張遠(yuǎn)生，練繼建，張金良，邢建營(yíng)

(1.天津大學(xué)水利工程仿真與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；2.黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450003)

黃河流域是我國(guó)的“能源流域”，煤炭、石油、天然氣資源豐富，其中煤炭?jī)?chǔ)量占全國(guó)50%以上，全國(guó)規(guī)劃的14個(gè)煤電基地中有10個(gè)分布在黃河流域。大規(guī)模煤電的發(fā)展，不僅大量消耗水資源，而且還會(huì)造成大量CO2、SO2等溫室氣體和污染排放。2020年5月，中共中央國(guó)務(wù)院《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)西部大開(kāi)發(fā)形成新格局的指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，“加強(qiáng)可再生能源開(kāi)發(fā)利用，開(kāi)展黃河梯級(jí)電站大型儲(chǔ)能項(xiàng)目研究，培育一批清潔能源基地。加快風(fēng)電、光伏發(fā)電就地消納?！睂?duì)我國(guó)西部地區(qū)特別是黃河流域能源清潔開(kāi)發(fā)利用指明了方向。

黃河“幾”字彎區(qū)域是指黃河流經(jīng)甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、山西五省區(qū)所形成的“幾”字彎環(huán)抱地帶[1]，是黃河流域乃至全國(guó)重要的能源產(chǎn)區(qū)，但因其能源產(chǎn)出大部分為化石能源[2]，因此一直存在著高耗水、高污染、高排放等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。本文聚焦黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略，遵循《關(guān)于新時(shí)代推進(jìn)西部大開(kāi)發(fā)形成新格局的指導(dǎo)意見(jiàn)》，考慮能源開(kāi)發(fā)利用需求和影響，剖析能源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀問(wèn)題，根據(jù)能源開(kāi)發(fā)利用的發(fā)展趨勢(shì)，提出了基于風(fēng)、光、水電、抽水儲(chǔ)能多能互補(bǔ)的單元式清潔能源構(gòu)建設(shè)想，建設(shè)黃河“幾”字彎3座清潔能源基地，以支撐黃河流域高質(zhì)量發(fā)展。

表1 黃河“幾”字彎涉及省區(qū)能源生產(chǎn)與消費(fèi)情況

1 黃河“幾”字彎區(qū)域能源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀問(wèn)題

1.1 黃河“幾”字彎能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

由于我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦結(jié)構(gòu)[3]，目前我國(guó)能源利用以石化能源為主，數(shù)據(jù)顯示，2019年石化能源利用占84.7%[4]，屬于資源消耗型和環(huán)境污染型能源供應(yīng)，不但不符合可持續(xù)發(fā)展的理念，而且嚴(yán)重影響到生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善，與建設(shè)青山常在、綠水長(zhǎng)流、空氣常新的美麗中國(guó)要求存在差距。這一特點(diǎn)在黃河“幾”字彎區(qū)域表現(xiàn)尤為突出[5]。

根據(jù)黃河“幾”字彎涉及省(區(qū))能源生產(chǎn)與消費(fèi)情況(見(jiàn)表1)，各省(區(qū))2018年能源生產(chǎn)總量為183 058萬(wàn)t標(biāo)煤，約占全國(guó)能源生產(chǎn)量的51%。黃河幾字彎區(qū)域能源生產(chǎn)以原煤、原油等石化能源為主，其中寧夏、內(nèi)蒙古、山西等省區(qū)的石化能源生產(chǎn)達(dá)到90%以上。另外，從各省區(qū)能源生產(chǎn)與能源消費(fèi)總量來(lái)看，除甘肅、寧夏兩省區(qū)能源生產(chǎn)小于能源消費(fèi)外，其余各省區(qū)能源生產(chǎn)大于能源消費(fèi)，即黃河“幾”字彎主要省區(qū)能源除滿足本地區(qū)消費(fèi)外將向省外調(diào)度。

