魁省能源开发野心受阻 工人短缺难题如何解决

七天记者 颜宏

去年12月12日,魁省与纽芬兰和拉布拉多省(Newfoundland and Labrador)政府宣布达成从丘吉尔瀑布(Churchill Falls)水电大坝购买电力的新协议。该协议除了增加现有丘吉尔瀑布水电站的发电能力外,还包括建设两座新的水电大坝项目,即丘吉尔瀑布二号水电站(Churchill Falls 2)和海鸥岛水电站(Gull Island)。面对这一投资总额高达250亿元、魁省企业已经等待多年的巨大商机,无论是魁省水电公司(Hydro-Québec)还是行业内的企业都面临巨大的人力资源困境:现实中很难找到足够数量的合格员工,这让魁省水电发展的雄心遇到现实的瓶颈。与此同时,美国特朗普对加拿大实施的关税政策可能会导致全国近百万人失业。魁省省长Francois Legault新闻发布会上表示,如果关税在6个月内持续存在,魁省可能会失去多达10万个工作岗位。如果持续一年,那么可能会有多达16万个岗位不复存在,或许现在是时候考虑如何转行到能源领域了。

得天独厚

众所周知,由于魁省的水资源丰富,其水利发电能力在全球能源版图中占据重要地位。魁省的广袤辖区内有4500条河流及30万处湖泊,水能资源理论蕴藏量高达200 吉瓦(GW)(1吉瓦等于1000兆瓦),且地形起伏较大,适合修建大型水电站,但目前开发率只有约20%,潜力巨大。根据国际水电协会(IHA)的数据,魁省水电规模若作为单个实体位列全球第四,仅次于中国、巴西和加拿大。而属于政府所有的魁省水电公司成立于1944年4月,在1963年的国有化过程中合并了全省的11家电力公司,是全球最大的水电生产商之一,其发电量不仅可以满足省内的需求,还可以出口至美国东北部。

除了水利资源丰富外,魁省独特的气候条件和季节性降水也给水电发展带来了巨大的便利,尤其在春季融雪时形成的大量径流,为水电站提供了充沛的水源。尽管近年来气候变化带来了一定的不确定性,但总体来说,全省的年均降水量和冰雪融化后的水量依然足以支撑大规模的水力发电项目。

Chemin d'accès à la centrale de la Trenche : Travaux à compter ... | Hydro- Québec

位于La Tuque 的Rapide-Blanc水电站

另外,魁省的水电开发还带动了区域经济的发展,形成了完整的产业链。从水电大坝选址、工程设计、设备制造到后续维护和数字化管理,都形成了一套成熟的技术和服务体系。该体系不仅为本省创造了大量就业机会,也成为加拿大乃至北美地区绿色低碳经济的重要支柱。就比如位于拉布拉多高原的北美第二大地下水电工程丘吉尔瀑布水电大坝在建成后,由于没有相应的输电基础设施不得不并入魁省电网,与魁省签订长达99年的低价购电协议。

目前魁省水电公司旗下的水电网络覆盖魁北克省30余条河流,形成独特的清洁能源矩阵。总装机容量达37.4 吉瓦,相当于三峡电站的1.7倍,为455万个客户供电;年发电量超过200 亿瓦时(TWh),占加拿大全国水电产量的三分之一;可调节水库库容137亿瓦时,相当于全球电池储能总量的30倍。在长期的运营和发展中,魁省水电公司还形成了6大技术优势,包括:

  1. 极地工程学:零下50℃混凝土浇筑技术(Manic–5大坝);冰盖层下隧道施工体系(La Grande -2水电站);
  2. 巨型水库群智能调度:跨流域联合调控系统,可实时协调11个水库群的水量分配,径流预测准确率达92%,比行业平均水平高15个百分点;
  3. 超高压输电技术:在魁北克工程师Jean-Jacques Archambault的坚持下,早在1965年就建成了世界首条从魁北克城到蒙特利尔的735 千伏的交流输电网络,一度是全球最高运行电压等级,现在已被中国的1000千伏特高压超过。魁省共有4500公里直流背靠背联网输电系统,向美国东北部输电损耗仅3.7%;
  4. 生态化设备系统:鱼类友好涡轮机,可让鱼类的死亡率小于0.5%,减少对生态的负面影响;还有动态生态流量控制系统,实现最小下泄流量自动调节;
  5. 数字孪生技术:水电站全生命周期数字建模,故障预测准确率89%;还有无人机群自动巡检系统,可覆盖98%输电线;
  6. 混合能源创新:魁省水电公司还拥有一座核电站和一座风能发电站,平抑可再生能源的波动性,并计划建设更多的风电园区。

