關(guān)于高寒地區(qū)火力發(fā)電的必要性的探討

徐中山

（華電能源哈爾濱第三發(fā)電廠，哈爾濱 150000）

改革開放以來，我國可再生能源發(fā)電行業(yè)突飛猛進(jìn)，每年建設(shè)投產(chǎn)的環(huán)保發(fā)電數(shù)量都居世界首位，碳達(dá)峰和碳中和指標(biāo)每年都優(yōu)于前一年，這也證明了我國在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中更注重綠色發(fā)展。大力發(fā)展環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)，通過節(jié)能減排的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然和諧共生，這就是十八大以來提出的綠色發(fā)展理念，是造福子孫后代、利國利民、可持續(xù)發(fā)展的正確道路。

一、我國綠色環(huán)保發(fā)電行業(yè)發(fā)展和布局現(xiàn)狀

（一）綠色環(huán)保發(fā)電發(fā)展迅猛，成效顯著

綠色環(huán)保發(fā)電包含光伏、風(fēng)力、水力發(fā)電等。我國自主研發(fā)的華龍一號(hào)核電機(jī)組現(xiàn)在已遍布東南沿海，福建在建的六臺(tái)百萬級(jí)千瓦級(jí)核電機(jī)組屬于華龍一號(hào)三代技術(shù)，這標(biāo)志著我國核電技術(shù)領(lǐng)域在世界上已名列前茅。水力發(fā)電，在我國西南、華中等地區(qū)共有上百座水力發(fā)電廠，尤其以三峽、白鶴灘和烏東德水力發(fā)電最為亮眼，在建過程中突破世界各大難題，克服種種困難，建設(shè)好的水力發(fā)電不僅滿足大部分華東地區(qū)的用電需求，對(duì)當(dāng)?shù)厮\(yùn)船運(yùn)、農(nóng)業(yè)灌溉、防汛抗旱等都起到了很大的促進(jìn)作用。光伏發(fā)電主要在西北寧夏、新疆等地區(qū)最為突出，那里日照時(shí)間長，平地多而少雜草，可以最大效率地吸收太陽能發(fā)電。近些年，我國光伏產(chǎn)業(yè)在建數(shù)量在全世界發(fā)展建設(shè)排名第一。風(fēng)力發(fā)電多建在高山、凸起的平原或者海上，在近幾年綠色發(fā)電中也起到?jīng)Q定性作用。

（二）高寒地區(qū)（東北）綠色環(huán)保發(fā)電使用受限

東北地區(qū)也有綠色環(huán)保發(fā)電，如風(fēng)電、水電、光伏等，但從地理位置、氣候條件等情況來看，綠色環(huán)保發(fā)電受到一定限制，建成后投產(chǎn)使用效率不高。從風(fēng)電來看，內(nèi)蒙古和黑龍江在風(fēng)電方面發(fā)展比較靠前，其投建規(guī)?？膳旁谌珖傲?，但內(nèi)蒙古及東北地區(qū)屬于高寒地區(qū)，以蒙東及黑龍江地區(qū)最為嚴(yán)寒，每年在11月中旬至次年4月中旬有5個(gè)月時(shí)間氣溫在-20攝氏度以下，嚴(yán)寒天氣下影響風(fēng)電運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)在此天氣中風(fēng)電運(yùn)行也會(huì)擔(dān)負(fù)極大的安全風(fēng)險(xiǎn)，故嚴(yán)寒地區(qū)不適合全年風(fēng)電。從水電來看，因?yàn)闁|北地區(qū)地勢平坦，沒有縱深溝壑、高山瀑布，河流水流量很小，所以沒有建設(shè)像三峽到烏東德那樣大規(guī)模水電站的優(yōu)越地理?xiàng)l件。光伏發(fā)電是以太陽光和白天光直照而生出的清潔能源發(fā)電的，黑龍江地區(qū)從11月初冬季至次年3月中旬，白天時(shí)間為8～9小時(shí)，其余時(shí)間全部為黑天，日照時(shí)間短，而在新疆和寧夏的光伏發(fā)電的地區(qū)，平均日照時(shí)間近16小時(shí)，可利用日照時(shí)數(shù)在1400小時(shí)以上，而黑龍江地區(qū)可利用日照時(shí)數(shù)在1100小時(shí)以上。另外，光伏設(shè)備在寒冷天氣環(huán)境下發(fā)電量會(huì)不足，同時(shí)需要及時(shí)清雪。在黑龍江地區(qū)，以2021年為例，平原開闊地帶最低氣溫可達(dá)-40～-30攝氏度的日期連續(xù)70天，經(jīng)常伴有大雪及暴雪，因此光伏設(shè)備在黑龍江地區(qū)使用嚴(yán)重受限，日照時(shí)間短，并且前期投入成本大。核電，從發(fā)電量來看，遠(yuǎn)高于火力發(fā)電，我國成型的核電設(shè)備穩(wěn)定性能好、安全性高，但需要大量水源來排除余熱，所以我國核電站多建在沿海城鎮(zhèn)，而東北城市多是淡水資源的內(nèi)陸城市，沿海城鎮(zhèn)將海水淡化進(jìn)行循環(huán)水冷卻和生活水使用，若建在東北內(nèi)陸城市，會(huì)耗費(fèi)一定的淡水資源，并且如發(fā)生安全事故，應(yīng)急設(shè)施主要會(huì)因水源缺乏而延誤工作。

