黑龙江省火力发电企业二氧化碳排放核算及趋势浅析

郭文栋，梁雪石，郑福云，魏延军，聂 晶，乔 磊，刘晓佳

（黑龙江省科学院自然与生态研究所

0 引言

减少温室气体排放，以应对气候变化造成的各种问题，已经成为全球各个国家的共识。中国作为目前世界上碳排放量最大的国家，一直以积极主动的态度开展温室气体减排工作，并不断提高国家减排目标，努力推动碳交易市场的建设。2011年，中国启动了全国7个省市的试点碳交易市场建设，经过多年的运行，7个省市碳交易市场试点逐渐成熟和完善。2017年12月，国家发改委正式印发了《全国碳排放权交易市场建设方案（发电行业）》的通知，要求全国的发电企业进入碳排放权交易市场进行交易，至此，中国全国碳交易市场建设正式拉开了序幕。2020年12月31日，生态环境部正式公布了《碳排放权交易管理办法（试行）》，中国全国碳交易市场正式走上舞台，而作为首批参与市场的发电行业如何应对碳交易市场的冲击，成为研究的重点。

1 黑龙江省火力发电建设的必要性

1.1 清洁能源发展受限

1.1.1 风力发电。近年来，黑龙江省风电发展较为迅速，建设规模甚至已经步入全国前列，但黑龙江省属于高寒地区，每年有近5个月的时间温度在-20℃以下，严寒的天气对风电的运行影响较大，落雪、雨夹雪等天气对风电运行的安全也造成较大影响。因此，黑龙江省并不适合全年运行风电。

1.1.2 水力发电。水电建设对河流和地势的要求较高，黑龙江省地势平坦，没有大的落差水位和高山瀑布，全省水资源总量虽然很丰富，但河流径流量相对较小，因此也不适合开发大规模的水电站。

1.1.3 光伏发电。光伏发电主要是依靠太阳光发电，黑龙江省冬季日照时间短，温度低，常伴随有大风和暴雪天气，对光伏设备影响较大，且黑龙江省是国家重要的粮食生产基地和生态保障屏障，可大规模开发光伏发电的区域较少，因此光伏发电在黑龙江省也不宜大规模开展。

1.1.4 核电。我国核电虽然安全性高，发电量也高于火力发电，但核电运行需要大量水源散热，因此我国核电站多建设在沿海城镇，黑龙江省是内陆城市，水流平缓，虽然也可建设，但一旦发生安全事故，后果不可想象。因此核电在黑龙江省也不宜建设。

1.2 煤炭优势

黑龙江省坐拥鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河四大“煤城”，煤炭资源丰富，2018年黑龙江省可探明煤炭以5 975万吨储量排在全国第十位，而且黑龙江省煤炭热值较高，很适合火力发电的需要。黑龙江省目前建设了多个坑口电站，节省了煤炭运输的费用，其发电成本在全国处于较低的水平。

1.3 地理优势

黑龙江省是我国最北的省份，国内与内蒙古地区相邻，内蒙古地区是我国煤炭产量第二位的省份，购买煤炭，运输成本也较低。此外黑龙江省还与俄罗斯毗邻，俄罗斯煤炭资源丰富，价格低，即使从俄罗斯进口和运输煤炭，发电成本也相对较低。

1.4 战略布局需要

按照国家经济发展布局，京津冀地区虽然地处内陆，但北京是中国的首都，吸引辐射带动能力强，使得区域内人口多且密集，城市发展迅速，工业发展和人民生产生活都需要一定的电力。2010年后多年京津冀地区的电力一直由黑龙江省直供，近几年京津冀地区一旦缺电，都是由吉林和辽宁两省供电，然后黑龙江省再补电给二省[1]，随着京津冀地区经济发展越来越快，对电力资源的需求也越来越多，这给黑龙江省火力发电企业带来了不小的压力，要保证生产生活不受影响，只有建设一定数量的发电厂机组，才能有效缓解战略布局中的电力需求问题。

2 黑龙江省火力发电企业能源消费分析

2.1 能源消费种类状况

笔者对2010—2019年黑龙江省火力发电企业能源消费种类和消费量进行了汇总分析，扣除掉有争议的和消费量极小的能源种类，得到黑龙江省火力发电企业能源消费种类共15种，其中原煤是火力发电企业能源消费量最大的能源品种。

2.2 能源消费量状况

分析结果表明，火力发电企业能源消耗中消费较多的是原煤、其他洗煤、煤矸石、炼厂干气和天然气，其中原煤消费总体呈波浪上升趋势，消费量从2010年的3 865.59万吨增加到2019年的峰值4 385.19万吨；其他洗煤近年来较为平稳，基本保持在110万吨左右；煤矸石消费经过2012—2014年3年的上涨后，逐渐趋于稳定；炼厂干气消费截至2018年除2015年外，与2010年相比都处于增长趋势，2019年下降明显，已低于2010年消费量；天然气消费相对较为平稳，基本维持在1.3亿立方米左右（表1）。

