从四大热电中心的前世今生看首都能源消费的结构演变
【无所不能 文|李司陶】不久前的３月１９日和２０日，北京市相继关停了京能石景山热电厂和国华北京热电厂。至此，算上之前已经关停的大唐高井热
【无所不能 文|李司陶】不久前的３月１９日和２０日，北京市相继关停了京能石景山热电厂和国华北京热电厂。至此，算上之前已经关停的大唐高井热电厂，北京城区原有的四座燃煤电厂已关停三座，仅剩的华能北京热电厂燃煤机组也将在2016年完成停机。按照北京市政府的计划， 2017年前北京将全面实现淘汰燃煤机组热电，把本地电源和热源集中到高井（西北）、草桥（西南）、高碑店（东南）、高安屯（东南）四大燃气热电中心。
该计划完成之后，北京市将进入一个全新的能源利用时代。届时，这座被雾霾围城的古都，将能够彻底从源头上告别空气污染的重要因素之一：燃煤。
实际上，这样的转变尝试在北京发展历史上出现过很多次，但只有这一次最接近成功。建国以来，北京市的城市定位政策几经更改，产业结构数次剧变，城市发展一日千里，能源消费结构也随之出现了特点鲜明的四个时期。
非常有意思的是，即将在未来被倚为干城的四大热电中心，在诞生时间上正好占满了四个时期，并在第四个时期一起勇担重任，成为了在这座陷于环保困境的国际大都会中，被寄予厚望的“除霾四君子”。
本文将按照历史的轨迹，跟大家一起了解这四大热电中心的前世今生，同时以热、电为切入点梳理北京市能源消费结构的历史演变。
一、高井：老当益壮，为跑步迈进工业国提供支持（1949~1979）
“党和人民的当前的主要任务，……，把我国尽快地从落后的农业国变为先进的工业国。”（《中国共产党第八次全国代表大会关于政治报告的决议》）——正是在这种上下一心对于跑步实现现代化的迫切追求中，全国各地、各界都开始了一场运动式的工业建设浪潮。首善之区的北京市自然不能落后。第一版《改建与扩建北京市规划草案的要点》于1953年编制并上报中央，其中提出 ：“首都应该成为我国政治、经济、文化的中心，特别要把它建设成为我国强大的工业基地和科学技术的中心。”
发展工业，尤其是重工业，必须有强大的能源供应与之配套。正是在这个背景下，高井热电中心的前身，诞生于1959年的石景山高井热电厂项目上马了。这座电厂的建设过程堪称一段传奇，也是那段“激情燃烧岁月”的一个缩影。
1958年，始建于清光绪二十八（1902）年的北京第一家公用发电厂石景山发电厂（即上文提到，于近日被关闭的京能石景山热电厂的前身。石景山热电厂的燃气机组其实被保留了下来，并入了西北热电中心。），响应 “大跃进”号召，采用“小鸡下大蛋”的方式进行了一次强行的自我复制。用仅仅不到一年建成了当时国内最先进的高温高压单元集中控制燃煤发电厂——高井热电厂。这在当时国内电力乃至整个工业界，都是一项里程碑式的成就，被当时的北京市市长彭真同志誉为“首都工业建设的橱窗”。
前文提到的国华北京热电厂也是始建于这一时期。他的前身是北京第一热电厂，是新中国在首都建设的第一家高温高压热电联产企业。北京市的第一座水电厂官厅水库水电站同样来自这一时期，它建成于1955年。
北京市的这一轮“强行军”式工业化最终获得了成功。1949年开国时，北京市第二产业占地区生产总值的36.8％；而到了文革前夕的1965年，已扩大至59％。同期规模以上工业总产值（按不变价计算）增长近34倍，粗钢产量增长88倍、发电量增长25倍……
其实，任何一段形容那个年代的文字，都少不了这样一组数据。而值得我们注意的，不应该仅仅包括工业产能迅速扩张、现代化快速推进带来的喜悦，这种发展模式的代价和弊端也应该为我们所重视。
具体到北京来说，当时“强大工业基地”的城市定位，后来就惹上很多争议。不少人指出，当下北京面临的环保、拥堵、城市规划不合理等问题皆滥觞于此。他们认为，这份事实上从开国一直实施到改革开放的定位政策，为这座千年古都施加了不能承受之重。
因为环保问题被迫搬迁的首钢集团，就是一个鲜活的例子。首钢集团从1958年建起第一座3吨侧吹小转炉开始，一直到90年代成为年产800多万吨钢铁位，列行业全国第一的“巨无霸”，可以说为北京乃至全国的发展都立下了汗马功劳。但在2005年，为了配合迎接奥运、解决环保问题，不得不迁出全部钢铁产能。因为它的能耗和污染实在是太吓人了：首钢生产顶峰时，粉尘排放量平均每年每平方公里达到34吨；首钢2005年开始的搬迁调整，直接导致北京市煤炭消耗量减少了327万吨（2005年全市煤炭终端消费量总计1314.7万吨）；二氧化碳排放量减少了1.5万吨；氮氧化物排放量减少了1.17万吨，同比下降了31.6%。
类似于这样的工业单位部署，导致北京市一直存在大量的工业燃煤锅炉。这些锅炉不但数量众多，而且效率低、污染高。并且由于过去建设规划上，存在“条块分离”等管理体制上的弊病，这些锅炉相当一部分属于重复建设。除了直接的燃煤排放，这些工业单位还同其他部门争抢电力和燃油等能源或其他形式的资源，为日后新型经济的发展造成了很大的负面影响。
在这一时期，北京市的能源规划完全是服从与“建设强大的工业中心”这一政策目标的，自然而然的导致了燃煤大量使用，并大量向制造业部门集中，然后直接燃烧的能源消费结构。在1978年，煤炭与焦炭占到终端消费（即消费者最终使用能源时的形式。比如，如果我用煤炉取暖、做饭的耗煤量计入煤炭终端消费；但是电炉取暖、电磁炉做饭的耗电量就计入电能的终端消费，不考虑发电时的煤耗。）总量的70％，电力的来源也绝大部分是燃煤火电。
客观的讲，二战后不少国家都曾经犯过这样的错误：让人口密集的大城市对工业、商业、科教文卫等各种领域大包大揽，最终导致环保、能源、交通等方面走入困境。而且当时的能源技术、世界政治和经济形势，也基本不允许有其他的选择。不过发达国家本在60、70年代就都意识到了问题，至少开始了规划方向上的调整。
但我国在同一时期，由于政治等方面的复杂原因，仍然长时间的维持着落后的规划理念。这直接导致在70年代末改革开放时，作为首都、心怀成为国际大都会野心的北京，仍然背负着很多伦敦、纽约、东京们已经或正在抛弃的包袱。
二、高碑店：年富力强，为高速经济发展确保条件（1980~2000）
坐落在城东南的高碑店热电中心（即华能北京热电厂），立项于1995年，建成投产于1999年。实际上华能热电厂诞生于它所在时代的尾声，因此兼有新旧两个时代的特点。我们不妨先从那个时代说起。
80年代初，刚刚走出十年浩劫的中国迎来了改革开放。整个国家都开始一次大反思、大调整，力图“拨乱反正”，剔除政策制定中的极端和激进思维，北京的城市规划也不例外。1982年的第五版《北京城市建设总体规划方案（草案）》明确提出：“（经济建设上）要适合首都特点，重工业基本不再发展”。在同年11 月召开的北京市第五次党代会上政策明确为“发展适合首都特点的经济”，并第一次明确提出要产业向高精尖发展、提高环境质量、保护历史文化名城。
但是，这套方案的方针并没有获得落实。毕竟在当时，从国家层面替代“以阶级斗争为纲”国策的是“以经济建设为中心”、“提高人民生活水平”，而不是“产业升级”、“改善环境”和“保护历史文化名城”。也许从字面角度看，这些确实不矛盾，但是读者们一定能明白，在那样的历史背景和现实语境下，这些叙述上的差异意味着什么。
在当时，无论从担负经济大局责任、支援全国建设角度讲，还是从追求市场效益、提升市民生活水平角度讲，北京市现有的工业产能都必须调动起来生产、扩张。而非预想中的“不再发展”。结果就是北京的重工业产能非但没有控制、疏散，反而进入了新的快车道。例如1980年~2000年期间，北京市粗钢产量由200.9万吨扩张至803.4万吨，翻了4倍；而同期全国则只有3712万吨到12700万吨扩大的3.42倍。
因此，顺理成章的，这些工业部门所需要的煤、电非但没有减少，反而在市场经济的刺激下大大增加了。1981年到2000年的19年中，北京市工业总能耗扩大1.8倍，工业部门煤炭消费扩大1.3倍，焦炭消费扩大2.7倍，电力消费扩大2倍，汽油消费扩大3倍……
北京在新时代面临的能源挑战还远不止如此。
随着市场经济的发展和各项政策的放开，大量人口开始涌入北京。这一段时间内北京市总人口翻了将近一倍。作为一个北方城市，如此多的人口在短时间内涌入，致命的市政难题除了粮食、水，最迫切的就是——供暖！
一开始，市政系统的热力管网根本跟不上人口增长和社区扩张的速度。于是出现了大量的室内小煤炉和分散锅炉房。
大量涌入的新增人口迅速填满了北京的大杂院、城中村，在这些基础设施落后的平房区，室内小煤炉几乎是北京寒冷冬天能够使用的唯一采暖方式。这直接导致了很长一段时间煤气中毒事故的居高不下，一直到新千年后的前几年都不乏这样的新闻。室内煤炉也因此获得了“杀人炉”的恶名。
为楼房社区供热的分散锅炉房，虽然不至于直接杀人，但是负面影响更加持久深远。直到2010年，北京仍然有820座小锅炉房、3834台小锅炉。而在2000年，燃煤小锅炉等非清洁供热方式在北京市占比高达64％（同期北京市城镇人口78％）。这些锅炉的地理和产权分布都非常分散，且数量庞大，监管难度极大。更关键的是当时北京市供热缺口巨大，市政部门基本睁一只眼闭一只眼。这就导致这些锅炉烧什么、怎么烧的都有：燃料包罗烟煤、褐煤、渣油等几乎一切能释放热量的燃料；烟尘、废气的排放更是无法无天，一到冬天走在路上常常能见到一条条擎天黑柱，空气中时常弥漫着硫磺味。
随着人口的激增，突出的问题不仅仅是供暖。很快，千万级人口大城市开伙所需燃气的供应问题，也凸显了出来。1984年，为了填补北京市原有的751厂、焦化厂两个气源已经满足不了的需求缺口，首钢集团也开始生产人工煤气供应城区（注意，人工煤气是指由煤生产的一氧化碳气体；和今天人们谈论的“煤制气”，即煤制烷烃，不是一个概念）。
1987年，市内第一条天然气高压干线投入运行，为北大居民小区的1032户居民接上了的天然气，北京市自此拉开了天然气应用的大幕。并从次年开始，全面铺开用更安全、更清洁天然气置换煤气。1992年，陕京天然气一期开工，于1997年顺利接通，年设计输送量33亿立方米。
由于北京居民、工业（如玻璃厂）都对天然气有巨大的需求，北京市实际上一直处于天然气短缺的状态。虽然不断有新的气源接入，但是北京城市扩张太快，又有供暖、清洁电力等不少新增需求，事实上直到今天北京市仍然是勉强维持着天然气的供需的平衡。周围地区和北京本地的工厂时常需要“拉闸限气”，来保障居民的日常生活不受影响。
到了90年代，一些事情的发生使得北京市的政策制定者意识到，北京必须下大力气进行能源、环境方面的整治了，不能再简单沉迷于经济发展的喜悦之中。
首先，是检测记录表明1981~1990年全球平均气温比100年前上升了0.48℃。这直接导致了国际上环保浪潮的兴起，温室效应、厄尔尼诺现象、碳排放、臭氧层空洞等等一系列环境问题在世界范围内被热议。1992年，联合国专门制定了《联合国气候变化框架公约》；1997年，世界各主要国家签订了旨在控制碳排的《京都议定书》。
其次，1993年的申奥失败，对于中央政府与北京市政府都是一个巨大的挫折。这使得他们痛下决心，一定要让北京市改头换面！不能再在8年后输掉2008年奥运会的举办权。
2000年，北京市已经将燃煤与焦炭的终端消费占比压缩到了43％。但是如果将燃煤发电等间接方式计算上，煤炭的占比仍然高达72％。余下的能源总消费24％为石油，3.1％为天然气，剩余部分为水电等清洁能源。
从1980年到2000年，北京市发生的另一个重要变化就是从电力输出变成了电力输入。1980年，北京市本地生产电能100亿千万时，用电85.46亿千万时，净输出14亿多千瓦时；而到了2000年，本地生产181亿千万时，用电384亿千瓦时，净输入203亿千瓦时，净输入占总用电量的53％。
1995年，就是在这样的大背景下，高碑店的华能北京热电厂上马了。这座热电厂在设计上有非常有很多有意思的地方，体现了很有时代特点的功能和性能需求。
一方面，华能北京热电厂一期（即1999年投产的整个燃煤部分），采用了4台德国进口的燃煤锅炉和4台俄罗斯进口的蒸汽轮机。这些都是当时顶级的高端装备，热效率、环保等性能在当时属于顶尖水平。并且配套了先进的热电联产系统来加强集中供热功能，是当时全国供热容量最大的火电厂。这样一来，高碑店电厂无论从降低发电能耗的角度，还是从集中供热取代小锅炉的角度，都有起到了很好的环保作用。
当时较高的建设标准，为华能北京热电厂日后的环保改进提供了很大便利。到2014年，华能北京热电厂的燃煤机组各项环保指标，已经基本达到了燃气机组水平，仅粉尘一项还略有差距。但是其实在北京市发改委严令在15至16供暖季结束后全面淘汰燃煤热电机组之前（因为各种各样的原因，后来又宽限了一年，目标改为在2017年前完成。），华能热电厂就已经立项了“0粉尘”除尘项目，以图让燃煤机组完全达到燃气机组标准。
另一方面，在刚建成时，华能北京热电厂有一部分蒸汽是直接供给附近工厂，以供给工业生产的。后来这些工厂都被从北京迁走后，华能北京热电厂只好又专门添加了一台机组，来利用起这些无处可去的蒸汽。也就是说，从某种角度来讲，一开始电厂的设计者低估了北京市推进环保政策的深度和广度。
在这一时期，北京市还兴建了我国北方第一座大型抽水蓄能电站，十三陵水电站。
三、草桥电厂：命途多舛的00后，跨越电荒、气荒与环保的三重纠结（2001~2010）
在四大热电中心中，位于西南的草桥热电厂，是第一家一出生就根正苗红烧天然气的清洁热电源。草桥电厂一期于2005年开工，2006年即投产运营。但是，第二期的运气就没有这么好了：2005年5月获批，8月即被市政府下令暂缓施工。一直到5年后的2010年，时任国务院总理温家宝亲自考察后才恢复施工，最终于2014年3月竣工。
那么问题来了，按说在申奥成功之后投产的草桥电厂，作为清洁能源利用的典型，建设过程应该一帆风顺才对，怎么会如此一波三折呢？这件事还比较复杂，得一点点从头梳理。
1978年改革开放后，中国经济立刻开始了高速发展。中国政府启动了一系列的政策改革、体制改革来促进经济的发展，并构建一个正常、高效的经济和社会秩序。电力工业作为在这个国民经济中，基础的不能再基础、重要的不能再重要的命脉产业，也启动了大刀阔斧的改革进程。
上世纪90年代，全国上下都陶醉在市场经济的飞速发展之中。经济发展需要能源支持，但在当时就出现了电源建设跟不上经济发展需求的情况，在情况最严重的最严重1987、1988、1989年，很多企业被迫在“停三开四”或“停四开三”的局面下生产。于是，就有了包括“省为实体”和“多家办电”在内的一轮电改，希望引入资本和市场的力量来促进电力发展。这两项政策的设计预期都很好：省为实体相当于分封制，可以提高本地电力建设的积极性；多家办电可以通过民资、外资等多种资金渠道来加快电力建设步伐。
当时高热的经济状态，和电力紧缺的现实，让所有看到这项投资机会的人都疯狂加入了电源建设大军。随着包括地方电力公司在内的各路资本的一拥而上，电源建设立刻就超过了合理的需求量。
随即，发生了1997年亚洲金融危机，中国经济深受牵连，用电需求大幅下降。这个时候又一个严重的弊端暴露了出来：由于政企分开、厂网分离不彻底，省为实体又成了事实上的“省间壁垒”，各地电网调度都优先让本地电力公司投资的发电厂上网。出现了非电力公司自己投资或邻省的电源，即使价格低也弃掉不用，强行偏袒电力公司自己持股的高价电源的现象（有兴趣的读者可以百度一下“二滩水电站”）。
几个不利因素的叠加之下，当时全国电力行业哀鸿遍野、惨不堪言。有人开玩笑称，就职于山西娘子关火电厂的著名科幻作家刘慈欣，在经历这场行业劫难之前文风清新豁亮，这之后笔下突然转向峭利冷峻，以至于有了对全宇宙文明都丧失信心的“黑暗森林”理论。
鉴于严重的电源过剩现实，国家提出了“三年不上火电”政策。但是谁也没想到，中国经济的活力是如此的强大。1999年GDP增速以7.1％跌落谷底后，第二年2000年就又蹿升至8.2％，2003年突破10％。于是，之前电源投资缺失埋下的隐患被立刻引爆，全国出现了报复性的电力短缺。2003年全国有19个省市拉闸限电、2004年有24个省市拉闸限电……这一时期，北京市民的日常生活在牺牲了大量周边省市供电的情况下，才勉强没有受到影响。
就是在这样的背景下，草桥一期、二期工程都顺利过审了。但是二期仅仅三个月后就遭暂缓施工——因为北京市的天然气供应跟不上。
虽然陕京天然气二线已于2005年7月建成通气（年输送120亿立方米），但是北京和其他周边省市天然气需求都增长太快，没有余气供应新的燃气热电项目了。一直到2010年陕京三线全线贯通，草桥二期才得以重新开工。
北京市在这十年间，还有一个更棘手的能源问题：机动车数量爆炸性增长。2001年，北京市汽车保有量为104万辆，而到了2010年则增长到了453万辆。2001年，汽油、柴油消费之和从370万吨，2010年则增长到了609万吨。
不知是不是得益于这期间成功的公共交通建设，例如地铁从2条增加到了12条（其中5条在2010年的最后一天开通），和严格的限行制度，北京市在机动车数量增加4倍多的情况下，燃油消耗量只增加了不到一倍。
客观来讲，从数字上看北京市在这段时间为迎接奥运、提升环境水平作出的环保成果确实不少。2001年北京市万元GDP能耗为1.198吨标煤，2010年只剩不到半，达到0.581吨。截止到2010年，北京市清洁能源占能源消费总量的比重达到70%，其中天然气、外调电力、新能源和可再生能源比重分别达到13%、23%和3%。而在2000年，占据7成份额的还是煤炭。
四、高安屯电厂：为除霾而生，向污染全面宣战（2011~？）
但是这种成果不少，可能也仅仅只能从数字上来看。
2011年年底，突然间一个大多数人可能只在语文课本中出现过的词语“雾霾”成为了整个社会的热点。包括北京在内的全国不少地区的居民，都开始被这样一个消息轰炸：近些年来那些越来越多的，被当成正常气象现象的低能见度情况，可能是某种严重空气污染的结果，而且这种污染带给健康的危险是致命的！
各地政府几乎立刻就感受到了愤怒的公众产生的巨大压力。管理首善之区、“国家门面”的北京政府尤甚，他们必须行动起来给出一个交代。2012年底中央政府换届时，新领导集体向公众许诺一定会解决这个问题，更是增添了巨大的政治压力。
在工业产能为了迎奥运被大量清退之后，北京市空气污染最重要的本地来源有两个：一是机动车尾气排放；二是煤炭的燃烧，尤其是小煤炉、分散锅炉房的污染排放。在机动车的治理上，北京市选择通过一边收紧牌照发放，另一边不断完善城市公共交通来缓解压力。
而对于燃煤和与之无法分离的供电、供热问题，北京市给出了一个简单直接（当然也有不少人形容为“鲁莽粗暴”）的解决方案：“建设四大燃气热电中心，全面关停燃煤电厂。”（《北京市2013-2017年加快压减燃煤和清洁能源建设工作方案》）。
其实，在今天让燃煤机组按照燃气机组的指标发电，已经没有任何技术上的问题了。而且即使加上对现有燃煤机组进行改造产生的经济成本，燃煤电价仍然对于燃气电价有明显的优势。但是北京市仍然选择了彻底淘汰燃煤发电，全部换用天然气。
于是最早提出于2008年末的“四大热电中心”概念，作为治霾政策核心被郑重推向全市。简要来讲，四大热电中心就是指改造两个已经建成的燃煤热电厂（西北高井和东南高碑店）为燃气热电厂，加强一个现有燃气热电厂（西南草桥），再新建一个燃气热电厂（东北高安屯）。预计在2017年前在市区内全面清除燃煤，在全市范围内淘汰燃煤发电，实现100％的电力来源清洁化。
就是在这样的背景之下，东北燃气热电中心自2012年9月开工建设，其中京能集团负责建设的2台燃气机组已经于2014年12月建成投运；国华电力负责的2台燃气机组设备安装已经就位，正在进行机组调试工作，计划今年夏季大负荷期前投运。
四大热电中心预计将在2016年全部建成投产，目前只剩东南热电中心还剩4台燃煤机组没有替换。北京市发改委曾经向外界介绍，四大燃气热电中心建成、燃煤电厂全部关停后，每年将减少煤炭消耗920万吨，占全市压减燃煤任务1300万吨的70%，相应减少二氧化硫排放10000吨、氮氧化物排放19000吨、粉尘排放3000吨，实现本地发电和中心城区集中供热全部清洁化。
北京市发展改革委预测，2015年本市天然气用量将为150亿立方米，而按照相关政策路线图，2017年将达到240亿立方米。所以与“煤改气”配套的气源建设也密集展开：2015年将建成陕京四线，并实现大唐煤制气、唐山液化天然气工程全面竣工投产，10个远郊新城全部接通管道天然气；2016年开工建设陕京5线。
截至2014年底，煤炭在北京市一次能源消费结构中占比已降至20％，优质能源占比近80％，可再生能源比重达到5．5％。根据市环保局在2014年底透露的数据，全市煤炭总消费量不高于2000万吨，而年初发改委预测的消费总量为1900万吨左右。
3月19日，北京市能源与经济运行调节工作领导小组发布了2015年的工作目标：全市优质能源消费比重达到85%；新能源和可再生能源比重达到6%左右；煤炭消费总量比2012年减少800万吨，压减到1500万吨以内。
而按照《北京市2013-2017年清洁空气行动计划》的计划，到2017年，北京全市燃煤总量要控制在1000万吨以内；煤炭占能源消费比重下降到10%以下，优质能源消费比重提高到90%以上。并且扩大外受电通道能力达到2800万千瓦，外调电比例超过70%，本地电源装机容量控制在1100万千瓦，不再新建电厂，新增电力需求通过外调电力解决。
北京市正在按自己的计划，一步一步的走向一个新时代。
【无所不能专栏作者，李司陶，华北电力大学学生】
本文为作者观点，不代表“无所不能”（caixinenergy）观点和立场
扫一扫下方二维码，即可关注无所不能（caixinenergy）微信公众账号
