关于高寒地区火力发电的必要性的探讨

徐中山

（华电能源哈尔滨第三发电厂，哈尔滨 150000）

改革开放以来，我国可再生能源发电行业突飞猛进，每年建设投产的环保发电数量都居世界首位，碳达峰和碳中和指标每年都优于前一年，这也证明了我国在经济建设中更注重绿色发展。大力发展环境友好型的产业，通过节能减排的技术措施实现经济发展与自然和谐共生，这就是十八大以来提出的绿色发展理念，是造福子孙后代、利国利民、可持续发展的正确道路。

一、我国绿色环保发电行业发展和布局现状

（一）绿色环保发电发展迅猛，成效显著

绿色环保发电包含光伏、风力、水力发电等。我国自主研发的华龙一号核电机组现在已遍布东南沿海，福建在建的六台百万级千瓦级核电机组属于华龙一号三代技术，这标志着我国核电技术领域在世界上已名列前茅。水力发电，在我国西南、华中等地区共有上百座水力发电厂，尤其以三峡、白鹤滩和乌东德水力发电最为亮眼，在建过程中突破世界各大难题，克服种种困难，建设好的水力发电不仅满足大部分华东地区的用电需求，对当地水运船运、农业灌溉、防汛抗旱等都起到了很大的促进作用。光伏发电主要在西北宁夏、新疆等地区最为突出，那里日照时间长，平地多而少杂草，可以最大效率地吸收太阳能发电。近些年，我国光伏产业在建数量在全世界发展建设排名第一。风力发电多建在高山、凸起的平原或者海上，在近几年绿色发电中也起到决定性作用。

（二）高寒地区（东北）绿色环保发电使用受限

东北地区也有绿色环保发电，如风电、水电、光伏等，但从地理位置、气候条件等情况来看，绿色环保发电受到一定限制，建成后投产使用效率不高。从风电来看，内蒙古和黑龙江在风电方面发展比较靠前，其投建规模可排在全国前列，但内蒙古及东北地区属于高寒地区，以蒙东及黑龙江地区最为严寒，每年在11月中旬至次年4月中旬有5个月时间气温在-20摄氏度以下，严寒天气下影响风电运行时间，同时在此天气中风电运行也会担负极大的安全风险，故严寒地区不适合全年风电。从水电来看，因为东北地区地势平坦，没有纵深沟壑、高山瀑布，河流水流量很小，所以没有建设像三峡到乌东德那样大规模水电站的优越地理条件。光伏发电是以太阳光和白天光直照而生出的清洁能源发电的，黑龙江地区从11月初冬季至次年3月中旬，白天时间为8～9小时，其余时间全部为黑天，日照时间短，而在新疆和宁夏的光伏发电的地区，平均日照时间近16小时，可利用日照时数在1400小时以上，而黑龙江地区可利用日照时数在1100小时以上。另外，光伏设备在寒冷天气环境下发电量会不足，同时需要及时清雪。在黑龙江地区，以2021年为例，平原开阔地带最低气温可达-40～-30摄氏度的日期连续70天，经常伴有大雪及暴雪，因此光伏设备在黑龙江地区使用严重受限，日照时间短，并且前期投入成本大。核电，从发电量来看，远高于火力发电，我国成型的核电设备稳定性能好、安全性高，但需要大量水源来排除余热，所以我国核电站多建在沿海城镇，而东北城市多是淡水资源的内陆城市，沿海城镇将海水淡化进行循环水冷却和生活水使用，若建在东北内陆城市，会耗费一定的淡水资源，并且如发生安全事故，应急设施主要会因水源缺乏而延误工作。

二、我国高寒地区火力发电的必要性（以黑龙江为例）

（一）地理位置与能源优势

（1）2021年11月19日，黑龙江 省交投下属矿业公司勘察绥滨地区，初步探明煤炭储量超9亿吨。黑龙江是煤炭大省，2018年，其煤炭储量在全国排在第十位（5975万吨），并且煤炭质量在全国属于中上等，多是热值较高的地煤。在煤炭所在地建设的火力发电厂叫坑口电厂，不仅可以减少煤炭运费，还可以与附近煤矿签署战略性合作，不会因为煤价涨幅或暂时缺乏而影响电厂原材料成本上升。例如，大唐七台河发电厂4台共计190万千瓦发电机组，平均每天约200辆货车（约6000吨）进行运煤，高于铁路（1列4200吨）运输煤量（公路运输成本费用低于铁路运输成本费用），其发电成本可控制在较低水平，节省运输途中不必要的过程，大大节约运费。

（2）不能直接在煤炭所在地建设的火力发电厂，可以选择性以招标方式在省内其他地区或者邻省内蒙古地区（全国煤炭产量第二位）及邻国俄罗斯进口煤炭。因地缘优势和能源优势，黑龙江建设火力发电厂原料来源有多种选择，价格及成本自然会控制住。

黑龙江是我国毗邻俄罗斯的边境大省，2022年是中俄直流联网500千伏黑河背靠背换流站实现连续安全运行10周年，该换流站近10年输送俄电256.219亿千瓦时，相当于节约标准煤315.15万吨。俄罗斯煤炭资源丰富，随着我国经济发展的不断提升，用电量也在逐年递增，故俄罗斯给中国东北地区黑龙江和辽宁发电量也在增加。俄罗斯现在是中国第一大电力进口来源国。中国国土面积大，各区域间跨度大，各区域发电成本不同，电源结构和电力资源布局不均。中国的偏远地带由于运输路程远，电力损耗较大，运输成本高，而俄罗斯电能资源丰富，并且靠近我国东北地区的俄罗斯东南部不是俄罗斯经济发展和人民生活的集中地区，导致电力过剩，出口给中国，完全可以达到双赢的目的。

（二）气候条件

黑龙江省气候属于寒温带与温带大陆性季风气候，是中国纬度最高的省份，气候地域性差异大。与全国其他地区相比，冬季时间漫长，日照时间短，风力、光伏等绿色环保发电不能全年连续供给，建设环保电厂的地点多为偏远空旷地带，天气温度会更低，绿色环保发电更不具优势。

（三）国内战略角度

随着改革开放深入开展，黑龙江省在2010年后多年直供给京津冀地区发电，后又多年给辽宁省、吉林省供电，这是国家发展经济的战略布局。京津冀开发区在华北是国家重要开发区域，其中北京又是祖国首都，但缺淡水资源，因此发展工业会受限，国家进行南水北调工程解决了水源的困境。电力资源必须在就近地区进行“发电，送点”，东北地区派上用场，在近几年京津冀地区缺电时，都是由辽宁省和吉林省进行供电，然后由黑龙江省给辽宁省和吉林省进行补充供电，这也叫“梯次配置，合理调度”，大大缓解了京津冀地区用电短缺问题，但是给东北地区发电量、用电量带来了危机。由于京津冀地区是内陆地区，发电成本高，但城市发展快，居民多，工业企业及其他行业用电量都很大，以后会经常跨省进行发电。按照国家经济发展布局，各省份怎样能够给本地区充分供上电的同时还能跨地区进行长时间、大容量发电，是个亟待研究的问题。尤其是黑龙江，属于发电“末梢”，要保证本地区居民及生产能够有效运行，不受限制，那么根据气候条件和地理位置来看，只有结合本省本地区地理位置和资源优势扩大电力行业规模，建设大的发电厂机组，才能有效缓解发电问题。

（四）从国际战略角度出发

从国家发展的战略角度看，发展电力资源是重中之重。我国是发展中大国，目前我国每年用电量还在以7%～10%的速度增长。2021年全年用电量与2020年全年用电量相比，增长10.2%，刚才提到黑龙江不但要给本地区供电，还要跨省供电，对于这个“末梢”的省份区域要缓解发电量的生产需要多想办法。党的十八大以来，国家提倡“创新发展，自主开发”，将研创科技尽快投入生产，进入市场。在现今国际社会复杂多变的情况下，我国在发展经济的同时，前提是必须要保住民生，其中粮食安全和能源安全就是民生的基本要求。习近平总书记强调，中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手中，无论何时，我们都应掌握发展和安全的主动权，所以尽管黑龙江有进口能源的地理优势，在电力发展上还是应通过自身建设，扩大发电行业。

三、利用地理优势，建设综合性发电厂，是高寒地区电力发展的方向

（1）进入21世纪后，我国人民生活水平不断提高，5G、新能源燃气和电动汽车大力发展，随着科技的日新月异，在新能源发电领域，我国走在了世界前端。

从前的火力发电机组容量小、占地面积大，从煤炭产品进厂到发电后一直都在造成污染，而且发电后要选一块地址进行粉煤灰倾倒，这样的设备及生产流程2010年之前北方地区仍然在这样做。但现在的火力发电机组与之前形成很大反差，并且设备的稳定性、精准度也较从前强得多，逐渐改善污染和碳排放。从2000年至2015年，发电系统一分为五，在黑龙江省哈尔滨市及哈尔滨市周边建设很多火力发电厂和环保电厂，中国大唐集团有限公司及国家电力投资集团有限公司也在哈尔滨建设自己的大型火力发电厂，哈尔滨周边还有中国华能集团有限公司的环保风电站、生物质发电厂等，但这都是2015年以前建设投产发电的电厂、电站，2015年以后，哈尔滨热电厂新投入一台30万千瓦机组，可以生产国家大力提倡的清洁电能源。

