中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 自第二次工業(yè)革命以來，電力產(chǎn)業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有極其重要的作用，是現(xiàn)代工業(yè)、服務(wù)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。諸多研究證實(shí)，電力的生產(chǎn)與消費(fèi)同經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在內(nèi)生性，電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平在一定程度上可以反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。隨著產(chǎn)業(yè)電氣化、數(shù)字化、智能化的程度不斷提升，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)電力安全性、穩(wěn)定性和用電成本更加敏感，高水平的電力供應(yīng)保障能力將成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的比較優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，電力產(chǎn)業(yè)也具有良好的社會(huì)效益。《中國(guó)人口和就業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)顯示，2017年電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)吸納了348.3萬(wàn)城鎮(zhèn)就業(yè)人口；電力產(chǎn)業(yè)對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)發(fā)展有很好的促進(jìn)作用。目前，在太陽(yáng)能資源較好的農(nóng)村貧困地區(qū)，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)扶貧工程已經(jīng)成為精準(zhǔn)脫貧的一個(gè)重要手段和有益嘗試。與此同時(shí)，與良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益伴生的生態(tài)環(huán)境問題也同樣突出，主要體現(xiàn)在火力發(fā)電對(duì)不可再生資源的消耗和對(duì)大氣環(huán)境的污染兩大方面，這一問題在我國(guó)尤為嚴(yán)峻。2017年煤電占全國(guó)總發(fā)電量的比重在65%左右，受我國(guó)能源礦產(chǎn)資源條件的限制，以燃煤為主的火力發(fā)電模式短期內(nèi)不會(huì)改變。許多研究表明，燃煤發(fā)電機(jī)組是二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）和可吸入顆粒物的主要來源之一，對(duì)環(huán)境健康產(chǎn)生諸多負(fù)面影響。因此，促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)的高效率、綠色化發(fā)展尤為重要。
黃河流域能源礦產(chǎn)富集，風(fēng)、光、水能豐富，電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)良好。根據(jù)《全國(guó)國(guó)土規(guī)劃綱要（2016—2030?年）》《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020?年）》等文件的規(guī)劃布局，我國(guó)重點(diǎn)建設(shè)的?14?個(gè)億噸級(jí)大型煤炭基地中有?8?個(gè)坐落于黃河流域及附近地區(qū)，流域內(nèi)煤炭?jī)?chǔ)量占全國(guó)總儲(chǔ)量的一半以上；我國(guó)重點(diǎn)建設(shè)的?9?個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)大型煤電基地中，有?6?個(gè)坐落于黃河流域（分別在鄂爾多斯、晉北、晉中、晉東、陜北、寧東）；除煤電外，內(nèi)蒙古西部是我國(guó)?9?個(gè)大型現(xiàn)代風(fēng)電基地以及配套送出工程建設(shè)地之一；我國(guó)?19?個(gè)光伏發(fā)電領(lǐng)跑基地有一半以上位于或緊鄰黃河流域；而黃河上游水電基地和黃河中游水電基地早在?20?世紀(jì)?80?年代就被列為我國(guó)十三大水電基地。黃河流域電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史悠久，在區(qū)域內(nèi)和全國(guó)范圍內(nèi)的重要性不言而喻。
2019?年?9?月，習(xí)近平總書記在黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)上發(fā)表重要講話，對(duì)新時(shí)代黃河流域的發(fā)展提出新的目標(biāo)要求。作為重要的能源富集地區(qū)，電力產(chǎn)業(yè)能否充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，嚴(yán)控生態(tài)環(huán)境負(fù)面影響，對(duì)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展意義重大，也關(guān)乎我國(guó)能源供應(yīng)與安全保障的整體格局。受研究數(shù)據(jù)的限制和研究目的的影響，當(dāng)前的電力產(chǎn)業(yè)研究普遍具有大尺度、粗精度的特點(diǎn)，對(duì)特定區(qū)域內(nèi)電力布局、生產(chǎn)的精細(xì)化格局及時(shí)空演變的研究總體較少。電力產(chǎn)業(yè)微觀數(shù)據(jù)目前主要應(yīng)用于環(huán)境研究領(lǐng)域，有一批研究者利用燃煤電廠微觀數(shù)據(jù)開展了火電排放格局研究及減排方案模擬。