1.2 黃河“幾”字彎區(qū)域發(fā)展面臨的問(wèn)題

黃河“幾”字彎區(qū)域是黃河流域最具有地理辨識(shí)度的區(qū)域，在西部大開(kāi)發(fā)中戰(zhàn)略地位舉足輕重。該區(qū)域資源稟賦相近，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同，在區(qū)域發(fā)展中存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)資源綜合利用不足。作為能源富集區(qū)，“幾”字彎區(qū)域已多源開(kāi)發(fā)煤炭、石油天然氣、煤制天然氣、電力、成品油、風(fēng)電和光伏發(fā)電等資源，整體化石能源消費(fèi)占比較高，水資源較短缺，新能源棄風(fēng)棄光現(xiàn)象普遍[6]，多種能源未形成合力，區(qū)域資源的綜合與循環(huán)利用有待加強(qiáng)。

(2)電力外送潛力未完全發(fā)揮?！皫住弊謴潊^(qū)域自身電力需求有限，西北電網(wǎng)外送通道輸送容量主要受調(diào)度機(jī)制和新能源發(fā)電預(yù)測(cè)精度等原因限制，區(qū)域調(diào)峰能力有待提升，外送潛力尚未完全發(fā)揮[7]。

(3)生態(tài)環(huán)境脆弱。黃河“幾”字彎區(qū)域是黃河“三區(qū)一廊道”中黃河生態(tài)廊道的重要組成部分，大部分為干旱、半干旱地區(qū)，降水稀少，又是黃河泥沙的主要來(lái)源區(qū)之一[8]，屬于典型的生態(tài)脆弱區(qū)。高溫、干旱、大風(fēng)、沙塵等自然災(zāi)害影響，荒漠化和水土流失面積不斷增加，生態(tài)環(huán)境較為脆弱。生態(tài)友好型能源開(kāi)發(fā)利用已成為必然。

(4)環(huán)境污染問(wèn)題突出。作為我國(guó)重要能源化工基地，資源型產(chǎn)業(yè)特征明顯。長(zhǎng)期的規(guī)?；_(kāi)發(fā)，給當(dāng)?shù)乇緛?lái)就很脆弱的生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了巨大壓力，對(duì)大氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境等都造成了不同程度的污染[9]。新型清潔能源的開(kāi)發(fā)是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

2 黃河“幾”字彎區(qū)域能源發(fā)展趨勢(shì)

黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略的提出，以及新時(shí)代西部大開(kāi)發(fā)新格局的形成，對(duì)黃河“幾”字彎區(qū)域能源發(fā)展提出了新要求。彎區(qū)能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)將持續(xù)優(yōu)化，建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，一直是能源發(fā)展改革的重大歷史使命。為實(shí)現(xiàn)2030年前后中國(guó)碳排放達(dá)到峰值的目標(biāo)，落實(shí)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略，創(chuàng)建生態(tài)文明社會(huì)，清潔能源將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。彎區(qū)內(nèi)水力資源技術(shù)開(kāi)發(fā)量為25 352.5 MW，經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)量為23 510.1 MW[10]。彎區(qū)內(nèi)蒙古自治區(qū)屬于風(fēng)資源II類區(qū)，風(fēng)能資源豐富；流經(jīng)甘肅和寧夏的區(qū)域?qū)儆陲L(fēng)能資源III類區(qū)，風(fēng)能資源較豐富，陜西、山西屬于風(fēng)能資源IV區(qū)域，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值。彎區(qū)太陽(yáng)能資源方面，寧夏北部屬于太陽(yáng)能資源一類區(qū)，年輻射總量在6 680～8 400 MJ/m2之間，年日照時(shí)數(shù)在3 200～3 300 h之間；甘肅中部、內(nèi)蒙古南部屬于太陽(yáng)能資源二類區(qū)域，年輻射總量在5 852～6 680 MJ/m2之間，年日照時(shí)數(shù)在3 000～3 200 h之間；陜西、山西從南至北包含了二、三、四類區(qū)域，年輻射總量在4 180～5 016 MJ/m2之間，年日照時(shí)數(shù)在2 000～3 000 h之間。由此可以看出，彎區(qū)內(nèi)水力資源未開(kāi)發(fā)量尚有空間，風(fēng)光資源待開(kāi)發(fā)量豐富，清潔能源開(kāi)發(fā)將持續(xù)成為彎區(qū)能源增長(zhǎng)極[11]。

黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略提出后，相關(guān)學(xué)者和機(jī)構(gòu)對(duì)此進(jìn)行了深入思考[12-15]，總的認(rèn)識(shí)是在充分考慮黃河上、中、下游差異性的基礎(chǔ)上，以水資源的節(jié)約集約利用，推動(dòng)生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。作為我國(guó)重要的能源基地，能源開(kāi)發(fā)利用方式的轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展提供契機(jī)，最近開(kāi)始的多能分層分區(qū)互補(bǔ)、梯級(jí)電站儲(chǔ)能等能源新技術(shù)的研究和初步實(shí)踐[16-21]為此打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 黃河“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地建設(shè)構(gòu)想

西北地區(qū)是我國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能資源最為豐富的地區(qū)之一，但由于風(fēng)、光發(fā)電系統(tǒng)的隨機(jī)波動(dòng)性特點(diǎn)[22]，加上受西北電網(wǎng)負(fù)荷水平相對(duì)較低、調(diào)峰能力不足、外送通道的影響，風(fēng)、光資源一直得不到充分開(kāi)發(fā)和有效利用。水力發(fā)電作為綠色可再生能源，具備良好的調(diào)峰能力，但在電調(diào)服從水調(diào)的情況下，特別是水電裝機(jī)占電網(wǎng)比例較小情況下，調(diào)峰能力受限。抽水蓄能電站作為當(dāng)前最具規(guī)模化和技術(shù)成熟度的儲(chǔ)能方式，不但可以增加電網(wǎng)的調(diào)峰的反應(yīng)能力，而且可以提高電網(wǎng)對(duì)風(fēng)、光發(fā)電的接納能力。

基于《黃河流域綜合規(guī)劃》[23]中待開(kāi)發(fā)的“幾”字彎區(qū)域水利樞紐工程，結(jié)合西北地區(qū)廣袤的荒漠、沙漠、黃土丘陵溝壑區(qū)土地資源和豐富的風(fēng)、光資源，部署區(qū)域能源合作機(jī)制，實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)能源互補(bǔ)技術(shù)，打造黑山峽、古賢、磧口3大多能互補(bǔ)清潔能源基地項(xiàng)目。

3.1 水力資源

黃河“幾”字彎黑山峽、磧口、古賢3座水利樞紐與黃河干流已建的龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底水利樞紐是2013年國(guó)務(wù)院批復(fù)的《黃河流域綜合規(guī)劃》提出的黃河七大骨干水沙調(diào)控體系工程，如圖1所示。除具有協(xié)調(diào)水沙關(guān)系、防凌防洪、合理配置水資源、供水等任務(wù)外，利用上下游水頭差可以產(chǎn)生巨大電能，根據(jù)規(guī)劃黑山峽裝機(jī)200萬(wàn)kW、磧口裝機(jī)180萬(wàn)kW、古賢裝機(jī)210萬(wàn)kW。

圖1 黃河“幾”字彎三座擬建水利樞紐位置示意

3.2 風(fēng)光及土地資源

黑山峽河段的甘肅省白銀市位居甘肅省腹地北陲，騰格里沙漠南緣，地處黃土高原與騰格里沙漠過(guò)度地帶，地勢(shì)呈西南高，東北低，最高海拔3 321 m，最低海拔1 276 m。中衛(wèi)市地勢(shì)西南高，東北低，市區(qū)平均海拔1 225 m，地貌類型分為黃河沖積平原、臺(tái)地、沙漠、山地與丘陵五大單元。兩地均屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，因受沙漠影響，日照充足，年輻射總量在6 680～8 400 MJ/m2之間，年日照時(shí)數(shù)約3 300 h，屬于太陽(yáng)能資源一類區(qū)；同時(shí)風(fēng)能資源較豐富，屬于風(fēng)資源III類區(qū)。該區(qū)域風(fēng)光資源較豐富，利于風(fēng)光項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。初步預(yù)估沿黃兩岸風(fēng)光能源基地占地約1 500 km2，規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模約2 000萬(wàn)kW。

磧口河段的陜西省榆林市東部及山西省呂梁市西部具備風(fēng)光資源的開(kāi)發(fā)利用條件。榆林市地勢(shì)由西部向東傾斜，西南部平均海拔1 600～1 800 m，其他各地平均海拔1 000～1 200 m，是中國(guó)日照高值區(qū)之一，年平均日照時(shí)數(shù)2 593～2 914 h，東北部最高，南部最低。呂梁市地處呂梁山脈中段，地勢(shì)中間高兩翼低，呂梁山脈由北而南縱貫全境，平均海拔在1 000～2 000 m之間，地貌分為風(fēng)沙草灘區(qū)、黃土丘陵溝壑區(qū)、梁狀低山丘陵區(qū)3大類，平均日照時(shí)數(shù)2 351～2 871 h。兩區(qū)域?qū)儆谔?yáng)能資源三類區(qū)，風(fēng)能資源IV區(qū)域，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值，適合大型風(fēng)光項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。初步預(yù)估沿黃兩岸風(fēng)光能源基地占地約2 000 km2，規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模約1 000萬(wàn)kW。

古賢河段沿黃河兩岸的陜西延安市東部、山西省臨汾市及運(yùn)城市西部具備風(fēng)光資源的開(kāi)發(fā)利用條件。延安市位于黃河中游，屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)，地貌以黃土高原、丘陵為主，地勢(shì)西北高東南低，平均海拔1 200 m左右，屬于暖溫帶半濕潤(rùn)易旱氣候區(qū)，年日照時(shí)數(shù)約2 418 h。臨汾市年平均日照時(shí)數(shù)為1 748～2 512 h。運(yùn)城市地形比較復(fù)雜，相對(duì)高差明顯，最高峰為垣曲境內(nèi)的舜王坪，海拔2 321.8 m；最低處為垣曲縣境內(nèi)的西陽(yáng)河入黃河處，海拔180 m，全年受季風(fēng)活動(dòng)影響，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，日照時(shí)長(zhǎng)約2 039 h。三區(qū)域具有平原、山地、丘陵、盆地、臺(tái)地等多種地貌類型，屬于太陽(yáng)能資源三類區(qū)，風(fēng)能資源IV區(qū)域，具有一定的開(kāi)發(fā)價(jià)值，適合大型風(fēng)光項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。初步預(yù)估沿黃兩岸風(fēng)光能源基地占地約1 300 km2，規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模約700萬(wàn)kW。

3.3 地形資源

黑山峽河段由峽谷與川地組成，自壩址～峽谷進(jìn)口長(zhǎng)21 km，兩岸山勢(shì)陡峻，沖溝發(fā)育，相對(duì)高差300 m以上，從地形和水源保證上具備建設(shè)抽水儲(chǔ)能電站的條件。參照抽水蓄能電站選址的原則，考慮抽水儲(chǔ)能電站調(diào)節(jié)周期的要求，按上下庫(kù)水頭差大于300 m、距高比不大于8、最大最小水頭比小于1.25、上水庫(kù)最大壩高不大于150 m的原則，在虎峽庫(kù)區(qū)和大柳樹(shù)庫(kù)區(qū)選擇了5個(gè)站址進(jìn)行比較，其中2個(gè)條件較好，初步擬定裝機(jī)規(guī)模300萬(wàn)kW。

磧口水庫(kù)庫(kù)區(qū)位于晉陜峽谷的上部，屬相對(duì)隆起的山地高原區(qū)，靠近庫(kù)區(qū)2 km范圍內(nèi)多為海拔800～1 000 m的黃土梁、塬、峁。庫(kù)區(qū)內(nèi)黃河自北向南流，為本地區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面，相對(duì)高差在200 m左右，按抽水蓄能選址原則，適當(dāng)考慮儲(chǔ)能電站調(diào)節(jié)庫(kù)容盡量大的原則，在磧口庫(kù)區(qū)左右岸分別選擇壩址，初擬裝機(jī)規(guī)模240萬(wàn)kW。

古賢工程區(qū)位于晉陜峽谷的南部，屬相對(duì)隆起的山地高原區(qū)，其東側(cè)為呂梁山，西為渭北山地，靠近庫(kù)區(qū)2 km范圍內(nèi)多為海拔800～1000 m的黃土梁、塬、峁。庫(kù)區(qū)內(nèi)黃河自北向南流，為本地區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面，相對(duì)高差在200～350 m左右，按抽水蓄能選址原則，適當(dāng)考慮儲(chǔ)能電站調(diào)節(jié)庫(kù)容盡量大的原則，在古賢庫(kù)區(qū)左岸選擇2壩址，初擬總裝機(jī)規(guī)模200萬(wàn)kW。

3.4 新型單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地

上述水力、風(fēng)光、儲(chǔ)能資源均為清潔能源，分析各能源發(fā)電特性，其中風(fēng)力發(fā)電完全依賴于自然風(fēng)的大小和強(qiáng)弱，光伏電站發(fā)電受晝夜、季節(jié)、天氣、溫度等影響比較大，風(fēng)力、光伏電站的出力過(guò)程具有明顯的間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性的特點(diǎn)；水電站發(fā)電機(jī)組的出力和發(fā)電量隨天然徑流情況的改變而變化，根據(jù)電站入庫(kù)流量、水庫(kù)調(diào)節(jié)性能和水庫(kù)運(yùn)行方式，電站具備一定的調(diào)節(jié)能力；抽水儲(chǔ)能電站啟動(dòng)迅速，運(yùn)行靈活、可靠，具有調(diào)峰填谷的作用，調(diào)節(jié)能力可達(dá)200%，且綜合效率高，可達(dá)75%左右。

目前大多數(shù)電源均采取先接入電網(wǎng)平臺(tái)，再由電網(wǎng)按照各電源性質(zhì)統(tǒng)一調(diào)控以匹配目標(biāo)市場(chǎng)，這種電網(wǎng)調(diào)控模式默認(rèn)定義電源優(yōu)先級(jí)，具有隨機(jī)性、波動(dòng)性的風(fēng)光清潔可再生能源接入電網(wǎng)優(yōu)先級(jí)明顯低于高耗能高污染的化石能源，由于電網(wǎng)受運(yùn)營(yíng)機(jī)制限制其調(diào)峰能力有限，大量可再生能源無(wú)法消納，西北地區(qū)棄風(fēng)棄光現(xiàn)象一直普遍存在。

將不可調(diào)控的風(fēng)光可再生能源與具有調(diào)節(jié)性能的水電站以及調(diào)節(jié)特性更好的抽水儲(chǔ)能電站有效組合，構(gòu)建新型單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地，統(tǒng)一整合提前達(dá)到電網(wǎng)多目標(biāo)要求，符合匹配電網(wǎng)需求的穩(wěn)定輸出，形成電源端調(diào)控新型能源基地。依托黃河流域“幾”字彎區(qū)域豐富的水、光、風(fēng)、土地、地形資源構(gòu)建三大單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地，內(nèi)部主要參數(shù)及互補(bǔ)類型見(jiàn)表2。

