030年，将关停非关键性煤电项目，预计100万千瓦煤电装机退役；第二阶段2040年，将关闭“超临界”燃煤发电厂或使用污染较小的技术的发电厂；第三阶段2050年，将关闭“超超临界”燃煤电厂，并最终于 2060 年实现碳中和。2021年印尼政府宣布正式征收‘碳税’以平抑燃煤火电需求，同时增加国库收入。
缅甸
缅甸2030年能源远景目标为煤电总装机提升至11.88GW，相比2020年新增煤电装机约9.2GW。但鉴于缅甸现实情况，其国情很难支持大型火力发电项目顺利落地，一是政治不稳定、导致各类大型项目搁置频发，例如密松水电站、萨尔温江水电站；二是国家电网薄弱，缺乏可靠输配电系统；三是农村地区用电需求低、可依靠太阳能或风能分布式电站进行孤网运行。目前缅甸仍以水电和燃气装机为主，2020年，缅甸水电装机和燃气装机分别占总电力装机的45%和45%，燃煤电站装机占比仅占1.7%，以地方性小型火电厂为主，总计装机仅150MW。
越南
根据越南工业和贸易部2021第8版电力发展计划（2021-2030）草案显示：未来10年，越南有意从煤电转向可再生能源和天然气，并明确优先发展天然气发电项目，并提出2025年后越南将不再新批燃煤电厂，但越南目前工业缺电形势严峻，新装新能源电力负荷供电不稳定，存在‘弃风弃光’和‘电网冲击’的现实困境，因此是否不再新批燃煤电厂仍存在不确定性。2020年，越南煤电装机总占比为29.64%，燃煤装机量为20.43GW，与2019年相比，煤电装机总占比已经下降了7个百分点，下降趋势已显著，新增电力需求由新能源电站全部提供。
菲律宾
2020年5月菲律宾能源部对外宣传将暂停新批建燃煤电厂，但允许已经批准的22个燃煤电站项目进行建设，暂停新批煤电将帮助菲律宾转向“更加灵活的电源混合，以推动更清洁能源技术创新与应用”。但截至2020年，菲律宾燃煤电站总装机占比已达41.55%，燃煤装机量为10.94GW，且保持连续5年增长势头；预计2030年，已获批准的22座拟建电厂投产时，煤炭占比提升至53%。
巴基斯坦
2020年巴基斯坦总理伊姆兰·汗(Imran Khan)正式宣布将不再批准任何燃煤电厂，转而使用可再生能源，预计到2030年，巴基斯坦60%的电力生产将来自清洁能源，30%的汽车将使用电力。新增电力装机及需求将主要通过利用太阳能、风能以及核能实现。
截止2020年，燃煤电站总装机为11.35GW，总装机占比为53.4%，巴基斯坦煤炭以褐煤为主，主流技术路线为超临界循环流化床技术。
欧美主要国家煤电展望
西班牙
2021年西班牙燃煤电站已经迅速退出市场，其主要原因是碳排放交易使得燃煤电站运行成本更加昂贵。2020年5月，西班牙政府正式宣布全面脱碳计划。2020年7月全国7个燃煤项目已经退役，另外4个燃煤项目将于2021年退役，共计退役6.2GW燃煤装机。2020年，西班牙可再生能源(不包括水电)占总投资的71.2%，光伏和风力市场持续增长并替代传统化石能源项目，并计划到2030年新增光伏和风电装机至500万千瓦。
英国
英国计划在2025年之前退出全部燃煤发电站，英国煤炭的经济效益已显著恶化，不断下跌的天然气价格和更高的碳排放税使燃煤电站发电形势步履维艰。2019年1月至6月，英国太阳能发电总量超过了煤电发电量且共计约1128个小时没有使用煤电，2020年退役燃煤电站约5.5GW。
中东与非洲主要国家煤电展望
土耳其
2017年，土耳其能源部已经正式宣布停止颁发新的煤炭和天然气发电厂项目，但公司已持有的燃煤许可证可被允许完成投资。土耳其政府考虑新建核电站以应对未来5-10年新增电力需求。2020年，土耳其燃煤电站装机量为20.33GW，总装机占比为20.33%。
阿联酋
阿联酋2019年能源报告：该国电力需求在未来5年内保持快速增长，能源将向多元化结构调整，摆脱对石油及天然气高度依赖，致力于2030年将可再生能源发电量增加至总发电量的25%，2050年进一步提升至44%。目前由中国投资的唯一煤电电站（4*600MW Hassyan Coal Power Plant）正在建设中，该项目是“一带一路”’重大工程项目，旨在利用中国最高燃煤技术（超超临界-完全燃烧煤/天然气）实现超低碳排放，并满足迪拜市现有20%的电力需求。截至2021年，阿联酋仍无任何一座燃煤电站投入运行。
沙特
沙特未建立燃煤电站，也无燃煤电装机计划、其碳减排主要方式是减少对石油和天然气电站依赖。根据沙特“2030愿景”，该国计划到2030年实现新能源装机58.7GW，另一方面，沙特有意成为氢气出口国，推动氢能源领域发展。
埃及
现阶段埃及没有煤电装机，但埃及有计划在能源结构中增加煤电。埃及电力控股公司（EEHC）在2018年发布了《2022-2027年电力发展规划》，计划在该期间投资200亿埃镑，新增燃煤装机13.34GW，其中包括OyunMusa-2560MW燃煤电站，Qena省1300MW和1150MW两个联合循环电站项目，Hamrawin-6000MW燃煤电站，但目前该项目还未正式动工。