數(shù)據(jù)來源及方法
研究思路
由于尚未形成統(tǒng)一的黃河流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)分區(qū)范圍，本文以我國(guó)自然地理分區(qū)中的黃河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，其空間范圍來自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)中心的資源環(huán)境數(shù)據(jù)云平臺(tái)，面積約為?75.7?萬(wàn)平方公里，約占我國(guó)國(guó)土總面積的?8%，涉及青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西、河南、山東、四川?9?省份?74?個(gè)地級(jí)行政單元。本文將基于經(jīng)過地理編碼的不同類型的電廠數(shù)據(jù)，通過空間可視化、描述統(tǒng)計(jì)分析、空間統(tǒng)計(jì)核密度分析等方法，結(jié)合文獻(xiàn)綜述和案例分析，探索黃河流域電力產(chǎn)業(yè)時(shí)空發(fā)展格局，分析其格局形成的動(dòng)力機(jī)制；并結(jié)合黃河流域電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和電力產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展?fàn)顟B(tài)，探討未來黃河流域電力產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展的路徑。
主要數(shù)據(jù)來源
本文使用的主要數(shù)據(jù)來源于中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布的?2003?年、2010?年和?2017?年《電力工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編》，該統(tǒng)計(jì)資料收錄了全國(guó)各個(gè)省份的電力工業(yè)發(fā)展相關(guān)數(shù)據(jù)，以及全國(guó)?6?000?千瓦及以上電廠的名稱、發(fā)電裝機(jī)容量、發(fā)電量、利用小時(shí)、供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實(shí)電力生產(chǎn)中，裝機(jī)容量低于?6?000?千瓦的正規(guī)電廠數(shù)量非常少；2017?年?6?000?千瓦及以上電廠的發(fā)電量約占全國(guó)發(fā)電總量的?98%。因此，該數(shù)據(jù)基本能夠準(zhǔn)確反映電力生產(chǎn)的格局。根據(jù)本次研究需要和資料的可獲取性，將選取?2003?年、2010?年和?2017?年?3?年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。此外，根據(jù)研究需要，本次研究還將利用黃河流域地級(jí)市部分社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助分析。
由于電廠微觀數(shù)據(jù)缺少空間位置信息，在開展研究前首先對(duì)以上?3?個(gè)年份全國(guó)?6?000?千瓦及以上電廠利用屬地和名稱字段信息進(jìn)行地理編碼，確定電廠的空間位置。受數(shù)據(jù)類型和技術(shù)的影響，地理編碼過程中存在一定程度的錯(cuò)誤，對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行人工校正，最終篩選出?2003?年、2010?年和?2017?年黃河流域內(nèi)?6?000?千瓦及以上電廠分別有?378、510?和?1937?個(gè)，其空間分布如圖?1?所示。
圖 1 黃河流域內(nèi) 6 000 千瓦及以上電廠分布情況
（ a ） 2003 年；（ b ） 2010 年；（ c ） 2017 年
電力產(chǎn)業(yè)時(shí)空發(fā)展格局
電力裝機(jī)分布格局的時(shí)空演變
從總體上來看，黃河流域發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘吭谌珖?guó)的占比變化較小，2017?年占全國(guó)裝機(jī)總量的比重為?15.5%。
從發(fā)電類型上。火電裝機(jī)在流域內(nèi)占有主導(dǎo)地位，裝機(jī)增長(zhǎng)迅速。2017?年，流域內(nèi)火電裝機(jī)總量擴(kuò)大到?2003?年的?6?倍左右。水電建設(shè)近年來明顯放緩。由于黃河流域尤其是上游地區(qū)水能開發(fā)較早，水力資源開發(fā)基本飽和等因素的影響，水電裝機(jī)與火電裝機(jī)的差距迅速拉大。2017?年，流域內(nèi)水電裝機(jī)總量占全國(guó)水電的比重下降到?7.1%。風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電盡管受到單體裝機(jī)規(guī)模的限制，裝機(jī)總量不高，但其發(fā)展規(guī)模和速度在全國(guó)具有領(lǐng)跑地位。2003—2017?年，流域內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)總量占全國(guó)風(fēng)電的比重從?4.1%?提升至?20.1%；太陽(yáng)能發(fā)電及其他發(fā)電電廠裝機(jī)總量在?2010?年占全國(guó)的比重高達(dá)?38.8%，2017?年這一數(shù)據(jù)回落到?24.8%。風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的增長(zhǎng)彌補(bǔ)了水電發(fā)展滯緩對(duì)裝機(jī)結(jié)構(gòu)的影響，流域內(nèi)可再生能源發(fā)電與化石能源發(fā)電裝機(jī)容量比長(zhǎng)期保持在?3∶7?左右。
