第３５卷第３年６

電力與能源

煤炭流向圖及其消費(fèi)總量控制路線潘，復(fù)旦大學(xué)能源，摘要煤炭消費(fèi)總量控制是當(dāng)前改善空氣質(zhì)量的現(xiàn)實(shí)抓手和首要任務(wù)?；诔上盗械拿禾苛飨驁D和連續(xù)可比的煤炭需求預(yù)測(cè)以年為基準(zhǔn)年推演形成年年和年煤炭消費(fèi)總量分別削減萬(wàn)優(yōu)化情景目標(biāo)和相對(duì)照的規(guī)劃情景基礎(chǔ)情景及強(qiáng)化情景目標(biāo)。研究顯示煤炭消費(fèi)在年飽和點(diǎn)之后負(fù)增長(zhǎng)的總體態(tài)勢(shì)逐步鞏固中小鍋爐窯爐等分散燃煤持續(xù)減少鋼鐵化工等部門用煤可控但受諸多因素的影響電力用煤的不確定性增加將成為中長(zhǎng)期大氣污染治理的重中之重和消費(fèi)總量控制水平的關(guān)鍵制約。煤炭流向控制目標(biāo)基金項(xiàng)目電力用煤潛在碳排放因子核算與電廠煤樣實(shí)測(cè)分析電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目Ｓ十三五及中長(zhǎng)期能源和煤炭消費(fèi)總量控制目標(biāo)及對(duì)策措施研究國(guó)家能源局基于大氣環(huán)境影響分析的能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究華東電網(wǎng)電能）號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 ５３ｗｕｎ ｗｃｖ ３５７ ｍ ｙｈｏ ｅｍ ０煤炭消費(fèi)量可決定能源消費(fèi)總量控制目標(biāo)的層級(jí)可影響空氣質(zhì)量改善的進(jìn)程需要對(duì)煤炭消費(fèi)的系統(tǒng)研究要求方法科學(xué)數(shù)據(jù)透明格式一致結(jié)果可比。本文將在全面介紹復(fù)旦大學(xué)能源有關(guān)２年煤炭流向與消費(fèi)總量控制路線圖和煤炭分用途需求量預(yù)測(cè)年４月簡(jiǎn)稱等研究成果的基礎(chǔ)上分析新成果與年煤

炭流向與先進(jìn)燃煤發(fā)電路線圖］簡(jiǎn)稱和煤炭分用途需求量預(yù)測(cè)年９月簡(jiǎn)稱預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的差異，及其造成這種差異的政策因素和實(shí)踐內(nèi)涵目的是明晰不同階段煤炭消費(fèi)總量控制的任務(wù)和部署。１煤炭流向的主要節(jié)點(diǎn)與關(guān)鍵數(shù)煤炭流向始于外省市調(diào)入和進(jìn)口經(jīng)運(yùn)輸中轉(zhuǎn)主要指市外的水陸聯(lián)運(yùn)內(nèi)河與鐵路運(yùn)

等煤炭流向圖及其消費(fèi)總量控制路輸加工轉(zhuǎn)換發(fā)電供熱煉焦制氣止于鍋爐窯爐等終端利用設(shè)備具有清晰的系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系和數(shù)據(jù)相關(guān)性如圖１所示［２４］。圖１數(shù)據(jù)來(lái)源ｔ在圖１中用縱向線分割標(biāo)注出煤炭流向的５個(gè)主要節(jié)點(diǎn)３個(gè)關(guān)鍵年份及其相關(guān)數(shù)據(jù)，具體為原產(chǎn)地調(diào)入量中轉(zhuǎn)量可供消費(fèi)量、分品種消費(fèi)量分用途消費(fèi)量以及年年和年優(yōu)化情景下的煤炭消費(fèi)總量控制目標(biāo)等。圖１中年年年的消費(fèi)量為總量控制的優(yōu)化目標(biāo)對(duì)應(yīng)的基本目標(biāo)為、萬(wàn)強(qiáng)化目標(biāo)為。１）原產(chǎn)地調(diào)入量 上海煤炭全部由外埠調(diào)入國(guó)內(nèi)為主進(jìn)口為輔。年總計(jì)調(diào)入煤炭４萬(wàn)其中來(lái)自山西內(nèi)陜西、河北山東以及東北三省等主產(chǎn)地的煤炭累計(jì)１萬(wàn)占調(diào)入總量的％來(lái)自、江蘇等鄰近省份的煤炭０萬(wàn)占調(diào)入總量的％進(jìn)口煤炭為３萬(wàn)比年增長(zhǎng)了３萬(wàn)繼續(xù)呈現(xiàn)快速增加的態(tài)勢(shì)。２）中轉(zhuǎn)量煤炭通過(guò)水陸聯(lián)運(yùn)鐵路和內(nèi)河進(jìn)入其中水陸聯(lián)運(yùn)是最主要的運(yùn)輸方式。２０１２年經(jīng)水陸聯(lián)運(yùn)進(jìn)入的煤炭累計(jì)為萬(wàn)。年經(jīng)中轉(zhuǎn)調(diào)出煤炭