二、我國高寒地區(qū)火力發(fā)電的必要性（以黑龍江為例）

（一）地理位置與能源優(yōu)勢

（1）2021年11月19日，黑龍江 省交投下屬礦業(yè)公司勘察綏濱地區(qū)，初步探明煤炭儲(chǔ)量超9億噸。黑龍江是煤炭大省，2018年，其煤炭儲(chǔ)量在全國排在第十位（5975萬噸），并且煤炭質(zhì)量在全國屬于中上等，多是熱值較高的地煤。在煤炭所在地建設(shè)的火力發(fā)電廠叫坑口電廠，不僅可以減少煤炭運(yùn)費(fèi)，還可以與附近煤礦簽署戰(zhàn)略性合作，不會(huì)因?yàn)槊簝r(jià)漲幅或暫時(shí)缺乏而影響電廠原材料成本上升。例如，大唐七臺(tái)河發(fā)電廠4臺(tái)共計(jì)190萬千瓦發(fā)電機(jī)組，平均每天約200輛貨車（約6000噸）進(jìn)行運(yùn)煤，高于鐵路（1列4200噸）運(yùn)輸煤量（公路運(yùn)輸成本費(fèi)用低于鐵路運(yùn)輸成本費(fèi)用），其發(fā)電成本可控制在較低水平，節(jié)省運(yùn)輸途中不必要的過程，大大節(jié)約運(yùn)費(fèi)。

（2）不能直接在煤炭所在地建設(shè)的火力發(fā)電廠，可以選擇性以招標(biāo)方式在省內(nèi)其他地區(qū)或者鄰省內(nèi)蒙古地區(qū)（全國煤炭產(chǎn)量第二位）及鄰國俄羅斯進(jìn)口煤炭。因地緣優(yōu)勢和能源優(yōu)勢，黑龍江建設(shè)火力發(fā)電廠原料來源有多種選擇，價(jià)格及成本自然會(huì)控制住。

黑龍江是我國毗鄰俄羅斯的邊境大省，2022年是中俄直流聯(lián)網(wǎng)500千伏黑河背靠背換流站實(shí)現(xiàn)連續(xù)安全運(yùn)行10周年，該換流站近10年輸送俄電256.219億千瓦時(shí)，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤315.15萬噸。俄羅斯煤炭資源豐富，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷提升，用電量也在逐年遞增，故俄羅斯給中國東北地區(qū)黑龍江和遼寧發(fā)電量也在增加。俄羅斯現(xiàn)在是中國第一大電力進(jìn)口來源國。中國國土面積大，各區(qū)域間跨度大，各區(qū)域發(fā)電成本不同，電源結(jié)構(gòu)和電力資源布局不均。中國的偏遠(yuǎn)地帶由于運(yùn)輸路程遠(yuǎn)，電力損耗較大，運(yùn)輸成本高，而俄羅斯電能資源豐富，并且靠近我國東北地區(qū)的俄羅斯東南部不是俄羅斯經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的集中地區(qū)，導(dǎo)致電力過剩，出口給中國，完全可以達(dá)到雙贏的目的。