從空間分布上。黃河流域內(nèi)火電和水電電廠的分布較為集中，火電電廠主要集中在黃河流域中下游地區(qū)，水電電廠集中在黃河上游地區(qū)和北干流地區(qū)（圖?1）。風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電電廠在空間上迅速擴(kuò)散，分散式分布特征明顯。
從地區(qū)分布上。近年來黃河流域火電裝機(jī)增長(zhǎng)主要?dú)w功于山西、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏?4?省份；其中，內(nèi)蒙古范圍內(nèi)火電裝機(jī)的迅速提升使其超越陜西，成為僅次于山西的火電裝機(jī)主要貢獻(xiàn)地區(qū)（圖?2a）。水電裝機(jī)增長(zhǎng)的省份間差異較大，增量主要體現(xiàn)在青海和甘肅，而且?2010—2017?年以來整體增長(zhǎng)勢(shì)頭微弱（圖?2b）。風(fēng)電裝機(jī)早期裝機(jī)增量主要出現(xiàn)在內(nèi)蒙古內(nèi)，后期增量主要出現(xiàn)在寧夏，河南、青海、山東境內(nèi)的風(fēng)電增長(zhǎng)幾乎為 0（圖?2c）。太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)增長(zhǎng)出現(xiàn)得最晚，在?2010?年以后開始，主要增長(zhǎng)出現(xiàn)在寧夏、內(nèi)蒙古和青海（圖?2d）。
電力生產(chǎn)格局及電源結(jié)構(gòu)變化
黃河流域內(nèi)電力生產(chǎn)格局與裝機(jī)格局較為類似：太陽(yáng)能發(fā)電在全國(guó)范圍內(nèi)的領(lǐng)跑地位突出，2010?年發(fā)電量占全國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電的比重為?24.7%（表?2），2017?年達(dá)到了?30.3%；風(fēng)電發(fā)電量增長(zhǎng)也較快，2017?年占全國(guó)風(fēng)電發(fā)電量的比重為?19.0%；水電發(fā)電量多年來增長(zhǎng)緩慢且出現(xiàn)下降趨勢(shì)，在全國(guó)水電發(fā)電中的占比也從?2003?年的?23.0%?下降到了?2017?年的?5.7%。盡管可再生能源發(fā)電的規(guī)模和全國(guó)占比出現(xiàn)了明顯的提升，但是火電發(fā)電一家獨(dú)大的局面仍未發(fā)生變化。黃河流域發(fā)電電源結(jié)構(gòu)中，火力發(fā)電對(duì)發(fā)電總量的貢獻(xiàn)從?2003?年的?77.2%?提升到了?2017?年的?83.9%，高于全國(guó)電源結(jié)構(gòu)中火電貢獻(xiàn)率（72.3%）。盡管在裝機(jī)容量中風(fēng)電和光電對(duì)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)作用有所顯現(xiàn)，但是由于發(fā)電效率偏低，黃河流域內(nèi)風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電量的增長(zhǎng)難以彌補(bǔ)水電發(fā)電滯緩的缺口，發(fā)電來源清潔化效果仍然不佳。
黃河流域電力生產(chǎn)空間格局從單中心向雙中心乃至多中心化逐步演進(jìn)（圖?3）。2003?年太原市市域范圍內(nèi)電廠發(fā)電總量超過?500?億千瓦時(shí)，約占全流域的?23%，遠(yuǎn)高于其他地級(jí)市。到?2017?年，呼和浩特市市域范圍內(nèi)電廠發(fā)電總量逾千億千瓦時(shí)，占全流域發(fā)電總量的?12.4%?左右；緊隨其后的太原市發(fā)電總量相較于?2003?年提升幅度不大，占全流域發(fā)電總量的比重下降到?5.5%?左右；此外，吳忠、榆林、蘭州、西安、鄂爾多斯等地市的發(fā)電量均接近?500?億千瓦時(shí)。
圖 3 黃河流域 6 000 千瓦及以上電廠發(fā)電量和密度分布
（ a ） 2003 年；（ b ） 2017 年
發(fā)電經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)特征
電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平不僅僅與裝機(jī)總量、發(fā)電總量相關(guān)，電力生產(chǎn)的效率和技術(shù)水平更為重要，而發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)、裝機(jī)等級(jí)規(guī)模、燃煤機(jī)組煤耗等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)直接反應(yīng)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展質(zhì)量，對(duì)于優(yōu)化電力產(chǎn)業(yè)布局、促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)綠色清潔化發(fā)展至關(guān)重要。
發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)