萬(wàn)主要去向?yàn)榻K浙江主要品種為煙煤褐煤多為進(jìn)口之后的中轉(zhuǎn)調(diào)出。３）可供本地消費(fèi)量年可供本地消費(fèi)的煤炭為萬(wàn)能源統(tǒng)計(jì)年鑒２的消費(fèi)量為５７０３．２２萬(wàn)統(tǒng)計(jì)平衡差額為分品種消費(fèi)量 上海煤炭消費(fèi)以煙煤為主用于發(fā)電供熱制氣化工原料和中小鍋爐窯爐等分散燃燒煉焦煤全部用于煉焦無(wú)煙煤主要為寶鋼高爐噴吹燒結(jié)用煤來(lái)源于河南永城山西晉城褐煤全部用于電廠摻燒近年來(lái)消費(fèi)量快速增加主要為進(jìn)口２年消費(fèi)煙煤０萬(wàn)褐煤０萬(wàn)煉焦煤８萬(wàn)、無(wú)煙煤４萬(wàn)。５）分用途消費(fèi)量 上海煤炭的主要利用途徑為發(fā)電含自備電廠供熱發(fā)電供熱熱電聯(lián)產(chǎn)供熱集中供熱分散鍋爐窯爐制煤氣冶金煉焦寶鋼高爐噴吹和化工原料等主要用煤部門為電力包括發(fā)電和供熱用煤工商業(yè)除電力、寶鋼以外的鍋爐窯爐用煤冶金包括煉焦高爐噴吹燒結(jié)用煤化工化工原料用煤等。其中，發(fā)電供熱鍋爐窯爐為通過(guò)燃燒的能源利用制氣為非燃燒的能源利用煉焦高爐噴吹化工原料為非能源利用見(jiàn)圖。圖２數(shù)據(jù)來(lái)源旦大學(xué)能源流向與碳排放因子數(shù)據(jù)庫(kù)ｖｎ．。圖１２０１２年煤炭流向與消費(fèi)總量控制路線圖圖中數(shù)據(jù)單位為萬(wàn) 煤炭流向圖及其消費(fèi)總量控制路 年減少萬(wàn)是近１０年來(lái)下降幅度最大的一年。這主要是由于外來(lái)電的增加速度快于本市電力消費(fèi)的增長(zhǎng)速度因此壓減了本地燃煤機(jī)組的發(fā)電量。供熱用煤萬(wàn)其中包括發(fā)電供熱萬(wàn)熱電供熱萬(wàn)ｔ和集中供熱７萬(wàn)。這是由于天然氣置換煤氣工作的大面積完成年制氣用煤依舊維持較低水平僅為萬(wàn)。煉焦用煤繼續(xù)保持長(zhǎng)期的遞減趨勢(shì)比２年再減萬(wàn)化工原料用煤比年增加萬(wàn)上升。直接燃燒用煤主要由工商業(yè)分散中小鍋爐窯爐用煤寶鋼高爐噴吹用煤寶鋼羅涇綜合板廠ｘ爐用煤市內(nèi)配送損失量以及規(guī)模以下企業(yè)用煤估算量等構(gòu)成。年直接燃燒用煤合計(jì)萬(wàn)比年下降萬(wàn)是近１０年來(lái)下降量和下降幅度最大的一年。高爐噴吹用煤包括燒結(jié)用煤由寶鋼本部和寶鋼不銹鋼廠用煤兩部分組成年為萬(wàn)年寶鋼ｘ爐消耗塊煤萬(wàn)伴隨寶鋼羅涇綜合