南非
南非公共电力公司计划在2040年之前关闭约2800万千瓦煤电装机，将煤电比例从现有90%降至未来30%；远期计划是2050年之前关闭3000万千瓦燃煤电站。
传统煤电改造是煤电发展的必由之路
煤电的重要性
由于光伏、风电都具有较大波动性，因此需要配合大规模储能才可满足调峰调频需求，但现有储能技术尚未突破瓶颈，锂电池成本高，容量小，不具备经济性。因此，各国电力系统都需匹配一定比例的煤、石油、天然气发电站，以确保电网系统实时调峰调频，稳定运行。
降低煤电碳排放的主要技术路线
提高能源利用效率，采用超超临界发电技术
超超临界发电技术是指燃煤电厂将水蒸汽压力、温度提高到超临界参数以上，实现大幅提高机组热效率、降低煤耗和污染物排放的技术。目前超超临界技术供电煤耗可达280克标煤/千瓦时以下，能够大幅度降低煤耗及污染物、CO2等温室气体的排放。与此同时，660MW超超临界二次再热机组也已具备深度调峰能力，在30%额定负荷下可以保持锅炉燃烧稳定。超超临界机组为能源结构调整、燃煤机组从基本负荷机组转变为调峰机组提供了更广泛的应用场景。
燃烧前‘脱碳’，采用IGCC发电技术
IGCC利用煤气化技术，在合成气进入燃气轮机之前就将碳脱除，因此在燃烧发电过程中几乎零排放。相比其他清洁煤发电技术，IGCC的优点很多：一是发电效率高达45%，能实现98%以上的污染物脱除效率；二是耗水量小，燃烧前进行碳捕捉的成本低，能与其他先进的发电技术如燃料电池等相结合。
燃烧后‘碳捕集’，改造传统燃煤电站
燃烧后‘碳捕集’主要应用于传统电厂改造，即对传统电厂烟气中的CO2进行捕集。这项技术分支较多，可以分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、化学链分离法等，但‘碳捕集’设备运行能耗高，成本大，仍需优化和政策支持。一般而言，‘碳捕集’设备的引入将使初始投资增加21.7%至23.8%，运维成本提高10.5%至13.5%，同时发电效率下降7%至9.5%，综合发电成本约为0.5元/kWh。
国际煤电业务发展建议
抓住窗口期，抢占剩余煤电市场
未来5年新增煤电潜在国别主要局限于印度尼西亚、埃及、缅甸、印度及我国，建议电力企业调整市场资源配置，对有潜在煤电项目的国别如印度尼西亚和埃及保持一定关注，熟悉所在国电力规划和煤电需求，推动超超临界机组煤电项目在所在国落地；对于传统煤电市场如越南、巴基斯坦、菲律宾等，鉴于该国家已公布的煤电约束政策，企业应减少煤电市场开发投入，转而扩大新能源开发，因地制宜地提出项目建议。
积极布局新兴技术
考虑到新建燃煤电站机会在快速减少，因此技术方面应偏重燃烧后‘碳补集’研究，提高膜分离、吸收法和吸附法的应用效果和技术经济性；并围绕捕集、驱油（气）及封存一体化方案（CCS）进行综合研究与示范。另外，应继续探索‘煤电-调峰’适配可再生能源大规模入网，克服目前煤电参与深度调峰所带来的机组稳定性下降、收益不足和弃风弃电等问题。通过‘大数据构建’和科学模型（算法）分析，提出新的系统性发输配策略，为‘煤电支撑基础电网，科学调峰辅助新能源’的绿色目标提供科学经济的系统性方案。
布局煤电机组运维业务
中国煤电领域革新的‘碳减排’技术如‘超超临界机组’、IGCC和‘碳捕集’技术，以及‘碳中和’相关煤电政策都会随着技术扩散和资本扩张，影响至全球煤电领域；因此布局国际煤电运维业务，是煤电业务发展的必然。目前国家电投、华电、大唐等集团海外投资运营项目已经覆盖老挝、柬埔寨、巴基斯坦、印度尼西亚、澳大利亚等10多个国家，投资类型包括煤电、水电、风电、光伏发电。通过参与不同国别燃煤机组运维，一是有助于企业储备大量海外专业技术人才，培养一批懂技术、晓国情的专家；二是有助于企业获得真实市场信息、通过运维‘小成本’合同、了解该国别‘大市场环境’、熟悉当地购电协议、电费支付履约能力、输电配电系统等；三是为企业下一步扩张海外投资、风险控制提供科学决策依据。
结语
为了应对气候变化和促进可持续发展，各个国家对‘控煤’、‘减煤’、‘弃煤’都提出了适合本国发展的路线图，积极探索生态优先、绿色低碳的发展道路。
但短期看，‘煤电’体量巨大，地位举重若轻，加之煤电技术成熟稳定，对于‘煤炭禀赋国’和经济快速发展国家仍具有吸引力，为了有效实现‘控煤’目标，国际新建煤电项目应主要考虑采用‘超超临界技术’或者IGCC技术；对于煤电改造项目，应结合所在国实际电网需求，充分适配可再生能源入网，使煤电项目具备深度调峰功能，同时通过更新环保设备降低主要污染物排放物。
从中长期看，‘减煤’是煤炭禀赋国的主要发展目标。预计至2050年，煤电的总装机量和总发电量将双双下降，煤电占全球电力能源比重将从2020年的37%降至15%，总发电量也将逐年降低，但煤电发展过程中所涉及到的 ‘碳补集’技术对于改善气候变暖具有深远意义，将为‘碳中和’提供更多可行的‘碳减排’方案。