發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)是指該設(shè)備年發(fā)電量與裝機(jī)容量之間的比值，利用小時(shí)數(shù)越低，代表設(shè)備利用率越低，存在裝機(jī)過剩或設(shè)備棄用等問題。黃河流域火電的設(shè)備利用率嚴(yán)重偏低，2017?年利用小時(shí)僅為?3270?小時(shí)，明顯低于全國(guó)平均水平（4219?小時(shí)）（圖?4）。火電設(shè)備主要以煤電機(jī)組為主，一般而言煤電機(jī)組通常以?5?500?小時(shí)為規(guī)劃利用小時(shí)，實(shí)際低于?5?000?小時(shí)可以認(rèn)為存在裝機(jī)過剩情況。近年來，我國(guó)煤電機(jī)組裝機(jī)總量快速提升，煤電裝機(jī)過剩問題比較突出，黃河流域的過剩情況格外嚴(yán)重。除了火電設(shè)備自身裝機(jī)增速過快這一原因外，在黃河流域由于可再生能源的滲透率較高，可再生能源裝機(jī)并網(wǎng)時(shí)的火電裝機(jī)備用需求也較高；此外，該地區(qū)工業(yè)企業(yè)自備電廠火電機(jī)組眾多，這些因素都將拉低火電設(shè)備的整體效率。黃河流域水電機(jī)組設(shè)備利用率較高，2017?年利用小時(shí)數(shù)為?3871?小時(shí)，高于全國(guó)平均水平。風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電受自身穩(wěn)定性較差以及棄用現(xiàn)象頻發(fā)等問題的影響，其利用小時(shí)數(shù)明顯低于水電和火電，與全國(guó)平均水平相比，黃河流域的風(fēng)電設(shè)備利用率偏低，但是太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備利用率略高于全國(guó)平均水平。
分地區(qū)來看，火電裝機(jī)增長(zhǎng)主力地區(qū)的發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)下降顯著。山西和陜西?2003—2017?年火電發(fā)電設(shè)備平均年利用小時(shí)降幅分別為?2294?和?1572?小時(shí)，火電裝機(jī)過剩問題比較突出。可再生能源裝機(jī)增長(zhǎng)主要貢獻(xiàn)地區(qū)青海和甘肅的火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)也出現(xiàn)了明顯下降，這與可再生能源裝機(jī)并網(wǎng)時(shí)的火電裝機(jī)備用需求有關(guān)。同時(shí)，由于風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備數(shù)量占比較高且其本身利用率偏低，寧夏、青海和甘肅的總體發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)也明顯低于其他省份。
火電廠裝機(jī)等級(jí)規(guī)模
火電尤其是燃煤電廠在黃河流域占據(jù)主導(dǎo)地位，因此火電尤其是燃煤電廠的高質(zhì)量發(fā)展對(duì)于全流域電力產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展具有決定性作用，而火電高質(zhì)量發(fā)展的一個(gè)重要影響因素是火電機(jī)組的等級(jí)規(guī)模。黃河流域火電裝機(jī)規(guī)模整體偏小，2017?年?692?個(gè)火電電廠中，僅有?175?個(gè)電廠的裝機(jī)容量不低于?30?萬(wàn)千瓦（圖?5）。這主要由于流域內(nèi)地區(qū)存在大量企業(yè)自備電廠，其裝機(jī)容量整體偏小。尤其是山東、山西、甘肅等省份的裝機(jī)容量低于?10?萬(wàn)千瓦的火電電廠占比在?70%?以上，自備電廠發(fā)展亂象新聞報(bào)道頻出。研究表明不同等級(jí)規(guī)模的火電機(jī)組和其發(fā)電產(chǎn)生的?CO2、SO2、NOx和細(xì)顆粒物（PM2.5）排放量與發(fā)電量之間系數(shù)不同，等級(jí)規(guī)模越低的火電機(jī)組將產(chǎn)生更多的排放，大型火電機(jī)組則往往技術(shù)更加先進(jìn)、按照更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、運(yùn)行效率更高，也更利于節(jié)能減排。過低的火電裝機(jī)等級(jí)規(guī)模直接導(dǎo)致流域內(nèi)火電運(yùn)行效率偏低，清潔程度不高，這對(duì)于黃河流域未來火電的治理與發(fā)展形成了很大挑戰(zhàn)。
圖 5 黃河流域火電電廠等級(jí)結(jié)構(gòu)
（ a ） 2003 年；（ b ） 2017 年
燃煤電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗
供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗是指火電廠每生產(chǎn)1千瓦時(shí)電能平均耗用的標(biāo)準(zhǔn)煤克數(shù)，降低供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗將減少煤炭資源消耗，降低?SO2、NOx等污染物的排放。2003—2017?年，盡管黃河流域燃煤電廠的供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗整體上明顯降低，但是相較于全國(guó)平均水平仍始終偏高（圖?6）。2003?年黃河流域燃煤電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗的中位數(shù)水平比全國(guó)平均水平還要高?173?克/千瓦時(shí)，2010?年和?2017?年僅有?25%?左右的燃煤電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗低于全國(guó)平均水平。從空間分布上來看，山西、陜西、內(nèi)蒙古等煤炭資源高度富集省份，燃煤電廠的供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗明顯高于其他省份。黃河流域燃煤電廠亟待進(jìn)一步開展規(guī)范管理和技術(shù)升級(jí)。