板廠２號(hào)ｘ爐的關(guān)停年９月以后ｘ爐的煤炭消費(fèi)量將歸零工商業(yè)分散中小鍋爐窯爐消費(fèi)的洗塊煤長(zhǎng)期穩(wěn)定在每年萬(wàn)ｔ左右消費(fèi)的原煤由年前的每年萬(wàn)ｔ左右逐步減少到年的萬(wàn)。值得的是目前統(tǒng)計(jì)在冊(cè)的中小燃煤鍋爐窯爐的煤炭消費(fèi)量?jī)H約萬(wàn)剩余的約萬(wàn)ｔ計(jì)作規(guī)模以下企業(yè)煤炭消費(fèi)的估算量準(zhǔn)確數(shù)據(jù)需進(jìn)一步核實(shí)查證。２消費(fèi)總量控制目標(biāo)與需求情景分析年９月以來(lái)市相繼出臺(tái)了一系列大氣污染防治政策責(zé)任清晰時(shí)限明確行動(dòng)有力對(duì)未來(lái)影響重大。為此有必要對(duì)中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正見(jiàn)表給出的照常情景是考慮煤炭按照年以前利用模式和消費(fèi)趨勢(shì)慣性發(fā)展的情景正如”所述不會(huì)出現(xiàn)也不允許出現(xiàn)因此在中取消了照常情景并將原來(lái)的基準(zhǔn)情景微調(diào)為規(guī)劃情景增設(shè)基礎(chǔ)情景。按照市能源發(fā)展十二五規(guī)劃市電力發(fā)展十二五規(guī)劃上海市節(jié)能和應(yīng)對(duì)氣候變化十二五規(guī)劃上海市環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)十二五規(guī)劃等政府規(guī)劃規(guī)劃情景以２年煤炭消費(fèi)總量５８００萬(wàn)ｔ為控制目標(biāo)，并對(duì)年年煤炭消費(fèi)總量的負(fù)增長(zhǎng)進(jìn)行分項(xiàng)測(cè)算。表 煤炭分用途需求量預(yù)測(cè) 鍋爐窯爐高爐噴吹７６９００００００００００００注含寶鋼羅涇綜合板廠爐消費(fèi)的洗塊煤市內(nèi)配送損失量及規(guī)模以下企業(yè)煤炭消費(fèi)估算量含寶鋼燒結(jié)用煤