（二）氣候條件

黑龍江省氣候?qū)儆诤疁貛c溫帶大陸性季風(fēng)氣候，是中國緯度最高的省份，氣候地域性差異大。與全國其他地區(qū)相比，冬季時(shí)間漫長，日照時(shí)間短，風(fēng)力、光伏等綠色環(huán)保發(fā)電不能全年連續(xù)供給，建設(shè)環(huán)保電廠的地點(diǎn)多為偏遠(yuǎn)空曠地帶，天氣溫度會(huì)更低，綠色環(huán)保發(fā)電更不具優(yōu)勢。

（三）國內(nèi)戰(zhàn)略角度

隨著改革開放深入開展，黑龍江省在2010年后多年直供給京津冀地區(qū)發(fā)電，后又多年給遼寧省、吉林省供電，這是國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略布局。京津冀開發(fā)區(qū)在華北是國家重要開發(fā)區(qū)域，其中北京又是祖國首都，但缺淡水資源，因此發(fā)展工業(yè)會(huì)受限，國家進(jìn)行南水北調(diào)工程解決了水源的困境。電力資源必須在就近地區(qū)進(jìn)行“發(fā)電，送點(diǎn)”，東北地區(qū)派上用場，在近幾年京津冀地區(qū)缺電時(shí)，都是由遼寧省和吉林省進(jìn)行供電，然后由黑龍江省給遼寧省和吉林省進(jìn)行補(bǔ)充供電，這也叫“梯次配置，合理調(diào)度”，大大緩解了京津冀地區(qū)用電短缺問題，但是給東北地區(qū)發(fā)電量、用電量帶來了危機(jī)。由于京津冀地區(qū)是內(nèi)陸地區(qū)，發(fā)電成本高，但城市發(fā)展快，居民多，工業(yè)企業(yè)及其他行業(yè)用電量都很大，以后會(huì)經(jīng)?？缡∵M(jìn)行發(fā)電。按照國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局，各省份怎樣能夠給本地區(qū)充分供上電的同時(shí)還能跨地區(qū)進(jìn)行長時(shí)間、大容量發(fā)電，是個(gè)亟待研究的問題。尤其是黑龍江，屬于發(fā)電“末梢”，要保證本地區(qū)居民及生產(chǎn)能夠有效運(yùn)行，不受限制，那么根據(jù)氣候條件和地理位置來看，只有結(jié)合本省本地區(qū)地理位置和資源優(yōu)勢擴(kuò)大電力行業(yè)規(guī)模，建設(shè)大的發(fā)電廠機(jī)組，才能有效緩解發(fā)電問題。

（四）從國際戰(zhàn)略角度出發(fā)

從國家發(fā)展的戰(zhàn)略角度看，發(fā)展電力資源是重中之重。我國是發(fā)展中大國，目前我國每年用電量還在以7%～10%的速度增長。2021年全年用電量與2020年全年用電量相比，增長10.2%，剛才提到黑龍江不但要給本地區(qū)供電，還要跨省供電，對(duì)于這個(gè)“末梢”的省份區(qū)域要緩解發(fā)電量的生產(chǎn)需要多想辦法。黨的十八大以來，國家提倡“創(chuàng)新發(fā)展，自主開發(fā)”，將研創(chuàng)科技盡快投入生產(chǎn)，進(jìn)入市場。在現(xiàn)今國際社會(huì)復(fù)雜多變的情況下，我國在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，前提是必須要保住民生，其中糧食安全和能源安全就是民生的基本要求。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，中國人的飯碗任何時(shí)候都要牢牢端在自己手中，無論何時(shí)，我們都應(yīng)掌握發(fā)展和安全的主動(dòng)權(quán)，所以盡管黑龍江有進(jìn)口能源的地理優(yōu)勢，在電力發(fā)展上還是應(yīng)通過自身建設(shè)，擴(kuò)大發(fā)電行業(yè)。

