2020年4月200年来,煤炭一直为现代世界提供动力。它是工业革命的主要燃料,与水电一起,燃煤技术为世界带来了第一座发电厂。它在炼钢方面起到了至关重要的作用,钢铁是我们现代世界真正用来建造的主要材料之一。很难想象没有煤炭的工业文明会有怎样的发展。
但是它很脏。燃煤会向空气中释放氮氧化物、硫氧化物,甚至汞和铅。它还会产生大量的有毒火山灰,这可能会污染水道。也许最重要的是,从燃烧的角度来看,煤是碳最密集的发电来源之一。当你考虑到煤矿甲烷排放的因素时,煤炭的生命周期排放使其很可能是对气候最不利的化石燃料。
正因为如此,气候活动家的一个中心目标一直是减少煤炭使用,关闭燃煤发电厂,而最严肃的气候计划涉及在可行的情况下尽快完全淘汰发电中的煤炭。
但排放并不是煤炭的唯一问题。这种燃料已经不再是曾经的低成本电力的领头羊了。在美国等拥有页岩气储量的国家,天然气发电成本更低。在世界各地,太阳能和风能的成本不断下降,使它们成为比煤炭更便宜的电力形式。
随着燃煤电厂越来越无法在批发电力市场上竞争,它们的运行小时数已经下降,这意味着发电厂所有者的收入减少了。这导致了美国和欧洲在过去20年里一波又一波地关闭燃煤电厂。而随着冠状病毒大流行施加的经济限制导致全球电力需求下降,煤炭承受的压力更大;国际能源署发布的一份报告.。
然而,尽管经济前景黯淡,燃煤电厂仍在大量建设,全球煤炭船队的规模仍在继续增长。根据Carbon Tracker的一项分析,全球有500千兆瓦的新燃煤电厂-大约是美国整个电力车队装机容量的一半-要么正在建设中,要么正在规划中。
燃煤电厂的盈利危机并不新鲜。它不是来自煤炭本身,也不是用来将燃煤产生的热量转化为电力的技术。相反,煤炭面临的挑战是,其他技术已经改进,成本变得更低。
联合循环燃气技术,使用第二个涡轮机来收集第一个涡轮机的废热,已经显示出特别的改进。通用电气宣称其联合循环燃气工厂使用H级涡轮机的效率为62%,而即使是最先进的超超临界煤炭技术的效率也仍低于50%。
但天然气最大的优势是水平钻井和水力压裂技术的发展。这使得天然气生产商能够获得以前无法获得的页岩天然气矿藏,导致供应过剩。这意味着拥有页岩气储量的国家价格持续低迷,但也为全球液化天然气(LNG)市场释放了过剩天然气。
这种影响在美国尤为深刻。当天然气在2015年超过煤炭时,一个多世纪以来,煤炭一直是最大的发电来源。2019年,天然气发电量占美国总发电量的38%,而煤炭发电量仅为24%。
但煤炭面临的最大长期威胁来自太阳能和风能,在过去20年里,这两个行业的成本大幅下降。2009年下半年,BloombergNEF(BNEF)对全球陆上风电平均水平电力成本(LCOE)的估计为111美元/兆瓦时(MWh),海上风电甚至更高,为190美元/兆瓦时。对于2020年上半年,BNEF认为这些数字分别为44美元/兆瓦时和78美元/兆瓦时,这意味着成本下降了一半以上。
太阳能光伏(PV)的成本下降更是戏剧性的。在这里,成本从2009年下半年的347-362美元/兆瓦时(固定倾斜和跟踪系统)下降到2020年上半年的39-50美元/兆瓦时,这意味着成本不到2009年的七分之一。
咨询公司Lazard也发布了类似的数据,显示过去十年太阳能和风能的成本也出现了类似的大幅下降。但是,虽然太阳能、风能和天然气的成本已经下降,但煤炭保持了相对稳定。
在竞争激烈的电力批发市场,太阳能和风能吃煤当午餐。由于没有燃料成本,只有建造工厂的长期成本和最低限度的运营和维护,即使价格降至零,也没有理由不出售风能和太阳能发电厂的电力。对于必须支付燃料费的燃煤或燃气发电厂来说,情况并非如此,而且这种情况一直存在