等煤炭流向圖及其消費(fèi)總量控制路隨著焦化廠浦東煤氣廠的關(guān)閉煉焦用煤全部為寶鋼的煉焦用煤。按照寶鋼的生產(chǎn)計(jì)劃測(cè)算年比年削減煉焦用煤約為１萬(wàn)。根據(jù)市鋼鐵產(chǎn)業(yè)十二五發(fā)展規(guī)劃以及寶鋼的企業(yè)規(guī)劃２年將完成鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整寶鋼在地區(qū)減少鐵產(chǎn)能約萬(wàn)鋼產(chǎn)能約萬(wàn)約為目前產(chǎn)能的三分之一相應(yīng)減少煤炭消費(fèi)量約為萬(wàn)，主要包括年比年減少ｘ爐用煤萬(wàn)年削減完畢寶鋼不銹鋼廠高爐噴吹煤減少萬(wàn)。伴隨著天然氣置換工作的進(jìn)行，到年人工煤氣用煤將歸零比年削減煤炭消費(fèi)量約為萬(wàn)年中小鍋爐窯爐的分散燃煤基本削減完畢累計(jì)減量約為萬(wàn)。同時(shí)按照集中供熱鍋爐關(guān)停計(jì)劃到年削減供熱燃煤約萬(wàn)。化工原料用煤全部為華誼的煤化工用煤年底華誼位于的４號(hào)工程建成年耗煤量有所增加預(yù)計(jì)年化工原料用煤為萬(wàn)。根據(jù)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃煤化工項(xiàng)目將逐步遷出并且未來(lái)將不再新建煤化工項(xiàng)目。因此今后化工原料用煤量將主要隨市場(chǎng)需求波動(dòng)年按煤化工產(chǎn)能負(fù)荷測(cè)算，預(yù)計(jì)化工原料用煤量。此外按照市電力發(fā)展十二五規(guī)劃》，預(yù)計(jì)到年新增超超臨界煤機(jī)３６０ｋＷ，相應(yīng)增加電煤約萬(wàn)但實(shí)際未予建設(shè)。因此，鑒于當(dāng)前的控煤減量形勢(shì)規(guī)劃情景將不會(huì)出現(xiàn)?；A(chǔ)情景基礎(chǔ)情景著重考慮煤炭消費(fèi)行業(yè)企業(yè)的實(shí)際情況。未來(lái)將新建除煤炭等量替代發(fā)電項(xiàng)目和整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)以外的燃煤用煤設(shè)施電力需求增量主要通過(guò)增加外來(lái)電和本市機(jī)組出力等方式滿足。同時(shí)鑒于近年來(lái)全市電煤平均熱值下降獲得同等電量需要消耗實(shí)物量煤炭的具體情況預(yù)計(jì)年年發(fā)電用煤會(huì)在年基礎(chǔ)上小幅增加。供熱用煤到年將削減至主要是通過(guò)進(jìn)一步關(guān)停集中供熱機(jī)組和小的熱電聯(lián)供機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)。強(qiáng)化中小鍋爐窯爐等分散燃煤設(shè)備的關(guān)停、替代力度到年將相關(guān)用煤減至適度控制煉焦用煤以寶鋼焦?fàn)t產(chǎn)焦率焦炭產(chǎn)５并考慮產(chǎn)量波動(dòng)測(cè)算到年年煉焦用煤分別比規(guī)劃情景減少?；ぴ?/p>