電力產(chǎn)業(yè)時(shí)空格局的影響因素
黃河流域電力產(chǎn)業(yè)時(shí)空發(fā)展格局的形成主要受到資源稟賦和用電需求的雙重影響，可再生能源發(fā)電對(duì)這兩大因素更加敏感。
資源稟賦
可再生能源電力產(chǎn)業(yè)（水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電）是典型的資源指向性產(chǎn)業(yè)，其時(shí)空演變格局的形成與黃河流域內(nèi)的水能、風(fēng)能和太陽(yáng)輻射能的分布情況密切相關(guān)。
目前，黃河流域水電發(fā)展長(zhǎng)期穩(wěn)定，增量空間極小且主要受到黃河水能資源儲(chǔ)量和開發(fā)強(qiáng)度的限制。全國(guó)水能資源復(fù)查工作成果顯示，我國(guó)水能資源主要集中在長(zhǎng)江流域、雅魯藏布江及西藏其他河流流域；黃河流域水能資源理論蘊(yùn)藏量只占全國(guó)總量的?6.2%，水能資源相對(duì)有限，僅有的水能資源也主要集中在黃河上游和黃河北干流地區(qū)。有關(guān)報(bào)告指出，除四川、云南、西藏水能資源開發(fā)程度分別為?65.2%、65.4%、1.4%?外，全國(guó)其他省份平均水電裝機(jī)開發(fā)程度已經(jīng)達(dá)到?83.9%；綜合考慮水能開發(fā)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性，未來我國(guó)新增常規(guī)水電將主要集中在川滇地區(qū)，黃河流域增量空間較小。
風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)總量與發(fā)電量在全國(guó)領(lǐng)跑主要得益于黃河流域西北部地區(qū)良好的風(fēng)、光能資源，以及豐富的土地資源。中國(guó)氣象局風(fēng)能太陽(yáng)能資源中心、中國(guó)氣象服務(wù)協(xié)會(huì)聯(lián)合發(fā)布的《2018?年中國(guó)風(fēng)能太陽(yáng)能資源年景公報(bào)》顯示，內(nèi)蒙古、青海、寧夏、甘肅陸地海拔?70?米高度年平均風(fēng)速在全國(guó)所有省級(jí)行政單元中排名分列?1、6、8、11；黃河流域內(nèi)的晉北、蒙西、寧夏、甘肅、青海?2018?年年水平面總輻射量均在每平方米?1?400—1?750?千瓦時(shí)范圍內(nèi)，上述地區(qū)太陽(yáng)能資源高于除青藏高原外的全國(guó)大部分地區(qū)。良好的能源資源稟賦和廣闊的土地資源保證了該區(qū)域內(nèi)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電的迅猛發(fā)展。
火力發(fā)電對(duì)資源稟賦的依賴相較其他?3?種發(fā)電類型偏弱，這與當(dāng)前煤炭資源運(yùn)力大幅提升、遠(yuǎn)距離輸電的技術(shù)與成本問題有關(guān)。但在黃河流域內(nèi)部火力裝機(jī)與發(fā)電仍體現(xiàn)出較強(qiáng)的資源依賴性，山西、內(nèi)蒙古和陜西是火電裝機(jī)增長(zhǎng)的主要地區(qū)，呼和浩特、太原、吳忠、榆林、蘭州、西安、鄂爾多斯等年發(fā)電量超過?500?億千瓦時(shí)的城市本身為或鄰近于煤炭資源富集地區(qū)。
用電需求
盡管煤炭資源、可再生能源資源豐富，但是黃河流域發(fā)電總量在全國(guó)的占比與其資源儲(chǔ)量占比并不成比例，且其火電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電都存在較為嚴(yán)重的裝機(jī)過剩和棄用現(xiàn)象，這主要受到該區(qū)域用電需求偏低的影響。根據(jù)《中國(guó)城市統(tǒng)計(jì)年鑒》相關(guān)數(shù)據(jù)估計(jì)，黃河流域內(nèi)地級(jí)市?2017?年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）總額占全國(guó)的比重約為?15%，所有地市用電總量約為?1?萬(wàn)億千瓦時(shí)，占全國(guó)用電總量的比值接近?20%，與流域內(nèi)發(fā)電總量基本持平。該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用電量在流域內(nèi)的分布也具有較大差異，西北部地區(qū)更是明顯偏低。流域內(nèi)用電需求偏低，電力送出能力有待進(jìn)一步發(fā)展的情況下，電力裝機(jī)過剩問題得以凸顯。
受到技術(shù)和成本的限制，用電需求偏低導(dǎo)致本地消納能力不足，對(duì)可再生能源發(fā)電效率影響格外明顯，從而導(dǎo)致黃河流域內(nèi)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象頻發(fā)。2016?年?7?月，國(guó)家能源局啟動(dòng)風(fēng)電投資監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏由于棄風(fēng)率過高被納入風(fēng)電投資檢測(cè)紅色預(yù)警省份。根據(jù)國(guó)家能源局公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017?年，甘肅、蒙西地區(qū)的棄風(fēng)電量分別達(dá)到?91.8?億千瓦時(shí)、71?億千瓦時(shí)，棄風(fēng)率分別為?33%、17%；而寧夏經(jīng)過嚴(yán)格調(diào)控棄風(fēng)率已經(jīng)下降至?5%。西北五省和蒙西地區(qū)是我國(guó)棄光問題重點(diǎn)地區(qū)，棄光電量占全國(guó)總量的?90%?以上。國(guó)家能源局公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017?年甘肅棄光電量?18.5?億千瓦時(shí)，棄光率為?20%；陜西棄光電量?7.7?億千瓦時(shí)，棄光率?13%；蒙西地區(qū)棄光電量?4?億千瓦時(shí)，棄光率為?11%。