在黑龙江地区发展火力发电，有一个优越条件就是，在全国同行业领先的制造机、炉、电的哈尔滨电气集团有限公司就在黑龙江省哈尔滨市，其在20世纪70年代至80年代生产的20万机组稳定性居全国最高，达到14 400小时，现在已突破34 512小时，技术更成熟，设备更稳定。选择哈尔滨电气集团有限公司还有三个优点：第一，本土化的设备运行，厂家对于设备生产安全稳定性技术会更成熟。第二，在省内安装运输设备，方便且节省运费。第三，在设备改造、维修、维护时，与厂家进行沟通联系更便捷。

（2）新的机电设备能提高火力发电的效能，并向减少碳排放和碳中和的目标迈进。东北地区属于寒冷地带，并且四季温差大，冬季时间长，居民和企业不仅要用电，还要供热，能够保证设备稳定运行并且全年发电，同时定期给居民和企业供热的，主力还是火力发电设备。但目前对黑龙江省发电单位来说，投入新的火力发电设备是一个空白期，2015年以后，也只有哈尔滨热电厂新投入一台30万千瓦机组，不论从设备更新还是从环保和绿色发展发电业来说，这个空白期都不宜过长。黑龙江省是农业大省和重工业大省，应该尽快周期性建设投产火力发电机组，使新老机组有效衔接，根据地区市场长远战略规划做出增容机组计划。

（3）经过各种因素的综合，火力发电仍是黑龙江的首选，但伴随着全球经济蓬勃发展，世界人口持续增长，能源的需求对于每一个国家都至关重要，世界各国都在争抢有限的化石资源。所以，将绿色环保发电和能源发电紧密结合起来，才是达到发电行业绿色可持续发展的最佳方式。

探索可再生、分布广、绿色的新型能源将成为世界各国能源利用研究的主要方向。相比其他几种方式（光伏发电、水力发电、风力发电等），发展较早且技术相对成熟的风力发电的商业前景更被大家看好，因此风力发电成为新型能源发展中最重要的方向。风能作为一种新型能源，有清洁、安全、可再生的特点。风力发电与一些传统发电形式相比，在运行过程中没有空气污染，对生态环境的影响非常小。利用风能建设风电场是符合当前我国的能源结构调整及环保节能政策的，对自然环境的改善有很大的积极作用。从资源来看，在冬季漫长的东北地区，风力发电也是比较适合的。

中国对于风电技术的研究起源于20世纪50年代，经过30多年的发展后建立了中国可再生能源学会风能专业委员会，一直到90年代，电力部门在全国各个风能丰富的地区大规模兴建风力发电项目。目前，至2020年达到1.6亿千瓦。受国际大环境影响，我国大型风电企业也在向装备大型化迈进。例如：新疆金风科技股份有限公司研制的2.5 MW和3.0 MW的风电机组已在国内多个工程中开始运行；华锐风电科技股份有限公司研制的3 MW海上风电机组已在上海东海大桥海上风电场并网发电。

为了实现经济的可持续发展，经济结构必须转变，新能源的发展是“十二五”期间的重要发展方向。风力发电在东北虽不能全年发电，但是可在其他季节与火力发电形成优势互补，两种发电模式结合会有降低双碳、减少成本的作用，而且风力发电可以在冬季停机时进行全面维修，以便在发电期更安全有效。另外，风力发电在黑龙江实施的可能性还有以下几点：第一，风力发电器材多为钢结构材料，耐低温。第二，与光伏原材料相比，风力发电材料成本相对较低。第三，若东北地区建设风力发电站，多在高山和陆地上，除了气温因素，山洪、暴雨、雷暴因素与南方地区相比会相对较少。第四，风电项目具有施工周期短、见效快的特点。

综上所述，对于高寒地区，更适合采用火力发电厂来满足本省及周边省份的临时用电需求。火力发电在未来一段时间仍将在东北高寒地区，尤其是在黑龙江省扮演重要角色，更好地服务于当地经济社会需求。当然，如何利用新技术降低火力发电的碳排放，同时合理利用绿色发电，将风力与火力发电共同建设，发挥出“保发展”和“降碳”两方面的作用，是需要进一步思考和挖掘的。