用煤需求屬于剛性需求在產(chǎn)量不出現(xiàn)較大波動(dòng)的情綜上基礎(chǔ)情景下年年年煤炭消費(fèi)總量將分別比年削減３萬(wàn)控制目標(biāo)比較客觀易于實(shí)現(xiàn)。優(yōu)化情景考慮到了國(guó)家大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃市清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃等一系列控制煤炭消費(fèi)總量改進(jìn)煤炭利用方式的政策措施和目標(biāo)時(shí)限特別是用煤行業(yè)承擔(dān)的治理責(zé)任。在中短期內(nèi)發(fā)電用煤控制在３６００萬(wàn)ｔ以內(nèi)。供熱用煤到年比基礎(chǔ)情景再壓減１００萬(wàn)主要為 金山熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的改造替代減量。通過(guò)進(jìn)一步加強(qiáng)中小鍋爐窯爐等分散燃煤和規(guī)模以下企業(yè)用煤估算量的數(shù)據(jù)測(cè)算和核實(shí)，與相比著重考慮了規(guī)模以下企業(yè)煤炭消費(fèi)的不確定性及其的不可達(dá)性分散燃煤不會(huì)完全歸零煉焦和高爐噴吹用煤均為寶鋼煉鐵工藝用煤由于寶鋼煉鐵工藝已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平在產(chǎn)量不變的前提下，用煤需求較為剛性因此壓減潛力很小。如果寶鋼不銹鋼廠提前至年停產(chǎn)可減少高爐噴吹用煤約５萬(wàn)年考慮工藝進(jìn)步可再減少萬(wàn)。相較于著重考慮了寶鋼集團(tuán)地區(qū)鐵產(chǎn)量和燒結(jié)礦的增加以及高爐噴吹用煤的剛性約束。綜上優(yōu)化情景下年年年煤炭消費(fèi)總量將分別比年削減、萬(wàn)控制目標(biāo)高于現(xiàn)實(shí)但只要組織得力企業(yè)響應(yīng)積極應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)。強(qiáng)化情景是在優(yōu)化情景上的進(jìn)一步挖潛以更強(qiáng)的政策決心更快的行動(dòng)速度減煤控量。這主要潛力來(lái)自電力部門。１）嚴(yán)格控制電煤消費(fèi)實(shí)物量年、年的電煤消耗量控制在萬(wàn)ｔ以下，年控制在３５００萬(wàn)ｔ以下。２）強(qiáng)化關(guān)閉和改造供熱機(jī)組的具體措施，年比優(yōu)化情景減少集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組用煤約１００年將再進(jìn)一步壓減至萬(wàn)到年全部關(guān)閉或改造除發(fā)電供熱 煤炭流向圖及其消費(fèi)總量控制路 之外的所有燃煤供熱機(jī)組主要為高橋金山的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組目前年耗量約為萬(wàn)３）細(xì)化分散用煤管理到２０１５年基本消除在冊(cè)中小鍋爐窯爐的用煤設(shè)定煉焦煤消費(fèi)上限缺口焦炭通過(guò)外購(gòu)彌補(bǔ)?？蓪⒒どa(chǎn)負(fù)荷降低至再減少煤耗３０萬(wàn)。綜上強(qiáng)化情景下年年年煤炭消費(fèi)總量將分別比年削減、１０００萬(wàn)控制目標(biāo)主要源于的治污決心但因涉及眾多利益相關(guān)方會(huì)導(dǎo)致耗費(fèi)巨大的社會(huì)成本工作難度極高。３發(fā)電用煤將成為煤炭消費(fèi)總量控制的最不確定因素３．１生產(chǎn)相同量的電力所用煤炭熱值越低消耗的煤炭實(shí)物量就會(huì)越高見(jiàn)表。參照以往年平均發(fā)電小時(shí) 燃煤機(jī)組年發(fā)電量最大可達(dá)到億扣除電廠自用電年供電量約９億按年市內(nèi)燃煤電廠平均供電煤耗ｈ計(jì)算應(yīng)消費(fèi)電煤萬(wàn)。但是如果使用不同熱值的煤炭比如采用熱值為７５和５ｇ的原煤所消費(fèi)的煤炭實(shí)物量分別為萬(wàn)ｔ和４２０５萬(wàn)差額高達(dá)萬(wàn)。表２不同供電煤耗水平下不同熱值及原煤耗量

不同于鋼鐵化工部門對(duì)所用煤炭質(zhì)量要求嚴(yán)格發(fā)電用煤對(duì)質(zhì)量要求比較松。同時(shí)國(guó)家政策也鼓勵(lì)低熱值煤發(fā)電年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)。一方面由于現(xiàn)代燃燒技術(shù)的進(jìn)步發(fā)電鍋爐能夠大量摻燒低熱值煤另一方面伴隨發(fā)電終端處理設(shè)施的不斷改造升級(jí)除塵脫硫脫硝氣的污染降低到了較低限度能夠滿足環(huán)保的要求。由于在技術(shù)上可行環(huán)保上達(dá)標(biāo)加大電廠低熱值經(jīng)濟(jì)性煤種摻燒力度就成為當(dāng)前發(fā)電企業(yè)的工作重點(diǎn)和追求利益最大化的主要做法。由此近年來(lái)發(fā)電用煤熱值快速下降成為必然年發(fā)電用煤熱值變化趨勢(shì)圖見(jiàn)圖３。不同于以熱量為基準(zhǔn)的國(guó)際通行方法我國(guó)煤炭一直沿用前世紀(jì)年代的實(shí)物計(jì)量方法導(dǎo)致虛高的煤炭生產(chǎn)量消費(fèi)量由此對(duì)當(dāng)前消費(fèi)總量的測(cè)算考核也造成極其不利的影響，需要特別關(guān)注。數(shù)學(xué)建模能夠提高中遠(yuǎn)期發(fā)電用煤估算的準(zhǔn)