黃河流域電力產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展路徑
火力發(fā)電產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展路徑
促進(jìn)火電去產(chǎn)能，提高火電清潔高效利用程度
2015?年原環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家能源局和國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)（簡(jiǎn)稱“國(guó)家發(fā)改委”）聯(lián)合發(fā)布《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》，2017?年國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革防范化解煤電產(chǎn)能過剩風(fēng)險(xiǎn)的意見》，2018?年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《燃煤自備電廠規(guī)范建設(shè)和運(yùn)行專項(xiàng)治理方案（征求意見稿）》。盡管黃河流域火電發(fā)展具有突出的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，在電力生產(chǎn)與供應(yīng)中處于絕對(duì)的主導(dǎo)地位，但是火電機(jī)組裝機(jī)過剩、供電煤耗偏高、利用小時(shí)數(shù)偏低、自備電廠眾多等問題也非常突出。在政策規(guī)制和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重壓力下，黃河流域火電綠色化發(fā)展充滿挑戰(zhàn)。
基于流域內(nèi)煤電產(chǎn)能過剩的現(xiàn)狀，黃河流域尤其是山西、內(nèi)蒙古、陜西等省份需要加強(qiáng)煤電規(guī)劃建設(shè)，嚴(yán)控火電尤其是煤電項(xiàng)目投資，并正視火電發(fā)電設(shè)備平均年利用時(shí)間偏低的問題；同時(shí)，應(yīng)有序關(guān)停技術(shù)落后、排放不達(dá)標(biāo)、等級(jí)規(guī)模偏小的發(fā)電機(jī)組，規(guī)范自備電廠管理整治。根據(jù)研究數(shù)據(jù)估計(jì)，黃河流域自備電廠裝機(jī)總量約在?1?000?萬(wàn)—1?500?萬(wàn)千瓦，主要出現(xiàn)在山東和山西轄內(nèi)。自備電廠數(shù)量偏多直接導(dǎo)致流域內(nèi)小規(guī)模等級(jí)火電機(jī)組占比過高，發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)偏低。但必須注意的是，自備電廠的大量出現(xiàn)具有特定的歷史背景，改革涉及企業(yè)運(yùn)行成本上升、就業(yè)保障等棘手問題，有待進(jìn)一步妥善解決。應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)煤電超低排放改造，降低供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，促進(jìn)煤電清潔高效發(fā)展；還應(yīng)充分發(fā)揮流域內(nèi)煤層氣資源優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)氣電發(fā)展，提高火電清潔程度。
促進(jìn)輸配電電力改革，探索“煤電聯(lián)營(yíng)”等資源型產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展路徑
良好的煤炭資源儲(chǔ)備和煤電基地的戰(zhàn)略意義決定火力發(fā)電在未來一定時(shí)間內(nèi)仍將處于主導(dǎo)地位。為克服當(dāng)前用電需求偏低、外送能力不足導(dǎo)致的火電生產(chǎn)效率偏低的問題，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)跨華北電網(wǎng)和西北電網(wǎng)建設(shè)，促進(jìn)跨省跨區(qū)輸電通道建設(shè)和制度創(chuàng)新。重點(diǎn)解決以蒙西、山西電網(wǎng)為送端、以京津冀、南京等地為受端的輸電通道建設(shè)滯后問題；進(jìn)一步發(fā)展超高壓遠(yuǎn)距離輸電，推動(dòng)華北電網(wǎng)內(nèi)西電東送、北電南送格局的形成，推動(dòng)火力發(fā)電的進(jìn)一步提升。