表2 黃河“幾”字彎區(qū)域三大單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地特性

能源基地充分合理地利用內(nèi)部各類電源的優(yōu)越性，整合各種能源型式，采用多種能源互補(bǔ)技術(shù)，互相配合運(yùn)行，綜合考慮能源基地發(fā)電總量、棄光棄風(fēng)電量、抽水儲(chǔ)能電量、電能出力波動(dòng)等重要參數(shù)，分層分區(qū)分時(shí)進(jìn)行能源日、周、月、季、年典型出力平衡，達(dá)到降低可再生能源棄用率，提升能源利用率，提高電力目標(biāo)市場(chǎng)匹配性的互補(bǔ)效果，是目前大型清潔能源基地高效利用、集約發(fā)展的先進(jìn)措施。單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地內(nèi)部設(shè)置調(diào)度協(xié)調(diào)中心，如圖2所示，聚合各種能源電量雙向調(diào)節(jié)各種能源輸入及輸出，優(yōu)化能源組合方式以滿足目標(biāo)市場(chǎng)電力交易，基地內(nèi)部具備電力調(diào)峰本地化、水量電量調(diào)度化、可再生能源儲(chǔ)能化、外部市場(chǎng)匹配化。以上功能構(gòu)建的新型電源模式，充分利用水電站、抽水儲(chǔ)能調(diào)節(jié)性能，即可有效解決能源基地內(nèi)部風(fēng)電和光伏不穩(wěn)定、不可調(diào)的缺陷，同時(shí)將電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)本地化，簡(jiǎn)化電網(wǎng)調(diào)度層級(jí)，減輕電網(wǎng)調(diào)峰壓力，解決用電高峰期和低谷期輸出不平衡問(wèn)題，減少棄風(fēng)棄光棄水問(wèn)題，促進(jìn)可再生清潔能源產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。

圖2 清潔能源基地多能互補(bǔ)結(jié)構(gòu)拓?fù)涫疽?/p>

表3 黑山峽多能互補(bǔ)清潔能源基地成本費(fèi)用分析

4 黃河“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地經(jīng)濟(jì)性初步分析

以黑山峽單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地為代表，分析基地發(fā)電成本。按照黑山峽河段水電單位千瓦投資6 000元、抽水蓄能電站單位千瓦投資5 500元[7]、光伏電站單位千瓦投資4 000元、風(fēng)電單位千瓦投資7 000元，初步估算黑山峽多能互補(bǔ)清潔能源基地總投資約1 145億元。能源基地總成本費(fèi)用包括折舊費(fèi)、材料費(fèi)、修理費(fèi)、工資福利費(fèi)、保險(xiǎn)費(fèi)、其他費(fèi)用。按照不同電源結(jié)構(gòu)類似工程成本費(fèi)用參數(shù)取值和相關(guān)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范要求，估算基地年總成本費(fèi)用為66.1億元，則單位發(fā)電成本為0.179元/(kW·h)。

考慮西北電網(wǎng)消納能力有限，擬將基地出力目標(biāo)電網(wǎng)定位在電力需求緊迫火電占比更高的華中地區(qū)河南省。河南電網(wǎng)現(xiàn)狀燃煤機(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)(脫硫、脫硝、除塵電價(jià))為0.377 9元/(kW·h)，按照過(guò)網(wǎng)費(fèi)0.08元/(kW·h)，估算黑山峽能源基地上網(wǎng)電價(jià)約為0.30元/(kW·h)，比初步分析黑山峽多能互補(bǔ)能源基地發(fā)電成本高0.121元/(kW·h)，由此可見(jiàn)，能源基地存在一定盈利空間。黑山峽多能互補(bǔ)清潔能源基地成本費(fèi)用分析詳見(jiàn)表3。