三、利用地理優(yōu)勢，建設(shè)綜合性發(fā)電廠，是高寒地區(qū)電力發(fā)展的方向

（1）進(jìn)入21世紀(jì)后，我國人民生活水平不斷提高，5G、新能源燃?xì)夂碗妱?dòng)汽車大力發(fā)展，隨著科技的日新月異，在新能源發(fā)電領(lǐng)域，我國走在了世界前端。

從前的火力發(fā)電機(jī)組容量小、占地面積大，從煤炭產(chǎn)品進(jìn)廠到發(fā)電后一直都在造成污染，而且發(fā)電后要選一塊地址進(jìn)行粉煤灰傾倒，這樣的設(shè)備及生產(chǎn)流程2010年之前北方地區(qū)仍然在這樣做。但現(xiàn)在的火力發(fā)電機(jī)組與之前形成很大反差，并且設(shè)備的穩(wěn)定性、精準(zhǔn)度也較從前強(qiáng)得多，逐漸改善污染和碳排放。從2000年至2015年，發(fā)電系統(tǒng)一分為五，在黑龍江省哈爾濱市及哈爾濱市周邊建設(shè)很多火力發(fā)電廠和環(huán)保電廠，中國大唐集團(tuán)有限公司及國家電力投資集團(tuán)有限公司也在哈爾濱建設(shè)自己的大型火力發(fā)電廠，哈爾濱周邊還有中國華能集團(tuán)有限公司的環(huán)保風(fēng)電站、生物質(zhì)發(fā)電廠等，但這都是2015年以前建設(shè)投產(chǎn)發(fā)電的電廠、電站，2015年以后，哈爾濱熱電廠新投入一臺(tái)30萬千瓦機(jī)組，可以生產(chǎn)國家大力提倡的清潔電能源。

在黑龍江地區(qū)發(fā)展火力發(fā)電，有一個(gè)優(yōu)越條件就是，在全國同行業(yè)領(lǐng)先的制造機(jī)、爐、電的哈爾濱電氣集團(tuán)有限公司就在黑龍江省哈爾濱市，其在20世紀(jì)70年代至80年代生產(chǎn)的20萬機(jī)組穩(wěn)定性居全國最高，達(dá)到14 400小時(shí)，現(xiàn)在已突破34 512小時(shí)，技術(shù)更成熟，設(shè)備更穩(wěn)定。選擇哈爾濱電氣集團(tuán)有限公司還有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，本土化的設(shè)備運(yùn)行，廠家對(duì)于設(shè)備生產(chǎn)安全穩(wěn)定性技術(shù)會(huì)更成熟。第二，在省內(nèi)安裝運(yùn)輸設(shè)備，方便且節(jié)省運(yùn)費(fèi)。第三，在設(shè)備改造、維修、維護(hù)時(shí)，與廠家進(jìn)行溝通聯(lián)系更便捷。

（2）新的機(jī)電設(shè)備能提高火力發(fā)電的效能，并向減少碳排放和碳中和的目標(biāo)邁進(jìn)。東北地區(qū)屬于寒冷地帶，并且四季溫差大，冬季時(shí)間長，居民和企業(yè)不僅要用電，還要供熱，能夠保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行并且全年發(fā)電，同時(shí)定期給居民和企業(yè)供熱的，主力還是火力發(fā)電設(shè)備。但目前對(duì)黑龍江省發(fā)電單位來說，投入新的火力發(fā)電設(shè)備是一個(gè)空白期，2015年以后，也只有哈爾濱熱電廠新投入一臺(tái)30萬千瓦機(jī)組，不論從設(shè)備更新還是從環(huán)保和綠色發(fā)展發(fā)電業(yè)來說，這個(gè)空白期都不宜過長。黑龍江省是農(nóng)業(yè)大省和重工業(yè)大省，應(yīng)該盡快周期性建設(shè)投產(chǎn)火力發(fā)電機(jī)組，使新老機(jī)組有效銜接，根據(jù)地區(qū)市場長遠(yuǎn)戰(zhàn)略規(guī)劃做出增容機(jī)組計(jì)劃。

（3）經(jīng)過各種因素的綜合，火力發(fā)電仍是黑龍江的首選，但伴隨著全球經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，世界人口持續(xù)增長，能源的需求對(duì)于每一個(gè)國家都至關(guān)重要，世界各國都在爭搶有限的化石資源。所以，將綠色環(huán)保發(fā)電和能源發(fā)電緊密結(jié)合起來，才是達(dá)到發(fā)電行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的最佳方式。

探索可再生、分布廣、綠色的新型能源將成為世界各國能源利用研究的主要方向。相比其他幾種方式（光伏發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等），發(fā)展較早且技術(shù)相對(duì)成熟的風(fēng)力發(fā)電的商業(yè)前景更被大家看好，因此風(fēng)力發(fā)電成為新型能源發(fā)展中最重要的方向。風(fēng)能作為一種新型能源，有清潔、安全、可再生的特點(diǎn)。風(fēng)力發(fā)電與一些傳統(tǒng)發(fā)電形式相比，在運(yùn)行過程中沒有空氣污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響非常小。利用風(fēng)能建設(shè)風(fēng)電場是符合當(dāng)前我國的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整及環(huán)保節(jié)能政策的，對(duì)自然環(huán)境的改善有很大的積極作用。從資源來看，在冬季漫長的東北地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電也是比較適合的。

中國對(duì)于風(fēng)電技術(shù)的研究起源于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過30多年的發(fā)展后建立了中國可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)，一直到90年代，電力部門在全國各個(gè)風(fēng)能豐富的地區(qū)大規(guī)模興建風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目。目前，至2020年達(dá)到1.6億千瓦。受國際大環(huán)境影響，我國大型風(fēng)電企業(yè)也在向裝備大型化邁進(jìn)。例如：新疆金風(fēng)科技股份有限公司研制的2.5 MW和3.0 MW的風(fēng)電機(jī)組已在國內(nèi)多個(gè)工程中開始運(yùn)行；華銳風(fēng)電科技股份有限公司研制的3 MW海上風(fēng)電機(jī)組已在上海東海大橋海上風(fēng)電場并網(wǎng)發(fā)電。

為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)必須轉(zhuǎn)變，新能源的發(fā)展是“十二五”期間的重要發(fā)展方向。風(fēng)力發(fā)電在東北雖不能全年發(fā)電，但是可在其他季節(jié)與火力發(fā)電形成優(yōu)勢互補(bǔ)，兩種發(fā)電模式結(jié)合會(huì)有降低雙碳、減少成本的作用，而且風(fēng)力發(fā)電可以在冬季停機(jī)時(shí)進(jìn)行全面維修，以便在發(fā)電期更安全有效。另外，風(fēng)力發(fā)電在黑龍江實(shí)施的可能性還有以下幾點(diǎn)：第一，風(fēng)力發(fā)電器材多為鋼結(jié)構(gòu)材料，耐低溫。第二，與光伏原材料相比，風(fēng)力發(fā)電材料成本相對(duì)較低。第三，若東北地區(qū)建設(shè)風(fēng)力發(fā)電站，多在高山和陸地上，除了氣溫因素，山洪、暴雨、雷暴因素與南方地區(qū)相比會(huì)相對(duì)較少。第四，風(fēng)電項(xiàng)目具有施工周期短、見效快的特點(diǎn)。

綜上所述，對(duì)于高寒地區(qū)，更適合采用火力發(fā)電廠來滿足本省及周邊省份的臨時(shí)用電需求?；鹆Πl(fā)電在未來一段時(shí)間仍將在東北高寒地區(qū)，尤其是在黑龍江省扮演重要角色，更好地服務(wù)于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)需求。當(dāng)然，如何利用新技術(shù)降低火力發(fā)電的碳排放，同時(shí)合理利用綠色發(fā)電，將風(fēng)力與火力發(fā)電共同建設(shè)，發(fā)揮出“保發(fā)展”和“降碳”兩方面的作用，是需要進(jìn)一步思考和挖掘的。