為了充分發(fā)揮流域內(nèi)煤炭資源稟賦，可通過開展“煤電聯(lián)營(yíng)”試點(diǎn)工作探索資源型產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展路徑，促進(jìn)煤、電兩大資源性產(chǎn)業(yè)共同進(jìn)步。例如，在煤炭產(chǎn)地建設(shè)坑口電廠，打造煤電復(fù)合生產(chǎn)基地，從而減少不合理運(yùn)輸，以及火力發(fā)電帶來的大面積污染問題，同時(shí)推動(dòng)流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。近年來，國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局致力于推動(dòng)“煤電聯(lián)營(yíng)”，以解決長(zhǎng)期存在的煤電發(fā)展矛盾。2016?年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于發(fā)展煤電聯(lián)營(yíng)的指導(dǎo)意見》，2018?年國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于深入推進(jìn)煤電聯(lián)營(yíng)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的補(bǔ)充通知》，2019?年10月國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局印發(fā)《關(guān)于加大政策支持力度進(jìn)一步推進(jìn)煤電聯(lián)營(yíng)工作的通知》，都釋放出強(qiáng)烈的改革信號(hào)。
可再生能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展路徑
通過“煤電靈活性改造”“水光互補(bǔ)”等手段解決風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電消納問題
促進(jìn)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展的關(guān)鍵在于解決風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電消納問題，降低棄風(fēng)、棄光率。棄風(fēng)、棄光問題頻發(fā)的主要原因是黃河流域電力裝機(jī)增速與負(fù)荷增速不匹配、以熱電聯(lián)產(chǎn)為主的火電系統(tǒng)調(diào)峰能力不足、本地消納能力偏低的同時(shí)電力送出能力不足等。棄風(fēng)、棄光問題的解決需要各種電源、各個(gè)主體共同協(xié)作。
煤電相較于水電等發(fā)電方式具有更高的靈活性，因此其成為電力系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)能力的主力電源。推進(jìn)煤電的靈活轉(zhuǎn)型將有助于提高電力系統(tǒng)調(diào)峰能力，保障新能源消納。2016?年開始，國(guó)家能源局在全國(guó)遴選了?22?個(gè)煤電項(xiàng)目開展靈活性改造試點(diǎn)，黃河流域共有?4?個(gè)電廠入選；其中，內(nèi)蒙古北方臨河熱電廠?1、2號(hào)機(jī)組已經(jīng)完成改造。山西也在?2019?年提出的能源革命綜合改革試點(diǎn)?15?項(xiàng)重大舉措中指出，要加快開展煤電機(jī)組靈活性改造試點(diǎn)，充分利用現(xiàn)役煤電產(chǎn)能，建設(shè)“華北地區(qū)調(diào)峰基地”。
在增量空間有限的情況下，黃河流域水電發(fā)展近年來主要以優(yōu)化提升為目標(biāo)，開創(chuàng)了“水光互補(bǔ)”運(yùn)行機(jī)制，提高可再生能源系統(tǒng)利用效率。由于水能資源與太陽(yáng)能資源之間存在較好的客觀互補(bǔ)性，間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)強(qiáng)的光伏電站與運(yùn)行靈活、啟動(dòng)迅速、適應(yīng)性強(qiáng)的水電站互補(bǔ)運(yùn)行將促進(jìn)太陽(yáng)能發(fā)電消納。2013?年初，國(guó)家電力投資集團(tuán)黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司依托龍羊峽水電站，建設(shè)了?850?兆瓦水光龍羊峽水光互補(bǔ)光伏電站，首創(chuàng)“水光互補(bǔ)”運(yùn)行機(jī)制。龍羊峽水電站的成功投產(chǎn)驗(yàn)證了這一措施的合理性和有效性。
理性規(guī)劃與投資建設(shè)，協(xié)調(diào)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電主力地區(qū)資源稟賦與本地消納，以及風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電與火電等主體間的發(fā)展矛盾
從前文所述可知，黃河流域西北部地區(qū)雖然擁有豐富的風(fēng)能與太陽(yáng)能資源以及遼闊的土地，適宜于大規(guī)模風(fēng)電與太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的建立，但同時(shí)也受到人口和經(jīng)濟(jì)體量的限制，本地消納能力偏低問題的影響，區(qū)位條件對(duì)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展利弊皆有。同時(shí)，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展也與火電發(fā)展之間產(chǎn)生了一定沖突，保證可再生能源發(fā)電消納的同時(shí)將影響火電機(jī)組的發(fā)電效率。面對(duì)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展的矛盾性問題，以及當(dāng)前可再生能源發(fā)電補(bǔ)貼退坡趨勢(shì)，未來風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展應(yīng)加強(qiáng)規(guī)劃，理性投資建設(shè)，著力減少棄風(fēng)、棄光率，與火電發(fā)展形成良性互動(dòng)關(guān)系。