的煤炭消費(fèi)近期主要通過(guò)削減分散燃煤來(lái)控制總量中遠(yuǎn)期主要通過(guò)將低效高污染用煤轉(zhuǎn)向高效發(fā)電機(jī)組集中清潔利用來(lái)控制總量。在優(yōu)化情景下發(fā)電用煤占比將從２０１２年的ｋｇｋｇ）ｋｇ）ｋｇ）ｋｇ）／億／億ｋｇ）ｋｇ）ｋｇ）ｋｇ）算的準(zhǔn)確性影響重大在估算電力部門煤炭消費(fèi)量時(shí)需要綜合考慮機(jī)組類型機(jī)組容量機(jī)組效率成本包括人力設(shè)備管理與等廠用電電網(wǎng)損失等諸多因素同時(shí)也要考慮電力需求量資源量包括土／億ｋｇ）ｋｇ／億ｋｇ）ｋｇ）ｋｇ）ｋｇ）模一般都以系統(tǒng)成本最小為目標(biāo)函數(shù)綜合權(quán)衡經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會(huì)成本的基礎(chǔ)上在裝機(jī)量發(fā)電量設(shè)備服役退役時(shí)間機(jī)組類型選擇調(diào)度規(guī)則優(yōu)先順序／發(fā)電占比等方面進(jìn)行仿真模擬進(jìn)而提供決

等煤炭流向圖及其消費(fèi)總量控制路策備選方案直觀動(dòng)態(tài)展示問(wèn)題的度復(fù)雜４１）煤炭消費(fèi)在年出現(xiàn)飽和點(diǎn)之后負(fù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)逐步鞏固。年之前消費(fèi)總量控制以削減中小鍋爐窯爐等分散燃煤為主；年之前的減控難點(diǎn)在于集中供熱熱電聯(lián)產(chǎn)鍋爐的關(guān)停和替代改造年之前的主要任務(wù)在于將分散燃煤集中于電力鋼鐵化工等部門。）煤炭消費(fèi)總量在基礎(chǔ)情景下年年和年比年分別削減、萬(wàn)控制目標(biāo)比較客觀易于實(shí)現(xiàn)在優(yōu)化情景下年年和年比年分別削減萬(wàn)控制目標(biāo)高于現(xiàn)實(shí)，如果組織得力企業(yè)響應(yīng)積極應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)。３）借助于現(xiàn)代燃燒技術(shù)的進(jìn)步和終端處理設(shè)施的升級(jí)發(fā)電企業(yè)為追求經(jīng)濟(jì)利益最大化大量摻燒低熱值煤技術(shù)上可行環(huán)保上達(dá)標(biāo)導(dǎo)致近年來(lái)發(fā)電用煤熱值快速下降需要研究有針對(duì)性的消費(fèi)總量測(cè)算考核辦法。

４）我國(guó)長(zhǎng)期使用的煤炭實(shí)物計(jì)量方法導(dǎo)致虛高的生產(chǎn)量消費(fèi)量對(duì)當(dāng)前消費(fèi)總量的測(cè)算、考核造成極其不利的影響需要特別關(guān)注。５）先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型能夠直觀動(dòng)態(tài)地展示問(wèn)題的度復(fù)雜性有助于發(fā)電用煤估算量準(zhǔn)確性的提高。參考文獻(xiàn)［１］潘等煤炭流向與先進(jìn)燃煤發(fā)電路線圖分析［Ｊ］節(jié)能．［３］市工業(yè)能源交通統(tǒng)計(jì)年鑒［Ｍ］．市［４］市能源統(tǒng)計(jì)年鑒［Ｍ］．市統(tǒng)計(jì)［５］我國(guó)煤炭供需應(yīng)按商品煤計(jì)量煤炭經(jīng)濟(jì)研究收稿日期作者簡(jiǎn)介男復(fù)旦大學(xué)能源研究員，從事能源政策與規(guī)劃工作；潘克西授復(fù)旦大學(xué)