黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放核算及趨勢淺析

郭文棟，梁雪石，鄭福云，魏延軍，聶 晶，喬 磊，劉曉佳

（黑龍江省科學(xué)院自然與生態(tài)研究所

0 引言

減少溫室氣體排放，以應(yīng)對氣候變化造成的各種問題，已經(jīng)成為全球各個國家的共識。中國作為目前世界上碳排放量最大的國家，一直以積極主動的態(tài)度開展溫室氣體減排工作，并不斷提高國家減排目標(biāo)，努力推動碳交易市場的建設(shè)。2011年，中國啟動了全國7個省市的試點碳交易市場建設(shè)，經(jīng)過多年的運行，7個省市碳交易市場試點逐漸成熟和完善。2017年12月，國家發(fā)改委正式印發(fā)了《全國碳排放權(quán)交易市場建設(shè)方案（發(fā)電行業(yè)）》的通知，要求全國的發(fā)電企業(yè)進入碳排放權(quán)交易市場進行交易，至此，中國全國碳交易市場建設(shè)正式拉開了序幕。2020年12月31日，生態(tài)環(huán)境部正式公布了《碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》，中國全國碳交易市場正式走上舞臺，而作為首批參與市場的發(fā)電行業(yè)如何應(yīng)對碳交易市場的沖擊，成為研究的重點。

1 黑龍江省火力發(fā)電建設(shè)的必要性

1.1 清潔能源發(fā)展受限

1.1.1 風(fēng)力發(fā)電。近年來，黑龍江省風(fēng)電發(fā)展較為迅速，建設(shè)規(guī)模甚至已經(jīng)步入全國前列，但黑龍江省屬于高寒地區(qū)，每年有近5個月的時間溫度在-20℃以下，嚴(yán)寒的天氣對風(fēng)電的運行影響較大，落雪、雨夾雪等天氣對風(fēng)電運行的安全也造成較大影響。因此，黑龍江省并不適合全年運行風(fēng)電。

1.1.2 水力發(fā)電。水電建設(shè)對河流和地勢的要求較高，黑龍江省地勢平坦，沒有大的落差水位和高山瀑布，全省水資源總量雖然很豐富，但河流徑流量相對較小，因此也不適合開發(fā)大規(guī)模的水電站。

1.1.3 光伏發(fā)電。光伏發(fā)電主要是依靠太陽光發(fā)電，黑龍江省冬季日照時間短，溫度低，常伴隨有大風(fēng)和暴雪天氣，對光伏設(shè)備影響較大，且黑龍江省是國家重要的糧食生產(chǎn)基地和生態(tài)保障屏障，可大規(guī)模開發(fā)光伏發(fā)電的區(qū)域較少，因此光伏發(fā)電在黑龍江省也不宜大規(guī)模開展。

1.1.4 核電。我國核電雖然安全性高，發(fā)電量也高于火力發(fā)電，但核電運行需要大量水源散熱，因此我國核電站多建設(shè)在沿海城鎮(zhèn)，黑龍江省是內(nèi)陸城市，水流平緩，雖然也可建設(shè)，但一旦發(fā)生安全事故，后果不可想象。因此核電在黑龍江省也不宜建設(shè)。

1.2 煤炭優(yōu)勢

黑龍江省坐擁雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河四大“煤城”，煤炭資源豐富，2018年黑龍江省可探明煤炭以5 975萬噸儲量排在全國第十位，而且黑龍江省煤炭熱值較高，很適合火力發(fā)電的需要。黑龍江省目前建設(shè)了多個坑口電站，節(jié)省了煤炭運輸?shù)馁M用，其發(fā)電成本在全國處于較低的水平。

1.3 地理優(yōu)勢

黑龍江省是我國最北的省份，國內(nèi)與內(nèi)蒙古地區(qū)相鄰，內(nèi)蒙古地區(qū)是我國煤炭產(chǎn)量第二位的省份，購買煤炭，運輸成本也較低。此外黑龍江省還與俄羅斯毗鄰，俄羅斯煤炭資源豐富，價格低，即使從俄羅斯進口和運輸煤炭，發(fā)電成本也相對較低。

1.4 戰(zhàn)略布局需要

按照國家經(jīng)濟發(fā)展布局，京津冀地區(qū)雖然地處內(nèi)陸，但北京是中國的首都，吸引輻射帶動能力強，使得區(qū)域內(nèi)人口多且密集，城市發(fā)展迅速，工業(yè)發(fā)展和人民生產(chǎn)生活都需要一定的電力。2010年后多年京津冀地區(qū)的電力一直由黑龍江省直供，近幾年京津冀地區(qū)一旦缺電，都是由吉林和遼寧兩省供電，然后黑龍江省再補電給二省[1]，隨著京津冀地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展越來越快，對電力資源的需求也越來越多，這給黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)帶來了不小的壓力，要保證生產(chǎn)生活不受影響，只有建設(shè)一定數(shù)量的發(fā)電廠機組，才能有效緩解戰(zhàn)略布局中的電力需求問題。

2 黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)能源消費分析

2.1 能源消費種類狀況

筆者對2010—2019年黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)能源消費種類和消費量進行了匯總分析，扣除掉有爭議的和消費量極小的能源種類，得到黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)能源消費種類共15種，其中原煤是火力發(fā)電企業(yè)能源消費量最大的能源品種。

2.2 能源消費量狀況

分析結(jié)果表明，火力發(fā)電企業(yè)能源消耗中消費較多的是原煤、其他洗煤、煤矸石、煉廠干氣和天然氣，其中原煤消費總體呈波浪上升趨勢，消費量從2010年的3 865.59萬噸增加到2019年的峰值4 385.19萬噸；其他洗煤近年來較為平穩(wěn)，基本保持在110萬噸左右；煤矸石消費經(jīng)過2012—2014年3年的上漲后，逐漸趨于穩(wěn)定；煉廠干氣消費截至2018年除2015年外，與2010年相比都處于增長趨勢，2019年下降明顯，已低于2010年消費量；天然氣消費相對較為平穩(wěn)，基本維持在1.3億立方米左右（表1）。

表1 2010—2019年黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)能源消費（單位：萬噸、億立方米、兆焦）

3 黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算

3.1 核算方法

此次核算只核算了發(fā)電企業(yè)于企業(yè)邊界內(nèi)，化石燃料燃燒的二氧化碳排放，對于脫硫過程的二氧化碳排放未進行統(tǒng)計。具體計算公式如下：

式中，EC代表能源消耗產(chǎn)生的二氧化碳排放量（噸）；Fi代表第i種能源的消耗量（噸，103標(biāo)準(zhǔn)立方米）；NCi代表第i種能源的平均低位發(fā)熱值（千焦/千克，千焦/標(biāo)準(zhǔn)立方米）；CCi代表第i種能源的單位熱值含碳量（噸碳/太焦）；COi代表第i種能源的碳氧化率（%）；i代表能源消費的種類。

3.2 活動水平數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)的確定

3.2.1 燃料消耗量。本文燃料消費量選取自中國能源統(tǒng)計年鑒中2010—2019年的黑龍江省能源消費實物量，以及《黑龍江省統(tǒng)計年鑒》（2010—2019年）能源統(tǒng)計部分。

3.2.2 其他參數(shù)。各種能源的平均低位發(fā)熱值、單位熱值含碳量、碳氧化率主要參考《中國發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》[2]和《工業(yè)其他行業(yè)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》[3]中提供的“常用化石燃料相關(guān)參數(shù)缺省值”，具體見表2。

表2 各種能源相關(guān)參數(shù)缺省值

3.3 核算結(jié)果分析

3.3.1 黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放總量。根據(jù)上面所述的公式，本文對2010—2019年黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放量進行了核算，結(jié)果如圖1所示。可以看出，2010—2019年黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放總量總體呈上升趨勢，2019年達到10年間的峰值，與初始年2010年相比，二氧化碳排放總量提高了34.21%，與2018年相比，增加了19.62%，與峰谷時的2013年相比，增幅達到了56.78%。

圖1 2010—2019年黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放總量

3.3.2 各種能源消費二氧化碳排放量。黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)能源消耗共計有15種，本文對各種能源消耗排放二氧化碳量進行核算和分析，結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯?，煤炭等化石能源是黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放的主體，原煤二氧化碳排放的比重正逐年降低，與其對應(yīng)的是其他能源二氧化碳排放量呈逐年增加的趨勢，且所占的比重也在逐年增加；煤矸石二氧化碳排放量近幾年已趨于穩(wěn)定，其他洗煤二氧化碳排放量近年來有上升趨勢，但二者在二氧化碳排放總量中的比重在逐漸降低。

圖2 主要能源消耗二氧化碳排放量對比

主要氣體能源二氧化碳排放量整體呈波浪形變化趨勢，但就單種能源消費，二氧化碳排放量并無一定的規(guī)律。高爐煤氣2018年二氧化碳排放量最高，達到了215.14萬噸，但在10年中，有4年消費量為0，轉(zhuǎn)爐煤氣則有5年消費量為0。主要氣體中消費量比較穩(wěn)定的是天然氣、焦?fàn)t煤氣和煉廠干氣，這三種能源二氧化碳排放總量近幾年呈現(xiàn)出比較穩(wěn)定的趨勢，見圖3。

圖3 主要氣體能源二氧化碳排放量對比

3.3.3 二氧化碳排放量與發(fā)電量。為明確發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放效率，本文將年度二氧化碳排放量與發(fā)電量進行了對比，結(jié)果如圖4所示。

圖4 能源消耗二氧化碳排放總量與發(fā)電量

可以看出二氧化碳排放量與發(fā)電量的變化趨勢基本一致，其中2013年的二氧化碳排放效率最高，2019年排放效率最低，值得注意的是，近3年來，二氧化碳排放效率一直呈降低的趨勢，企業(yè)應(yīng)有一定的重視。

4 結(jié)論和建議

基于黑龍江省的實際情況，取消火力發(fā)電企業(yè)或大幅度削減火力發(fā)電企業(yè)是不可行的，從當(dāng)前看，保留一定數(shù)量的火力發(fā)電企業(yè)還是非常必要的。

黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)二氧化碳排放總量總體呈上升趨勢，但原煤排放比重呈下降趨勢，每千瓦時電力的二氧化碳排放量則呈上升趨勢，如何在降低能源消耗的基礎(chǔ)上，提高發(fā)電效率，是黑龍江省火力發(fā)電企業(yè)急需解決的問題。技術(shù)革新和突破是比較有效的方法，但一些技術(shù)的革新和改造需要的資金較高，這導(dǎo)致大部分企業(yè)積極性并不高，如政府能對企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)改造給予補貼或其他減免獎勵政策，相信會有良好的成效。

同時積極發(fā)展生物質(zhì)能等可再生能源利用和開發(fā)，利用可再生能源進行發(fā)電，以緩解火力發(fā)電企業(yè)壓力。