通過推動(dòng)電力技術(shù)進(jìn)步和體制機(jī)制創(chuàng)新帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展
電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，包括儲(chǔ)能技術(shù)、材料技術(shù)、智慧電網(wǎng)等多個(gè)方面。推動(dòng)技術(shù)研發(fā)與攻關(guān)也將促進(jìn)相關(guān)制造業(yè)、服務(wù)業(yè)部門的協(xié)同發(fā)展，拓展能源全產(chǎn)業(yè)鏈條，這對(duì)于黃河流域廣大資源型城市擺脫資源依賴，培育接續(xù)替代產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。以太陽(yáng)能發(fā)電為例，黃河流域內(nèi)采煤沉陷區(qū)眾多，在沉陷區(qū)內(nèi)建設(shè)光伏發(fā)電基地已經(jīng)成為采煤沉陷區(qū)綜合治理的重要手段之一。黃河流域現(xiàn)已建成山西大同、山西陽(yáng)泉、內(nèi)蒙古包頭、內(nèi)蒙古烏海、山東新泰等采煤沉陷區(qū)光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)跑基地，促進(jìn)電力結(jié)構(gòu)綠色化發(fā)展的同時(shí)帶動(dòng)沉陷區(qū)綜合治理，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí)，電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也需要加強(qiáng)機(jī)制創(chuàng)新，進(jìn)一步推進(jìn)以輸配電價(jià)改革、增量配電改革、售電業(yè)務(wù)改革為主的電力改革，從而充分發(fā)揮本區(qū)域的能源優(yōu)勢(shì)，降低企業(yè)用能成本，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展。
主要結(jié)論
通過對(duì)黃河流域內(nèi)微觀電力企業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和對(duì)相關(guān)政策的梳理，本文主要得到以下?4?點(diǎn)結(jié)論。
從總體上來說，火電裝機(jī)總量和發(fā)電量在黃河流域電源結(jié)構(gòu)中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，水電整體趨于穩(wěn)定，太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)電在全國(guó)范圍內(nèi)的領(lǐng)跑地位突出。分地區(qū)來看，山西、內(nèi)蒙古和陜西是火電發(fā)展主力地區(qū)，內(nèi)蒙古、寧夏和甘肅風(fēng)電發(fā)展迅猛，內(nèi)蒙古、寧夏和青海是太陽(yáng)能發(fā)電的主要增長(zhǎng)地區(qū)；電力生產(chǎn)空間格局從單中心向雙中心乃至多中心化逐步演進(jìn)。
黃河流域電力產(chǎn)業(yè)現(xiàn)存問題主要表現(xiàn)在火電裝機(jī)嚴(yán)重過剩、發(fā)電效率低下、技術(shù)水平偏低，火電發(fā)展情況與流域內(nèi)豐富的煤炭資源儲(chǔ)量和煤電基地的戰(zhàn)略定位不相匹配，同時(shí)造成較大的生態(tài)環(huán)境壓力。而水電發(fā)展長(zhǎng)期滯緩，增量空間極其有限，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電本地消納和外送能力不足，棄風(fēng)棄光問題頻發(fā)，可再生能源發(fā)電對(duì)當(dāng)前電力結(jié)構(gòu)的改善作用有限，同時(shí)可再生能源的發(fā)展也與火電發(fā)展之間出現(xiàn)一定的矛盾。
黃河流域電力產(chǎn)業(yè)時(shí)空發(fā)展格局的形成主要受到資源稟賦和用電需求的雙重影響，可再生能源發(fā)電對(duì)這兩大因素更加敏感，在黃河上游地區(qū)出現(xiàn)資源稟賦與用電需求的矛盾。
黃河流域電力產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展主要路徑包括：促進(jìn)火電去產(chǎn)能，提高火電清潔高效利用程度；促進(jìn)輸配電電力改革，探索“煤電聯(lián)營(yíng)”等資源型產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展路徑；通過“煤電靈活性改造”“水光互補(bǔ)”等手段解決風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電消納問題；理性規(guī)劃與投資建設(shè)，協(xié)調(diào)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電主力地區(qū)資源稟賦與本地消納，以及風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電與火電等主體間的發(fā)展矛盾；通過推動(dòng)電力技術(shù)進(jìn)步和體制機(jī)制創(chuàng)新帶動(dòng)區(qū)域發(fā)展。（馬詩(shī)萍、張文忠，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所中國(guó)科學(xué)院區(qū)域可持續(xù)發(fā)展分析與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿）