绿色低碳能源转型已经成为全球共识，从全球范围来看，目前已有超过130个国家和地区提出了“零碳”或碳中和的气候目标，BP等能源巨头也纷纷发布企业碳中和路线图。2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话时提出，中国将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，为我国中长期能源发展指明了方向。2021年3月，国家主席习近平在中央财经委员会第九次会议上进一步强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，其中“十四五”“十五五”是碳达峰的关键期和窗口期，要构建以新能源为主体的新型电力系统。构建以新能源为主体的新型电力系统涉及发输配售用协同创新，将重塑我国能源电力产业结构。目前我国火电仍是单一最大发电类型，煤电在新型电力系统中仍需发挥重要作用，因此需要从碳达峰、碳中和的大局，系统性思考火电，特别是煤电在新型电力系统中的作用和意义。
目前火电仍是我国电力的基础，特别是煤电。从“十三五”新增装机看，火电装机仍保持增长，年均新增超过4000万千瓦，总量已达到12.5亿千瓦；从电源装机结构看，煤电装机占比在50%左右，发电量占比在60%以上，并且还有相当数量的装机处于建设与规划中；从电源利用情况看，全国煤电机组整体利用率偏低，仍处于电量过剩状态，2019年全国31个省市中，火电利用小时数高于4293小时的有14个，高于5000小时的仅有2个；2020年煤电收益所有提升，但在煤价和电价双重挤压下，亏损面仍在50%左右；从电源投资年限看，煤电的容量加权平均年龄约14岁，相比较30～60年的技术寿命，可以说还在青壮年时期；从电源规划布局看，为支持“十四五”“十五五”新能源发展，华中、“三北”等地还需要适度布局若干火电为新能源提供支撑；从碳达峰和碳中和看，能源电力系统需要在未来40年或者更短时间逐步退出约11亿千瓦煤电装机，需从构建以新能源为主体的新型电力系统中的角度，合理把握煤电退出节奏。
从碳达峰和碳中和看煤电发展趋势
“十四五”“十五五”是可再生能源进入增量替代阶段，但“存量替代”仍不具备现实可行性。“十三五”期间我国能源需求年均增速3.1%左右，低于“十二五”的3.6%和“十一五”的6.7%，但呈现上行趋势。总体来看，2013年以来，我国经济进入高质量发展阶段，经济增长和化石能源消费增长逐步脱钩，经济增长对能源投入的依赖程度有较大幅度下降，两者呈现“相对脱钩”关系，但仍呈现同比正向增长。其中，2013年煤炭消费达到高点；2013～2016年化石能源需求保持平稳，新增能源需求主要由核电、可再生能源提供；2017～2018年，煤炭需求企稳回升，化石能源需求开始增长，核电、可再生能源增长无法满足新增能源需求，近两年缺口有扩大趋势。高质量发展不代表能源需求下降，经济增长与化石能源消费增长同步正向增长仍将持续，未来一段时间化石能源和非化石能源仍是新增能源需求的重要来源，2030年前我国平均能源消费弹性系数可控制在0.3～0.4之间，需要逐步提高非化石能源增量替代比重（见图1、图2）。
碳达峰、碳中和目标下我国各能源类型达峰分析及预测。2019年我国人均GDP突破1万美元，未来10～15年全国各区域将逐步进入后工业化社会，全国能源消费逐步进入“总量增加，增速下降”的减速增长阶段。根据预测，我国完全有可能实现到“十四五”末达到现行的高收入国家标准、到2035年实现经济总量或人均收入翻一番，人均GDP超过2万美元。充分考虑节能降耗在碳达峰、碳中和中的作用，假定2060年我国单位GDP能耗由2019年的4.1吨标准煤/万美元下降到1.0吨标准煤/万美元，基本达到目前德国、日本的水平，在GDP实现5.5倍增长的情况下，一次能源消耗总量维持在2017年水平。未来10～15年是我国能源转型的关键时期，预计我国煤炭消费“十四五”进入峰值平台期，石油消费在2025年左右达峰，天然气消费仍处于快速增长期，工业燃料、城市燃气、发电用气呈现“三足鼎立”局面,LNG将成为主要增量来源，预计在2040年左右达峰；化石能源需求预计2025年达峰，峰值约为43亿吨标煤；一次能源需求量在2035年左右达峰，峰值在58亿吨标准煤左右；2035年前后电力需求进入增长饱和阶段，增速逐步低于1%；风光等可再生能源持续保持增长，2030年前后风光可再生能源装机超过火电，逐步成为最大能源主体类型（见图3～图5）。
煤电预计2025年达峰后逐步退出，随着储能、电动汽车等逐步成为电力系统灵活性资源主体，2035年煤电进入加速退出期。根据国际能源署研究，当可再生能源渗透率超过15%，电力系统灵活性运行成为首要关键问题；当超过25%，电力系统整体稳定性意义重大，需要系统整体具备抗干扰能力。2019年我国风光可再生能源发电量接近9%，个别省份已超过15%，随着可再生能源进入更快速发展阶段，“十四五”“十五五”期间新型电力系统需要大量灵活性资源作为支撑。根据预测，“十四五”“十五五”储能仍处于成本下降周期中，预计2030年用于大规模储能系统的锂离子电池成本有望较现阶段进一步下降50%以上，逐步具备大规模商业化推广价值，抽蓄、调峰气电、储能、光热及需求响应逐步成为电力系统灵活性运行的资源主体，火电将加速退出。火电在2035年之前仍是电力系统的重要支撑，但在电力系统中的地位和作用将发生重大转变，需要通过技术改造适应能源转型大趋势。
