“上大压小”政策的综合评估

我国的电力系统结构经历了从火电主导到火、水主导，进而多种电源快速发展的阶段。最近10年，在电荒缓解之后，机组容量偏小、效率偏低的问题日益暴露。2004年，国家发改委出台了新建燃煤电站的技术标准，要求新建火电单机容量原则上应为60万千瓦及以上，发电煤耗要控制在286克标准煤/千瓦时以下，从而开启了中国火电的“大机组”时代。在能源强度下降20%目标的压力下，从“十一五”开始，小火电关停，代之以大机组（称为“上大压小”）的政策开始推进。

“十一五”期间，全国累计关停小机组7700万千瓦。其中油电大约700-1000万千瓦，其余均为煤电机组。2011、2012年进一步关停350万与200万千瓦，而2013年关停也达到450万千瓦。大部分关停煤电寿命超过20年、容量低于20万千瓦，但是也有一些建成时间很短的。而新上的大型机组，主要是60万千瓦超临界与100万千瓦超超临界机组。2006年初，单机20万千瓦及以下小火电机组容量超过2.2亿千瓦，占比为47%。而通过这些年不断地上大压小与上马大容量机组，到现在，我国电力系统60万千瓦以上的大机组，已经占据了1/3的份额。

在一个主要由大机组构成的系统中，单纯看大机组本身，的确具有比小机组更好的能源利用与排放绩效。但是，如果扩大到系统的角度，很显然，大机组更适合工作在基荷；负荷尖峰时刻则更适合小机组，特别是投资成本小、启停非常迅速的天然气机组。因为它的利用小时数非常低（通常一年内只有几十到几百个小时），燃料成本低到可以忽略的地步，效率高低变得无足轻重，而投资成本大小成为关键。一个合理的电力系统，对应于负荷曲线的特性，应该是大中小各种机组配合的系统。如果说从电力系统运行角度，电力系统“电源结构”很难存在最优标准，但是不同单机容量机组间的配合，以更好地契合峰荷、腰荷与基荷的特性，往往存在实用性的标准。

而另一方面，许多研究对过去一段时间小火电提前退役的影响进行了评估，特别是燃煤消耗与污染物排放方面的评估居多。但是，这些评估基本是静态评估，基于一个2005年假想的“效率不变”基准线。这一上大压小带来了可观的能源节约与排放减少。但是，如果从静态变为动态评估，也就是考虑机组的年龄（Vintage）结构带给整体能源与环境的影响，那么结果可能并非如此。

既有小机组已经运行了一段时间，很可能在未来10-15年就会到期关闭，而新建大机组无疑将有很大可能性运行到设计寿命结束，比如30年以上（否则意味着再一次的提前退役）。如果10年之后新增火电就出现了政策上的限制，那么“上了大机组”的累计排放将可以预计的要高于“小火电正常到期”的假想情况。这种累计排放的增加，其实是与最初关停小火电的初衷相矛盾的。

上大压小的环境产出

中电联（2011）的报告测算，“十一五”期间，电力化石能源排放减少17.4亿吨（相比2005年效率基准线），其中小火电关停是一个主导的因素；而Price等（2011）在《能源政策》杂志的文章计算表明，2006-2008年，通过小火电关停，节省了7500万吨标准煤（相比2005年效率）。但这些研究，都是静态的测量。

如果我们考虑到整个煤炭装机的年龄结构，如此大规模的小火电关停与大机组替代（8000万千瓦以上，相当于一个欧洲大国的总装机量），动态的结果可能与静态完全不同。

基于年龄结构与30年设计寿命进行测算，在未来，如果一直没有新建煤电机组的限制政策，那么提前退役小火电将取得长期的减排结果。相比小火电到寿命自然退役的情况，提前关停小火电提高了2005-2012年的总体煤电效率0-0.7%。2005-2050年累计，关停小火电使得累计CO2排放减少0.1亿吨以上。