表1 2010—2019年黑龙江省火力发电企业能源消费（单位：万吨、亿立方米、兆焦）

3 黑龙江省火力发电企业温室气体排放核算

3.1 核算方法

此次核算只核算了发电企业于企业边界内，化石燃料燃烧的二氧化碳排放，对于脱硫过程的二氧化碳排放未进行统计。具体计算公式如下：

式中，EC代表能源消耗产生的二氧化碳排放量（吨）；Fi代表第i种能源的消耗量（吨，103标准立方米）；NCi代表第i种能源的平均低位发热值（千焦/千克，千焦/标准立方米）；CCi代表第i种能源的单位热值含碳量（吨碳/太焦）；COi代表第i种能源的碳氧化率（%）；i代表能源消费的种类。

3.2 活动水平数据和相关参数的确定

3.2.1 燃料消耗量。本文燃料消费量选取自中国能源统计年鉴中2010—2019年的黑龙江省能源消费实物量，以及《黑龙江省统计年鉴》（2010—2019年）能源统计部分。

3.2.2 其他参数。各种能源的平均低位发热值、单位热值含碳量、碳氧化率主要参考《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》[2]和《工业其他行业企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》[3]中提供的“常用化石燃料相关参数缺省值”，具体见表2。

表2 各种能源相关参数缺省值

3.3 核算结果分析

3.3.1 黑龙江省火力发电企业二氧化碳排放总量。根据上面所述的公式，本文对2010—2019年黑龙江省火力发电企业二氧化碳排放量进行了核算，结果如图1所示。可以看出，2010—2019年黑龙江省火力发电企业二氧化碳排放总量总体呈上升趋势，2019年达到10年间的峰值，与初始年2010年相比，二氧化碳排放总量提高了34.21%，与2018年相比，增加了19.62%，与峰谷时的2013年相比，增幅达到了56.78%。

图1 2010—2019年黑龙江省火力发电企业温室气体排放总量

3.3.2 各种能源消费二氧化碳排放量。黑龙江省火力发电企业能源消耗共计有15种，本文对各种能源消耗排放二氧化碳量进行核算和分析，结果如图2所示。可以看出，煤炭等化石能源是黑龙江省火力发电企业二氧化碳排放的主体，原煤二氧化碳排放的比重正逐年降低，与其对应的是其他能源二氧化碳排放量呈逐年增加的趋势，且所占的比重也在逐年增加；煤矸石二氧化碳排放量近几年已趋于稳定，其他洗煤二氧化碳排放量近年来有上升趋势，但二者在二氧化碳排放总量中的比重在逐渐降低。

图2 主要能源消耗二氧化碳排放量对比

主要气体能源二氧化碳排放量整体呈波浪形变化趋势，但就单种能源消费，二氧化碳排放量并无一定的规律。高炉煤气2018年二氧化碳排放量最高，达到了215.14万吨，但在10年中，有4年消费量为0，转炉煤气则有5年消费量为0。主要气体中消费量比较稳定的是天然气、焦炉煤气和炼厂干气，这三种能源二氧化碳排放总量近几年呈现出比较稳定的趋势，见图3。

图3 主要气体能源二氧化碳排放量对比

3.3.3 二氧化碳排放量与发电量。为明确发电企业二氧化碳排放效率，本文将年度二氧化碳排放量与发电量进行了对比，结果如图4所示。

图4 能源消耗二氧化碳排放总量与发电量

可以看出二氧化碳排放量与发电量的变化趋势基本一致，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年来，二氧化碳排放效率一直呈降低的趋势，企业应有一定的重视。

4 结论和建议

基于黑龙江省的实际情况，取消火力发电企业或大幅度削减火力发电企业是不可行的，从当前看，保留一定数量的火力发电企业还是非常必要的。

黑龙江省火力发电企业二氧化碳排放总量总体呈上升趋势，但原煤排放比重呈下降趋势，每千瓦时电力的二氧化碳排放量则呈上升趋势，如何在降低能源消耗的基础上，提高发电效率，是黑龙江省火力发电企业急需解决的问题。技术革新和突破是比较有效的方法，但一些技术的革新和改造需要的资金较高，这导致大部分企业积极性并不高，如政府能对企业关键技术改造给予补贴或其他减免奖励政策，相信会有良好的成效。

同时积极发展生物质能等可再生能源利用和开发，利用可再生能源进行发电，以缓解火力发电企业压力。