暂停退役化石燃料发电厂如何助力全球能源转型

Coal Power Plant At River; thermal power plant
Pausing fossil fuel thermal power plant retirements could help ensure their eventual replacements are an optimal mix of flexible and clean technologies.Image: Getty Images/zhongguo
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  • 随着电气化程度提高,以及人工智能(AI)和其他耗能较大的新技术得到更广泛应用,电力需求正在上升。

  • 暂停部分化石燃料发电厂退役,并更高效地利用现有输电基础设施,将有助于在部署新的能源解决方案以满足需求的同时,保持经济竞争力。

  • 在2026年世界经济论坛年会上,与会者将探讨兼顾环境保护与经济增长的解决方案。

逐步关停所有已达到退役条件的化石燃料热电厂的时代已经结束。在当前电气化加速、人工智能(AI)迅速扩张的时代,更高效地利用输电和电网资产,并延长化石燃料电厂的使用寿命,以确保每年少数几个小时内的电网可靠性,如今已是唯一理性的选择。

全球需要相对突然地迅速扩大电力供应,因此必须采取这一全新做法。推迟老旧低效电厂的退役,让它们继续并网运行,在极端事件期间主要作为有限使用的发电资源,是一种解决方案。这样可以避免新建替代热电机组(其运行频率会高得多),从而减少生命周期碳排放。这将有助于维持能源转型的成效,同时确保经济竞争力和能源可负担性。

暂停化石燃料热电厂退役,可确保最终替代这些电厂的技术组合在灵活性和清洁性方面达到最优。此举也能为更新电力市场规则和规程争取时间,让电池储能等新兴解决方案平等接入电网,并快速扩大规模。

电网存在闲置容量

推动这一观点和政策转变的根本因素是,世界各国现有输电电网和热电厂机群按设计本就未得到充分利用。由于电网和公用事业系统有意设置冗余,几乎所有时段、几乎所有情况下通常都有大量闲置容量。

以美国为例,其能源信息署的数据显示,数十万兆瓦的化石燃料发电厂在2023年的运行时间仅为10%至20%左右。而输电电网的利用率全年平均通常为50%至60%,电网压力最大、利用率最高的时段通常每年不超过100小时,也就是全年总时数的1%。

过去十年光伏太阳能在全球迅速部署之后,如今电网可靠性风险最高的时段往往出现在冬季“净负荷”达到峰值时。此时,寒冷阴暗的天气会影响可再生能源发电,这种现象在德国称为“Dunkelflaute”(黑暗无风期)。在美国,一些最棘手、政治争议最大的运行情形也发生在春秋季,即所谓的过渡季节,届时可能出现反常的酷热或严寒天气。在这些时段,近三分之一的热电厂机群可能会因计划检修而停运。

在美国部分地区,人工智能驱动的需求使消费者成本问题引发重大担忧。在这种情况下,关闭热电厂——即使这些电厂设备老旧、缺乏灵活性且利用率低——已经引发了政治风暴。

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现有热电厂:低成本、快速见效的解决方案

当然,成本也已成为一个考量因素。能源咨询公司Grid Strategies在2025年计算得出,对于接近退役、通常作为极端事件备用电源的热电厂,推迟退役并延长其在线运行时间的平均成本为每千瓦年89.31美元(千瓦年是衡量电厂容量的单位)。这意味着,一座寿命将尽的500兆瓦(MW)电厂每年运行成本为4460万美元。与此同时,新建燃气发电厂的成本超过每千瓦2700美元,即一座500 MW电厂需耗资13.5亿美元。

因此,仅替换现有热电厂的资本成本(甚至还未计入实现正股本回报的需要),若采用新的天然气联合循环发电机组,也约为继续让旧化石燃料电厂运行几年所需年度成本的30倍(2700美元/89美元)。即使决定新建,美国公用事业公司NextEra Energy首席执行官John Ketchum表示,公司要到2032年才能让新的燃气热电容量投入运行。关键高压电气设备(如变压器)的交付周期可能长达五年。

推迟热电厂关停,也能避免市场规划者和运营者作出仓促且受政治动机驱使的决定。如果认定新建燃气发电是主要替代方案,就可能锁定新一代化石燃料基础设施及其相关生命周期排放,再延续50年。将一座(利用率较低的)燃煤电厂退役时间推迟10年,则能为新兴技术快速扩大规模留出窗口期。这有助于最终实现低碳能源转型,并在过渡期间最大限度地保障电价可负担性。

除了推迟退役,更高效地利用现有输电网络,对于避免消费者承担不必要的电网扩建成本至关重要。澳大利亚以及美国得克萨斯州和加利福尼亚州已部署大量可即时响应的电网级电池储能,优化现有输电基础设施的运行。这些资产还在过渡季节停运率较高的时段,为化石燃料热电厂机群提供可靠且关键的备用支持。

将更高效利用老旧资产与分布式部署灵活的需求响应技术相结合,以优化输电潮流,可让市场运营者快速、轻松地释放大量闲置电网容量。世界各地面临的最大障碍,是缺乏监管激励和基于利润的激励。这类激励可以促使电网运营者和公用事业公司更高效地利用现有资产,而不是只有新建设备才能获得回报。

推迟关闭化石燃料电厂为何合理

与其不惜一切代价争相关闭老旧化石燃料电厂,不如考虑推迟退役,让它们继续并网运行,在极端事件期间主要作为有限使用的发电资源。在电力需求快速增长、建设成本不断飙升之际,这种策略更具成本效益,有助于应对日益突出的可靠性问题。

或许更重要的是,暂停热电厂关停能为市场运营者、政策机构和政界人士争取时间,让他们观察当前人工智能热潮最终会带来多大幅度的电力需求增长。他们可以利用这段时间制定市场规则和接入途径,推动部署最新技术和最具成本效益的解决方案。

全球协力提高数十年前建成的发电厂和输电线路的利用效率,有助于避免不必要且很快过时的基础设施出现代价高昂的过度建设,迎接这一战略上至关重要的电力供应增长新时代。

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