但是，如果在2020年，煤电行业出现了政策限制。那么，自然退役与提前退役的情况就可能反过来。最为激进的，就是2020年后不再新建燃煤电站。自然退役条件下，大量的小机组在2020年左右将退役，从而在总的电源结构中，煤电的比例将出现大幅度下降。而提前退役情况下，由于2006-2013年巨量的煤电大机组的建设，这部分机组到30年后，也就是大约2030-2040年间，才有大量的电厂到期退役，排放将持续30年。2005-2050年累计，其CO2排放将比正常退役情况多出5.3亿吨。如果没有局部污染物排放体系的升级，本地污染物的累计排放情况也大致如此。这一测算并没有考虑加装CCS的可能性，因为这很可能会从经济上让煤炭进一步丧失竞争力。

那么，2020年后不再新建燃煤电站的可能性有多大呢？这不是一个预测问题，而是一个政策问题。从国际比较来看，美国已经推出了2030年电力行业相对2005年减排30%的行政命令，煤炭发电不加装CCS很难有它的位置，加装了CCS在成本上更难跟天然气发电竞争。

从这种意义上以及我国重度雾霾的严重影响来看，环境资源是比能源资源更加稀缺的。如果环境约束是紧的，可能相当一部分化石能源的命运将是永久地留在地壳之中。煤电自然也就没有了它的位置，甚至有可能进一步提前退役，成为“搁置”资产（stranded asset）。面临未来的不确定性与新的信息与政策出台的可能性，大量大火电机组的上马无疑进一步加剧了“浪费”的风险。

在我国，2020年是否颁布这样的限制法令，将更多地取决于其他竞争性电源是否可以弥补火电空缺的问题，特别是核电与可再生能源的发展态势与成本竞争力。至少从最近几年看，由于整体经济处于“换挡期”，总体需求增长缓慢，非火电机组快速增长，火电机组会从总量增长减弱与结构调整两方面受到挤压。大机组的年负荷因子也只在50%左右，开工不足问题严重。

小机组的优势

长期来看，一个基于大比例（比如超过80%）可再生能源的电力系统越来越成为人们的期待。但是，可再生能源随机性、间歇性的特点决定了系统总是在或大或小的概率上，存在可再生出力无法满足需求的时刻。这种情况下，储能或者其他化石能源备用机组就显得愈加不可或缺了。

在我国云南、辽宁，甚至甘肃等地区，由于各种能源资源极其丰富，一个纯非化石能源系统是完全有可能产生的。在一个起作用的电力系统中，火电机组有可能进一步降低负荷水平，甚至完全“沦为”备用。这种情况下，无疑小机组具有紧密跟随负荷、风力出力变化更好的灵活度，其深度调峰的代价相比而言也较低。

过去，我国风电的布局思路延续了传统的大机组模式，集中开发、汇聚上网、升压外送、降压使用，走了一条与国际可再生能源发展不同的发展道路。由于严重弃风、系统灵活性下降等问题的暴露，人们越来越认识到风电分布式接入、就地利用模式的优势。

而分布式能源的发展，并不局限于风电，传统的电源也一样。分布式电源基本都是满足小范围需求的小机组，并且构成了智能电网系统重要的组成部分。

上大压小的减排成本

“上大压小”即使就其静态减排效果的取得来衡量，可以预计其减排成本将非常高，因为小机组的固定投资已经属于沉没成本，其增量成本将是新增机组的全部成本（固定投资+运行+燃料）与小机组的可变成本（运行+燃料）的差值。据测算，其实现单位CO2减排的成本在800元以上，比CCS还高。其他的局部污染物（比如二氧化硫与氮氧化物），由于基于已有的80%左右的脱硫率，以及一定水平的脱硝率，其减排成本也将高于其他煤炭利用设施，比如钢铁与其他燃煤锅炉行业。

这一测算，还仅是项目本身的成本变化，没有考虑其带来的就业变化等社会影响。作为一项“命令-控制”型政策，上大压小的减排成本不低。

目前系统中的大、小机组，无疑都具有满足电力需求、提供调峰服务等功能，而大机组在满足需求快速增长、提高系统整体效率方面居功至伟。未来不需要建设小机组（因为效率低），但现存的小机组在系统中将越来越有价值（因为灵活、只有可变成本故经济性好），这应该是共识；而现在大机组可以说已是火电主体，未来是否需要继续建设煤电大机组应当审慎思考。