5 黃河“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地建設(shè)意義

5.1 實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約集約利用

建設(shè)黃河“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地，可降低水資源的消耗，實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約集約利用。黃河流域既是能源流域也是缺水流域，上中游地區(qū)分布有寧東能源基地、隴東能源基地、鄂爾多斯能源基地、陜北能源基地等，以化石能源為主，耗水規(guī)模巨大，現(xiàn)狀條件下耗水量接近10億m3。建設(shè)“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地，從總體上改變區(qū)域能源產(chǎn)出方式，降低耗水率，提高水資源的利用效率。以現(xiàn)行火電行業(yè)(空氣冷卻)單位發(fā)電量取水定額指標(biāo)0.53 m3/(MW·h)計(jì)算[24]，建設(shè)“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地每年可節(jié)水量4 028萬(wàn)m3。

5.2 有效減少有害氣體排放

建設(shè)黃河“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地可實(shí)現(xiàn)低碳、低污染發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)致力于大氣污染治理，重污染天氣較大幅度減少，但中部地區(qū)包括黃河中游地區(qū)仍然面臨較大的壓力。建設(shè)“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地，可有效降低CO2、SO2、氮氧化物、煙塵等大氣污染物排放量。根據(jù)2019 年全國(guó)火電行業(yè)單位電量[25]CO2、SO2、氮氧化物、煙塵排放量838、0.187、0.195、0.038 g/(kW·h)計(jì)算，建設(shè)“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地每年可減少二氧化碳排放約6 367萬(wàn)t、減少二氧化硫排放約1.42萬(wàn)t、減少氮氧化物排放約1.48萬(wàn)t、減少煙塵排放約0.29萬(wàn)t。根據(jù)近期有償競(jìng)價(jià)結(jié)果[26]，僅碳匯年效益可達(dá)12億元。

5.3 有效利用國(guó)土資源助力脫貧攻堅(jiān)

建設(shè)黃河幾字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地可有效利用我國(guó)西北荒漠國(guó)土。一方面可降低風(fēng)電、光電開(kāi)發(fā)建設(shè)成本，另一方面農(nóng)民可從貧瘠的土地收益中持續(xù)獲益，采取入股分紅、就業(yè)安置等方式對(duì)移民和當(dāng)?shù)刎毨罕娺M(jìn)行長(zhǎng)期扶持，有效解決脫貧后的穩(wěn)定發(fā)展問(wèn)題。

5.4 有助于水土保持涵養(yǎng)水源

在黃河中游地區(qū)由于水土流失嚴(yán)重，亟待強(qiáng)化治理。黃河“幾”字彎多能互補(bǔ)清潔能源基地建設(shè)的成片光伏面板，不但可以轉(zhuǎn)化太陽(yáng)輻射、調(diào)節(jié)地區(qū)的熱力平衡，減少坡面暴雨侵蝕，而且與黃土高原坡面治理相結(jié)合，可以集雨促進(jìn)植物生長(zhǎng)，有助于中游地區(qū)的水土保持。

6 結(jié) 語(yǔ)

黃河流域是能源流域，黃河“幾”字彎區(qū)域更是我國(guó)重要的能源產(chǎn)區(qū)。應(yīng)用新型單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地建設(shè)模式，將不可調(diào)控的風(fēng)光可再生能源與具有調(diào)節(jié)性能的水電站以及調(diào)節(jié)特性更好的抽水儲(chǔ)能電站有效組合，統(tǒng)一整合提前達(dá)到電網(wǎng)多目標(biāo)要求，符合匹配電網(wǎng)需求的穩(wěn)定輸出，形成電源端調(diào)控新型能源基地。依托黃河流域“幾”字彎區(qū)域豐富的水、光、風(fēng)、土地、地形資源構(gòu)建三大單元式多能互補(bǔ)清潔能源基地，不但可以推動(dòng)黃河流域水資源的節(jié)約集約利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展；而且對(duì)加快能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)西部地區(qū)由石化能源到清潔能源輸出具有重大意義。