内外交困

籍着得天独厚的优势,魁省的水电平均成本约为0.03加元/千瓦时,仅为北美天然气发电成本的三分之一,支撑着省内电价低于北美平均水平。以清洁能源水电为主的魁省也成为全球碳排放最低的地区之一,人均年碳排放为4.8吨,低于加拿大平均14.7吨。

拥有如此优厚条件的魁省水电公司近年却频频因停电、供电紧张登上新闻头条,不得不暂停电力出口,甚至在冬季寒流到来时不得不在部分区域限电,并呼吁民众避开用电高峰期。这家拥有62座水电站、供电覆盖全省的国有能源巨头,为何陷入”自家灯火难照本地”的窘境?其实,多重结构性矛盾正冲击着这座水电帝国的根基,包括电力需求增长、基础设施瓶颈、出口压力以及气候变化等多种因素。

首先,随着魁省人口的增长以及经济和能源转型,省内的用电量大幅上升。为了应对气候变化,降低碳排放,整个社会都在减少对化石能源的依赖,转向更清洁的电力。如越来越多的建筑改用电力取暖,电动汽车的普及也增加了电网负担。另外,魁省近年来成功吸引了大量数据中心投资,成为北美乃至全球数据中心选址的重要热点之一。再加上传统铝冶炼以及电动车动力电池工厂项目等高能耗行业的增长,也加大了对电力的需求。

其次是气候变化给魁省的水电带来负面影响。通常魁省的水力发电依赖稳定的降水和冰雪融水,但近年来的极端天气频发在影响水库的储水能力和发电效率。比如2023年的魁省北部冬季少雪、春季多雨、夏季又异常干燥、高温,导致史无前例的山火频繁发生,使得各大水库的水位创造了历史最低纪录。当年魁省水电公司各个大坝的水量减少是自1943 年有编制数据以来最高的,也是水电公司自积累盈余以来的首次重大负面能源冲击。根据水电局的计算,而由于来水量的减少,少发了35亿瓦时电力,相当于2022 年魁省水电公司全年出口的电力或者等于魁北克人一年用电量的20%。水文专家指出,传统融雪补给模式已被打破——冬季降雪减少导致春季径流不足,而夏季极端高温又加剧蒸发量,水电”靠天吃饭”的脆弱性暴露无遗。

再次是电力系统的基础设施瓶颈。尽管魁省水电公司拥有众多成熟的水电站和输电线路,但部分设施已服役多年,面临老化问题。现代化升级不仅需要巨额投资,还要求在不影响现有供电稳定性的前提下进行设备更新与改造。如何在保证供电安全的同时顺利完成基础设施的数字化和智能化改造,是水电公司面临的重要挑战。

还有公司的内部治理问题层出不穷,也加剧了系统性风险。随着时间的推移,水电公司的工作人员数量在增加,效率却在降低,客户满意度在下降。造价65亿加元的Romaine complex延期4年交付,超支22亿加元;智能电表更换项目因技术故障被迫中止,造成3亿加元损失。与此同时,公司员工平均年龄达51岁,未来十年将有40%技术人员退休,人才断档危机迫在眉睫。

未来可期

面对困局,魁北克政府近期出台”能源转型计划”,试图多管齐下破局:

  • 提出2035年能源计划,投资1550-1850亿元新建类似于詹姆斯湾规模的水电工程,增加9000兆瓦(MW)发电量;
  • 重启核电布局:计划投资7.5亿加元翻新仅存的Gentilly-2核电站,打破水电单一依赖;
  • 风电补位:积极探索除水电之外的其他可再生能源,如风能、太阳能、地热能以及生物质能等,计划未来十年新增4000兆瓦风电装机,首个海上风电项目已启动招标;
  • 电网智能化:投资至少20亿元建设数字化输配系统等。

根据魁北克水电局的规划,为了到2035年前达成发电量翻番的目标,平均每年需3.5万名建筑工人完成整个电网的基础设施建设。再加上邱吉尔瀑布水电大坝的扩建项目,仅能源领域的建筑工人缺口就相当可观。魁省省长François Legault在美国总统特朗普在2月1日签署对加拿大和墨西哥征收25%行政令之后就表示,如果关税真的实施,未来数月将有超10万工人面临失业风险。为此政府将启动制造业工人再培训计划,帮助这些人员拥有转战魁省水电公司的水电站建设的技能。实际上,修建水电大坝和水电站是一项复杂的系统工程,涉及多学科协作和多种技术工种。以下是主要工种及其技能要求,按工程阶段分类说明:

一、设计与规划阶段

土木工程师

技能要求:结构力学、流体力学、材料科学、CAD/BIM建模、抗震设计。

职责:设计大坝主体结构、计算荷载、优化施工方案。

水利工程师

技能要求:水文分析、水资源规划、水工模型模拟(如HEC-RAS)。

职责:评估河流流量、设计泄洪系统、优化水能利用效率。

地质与岩土工程师

技能要求:地质勘探技术、岩土力学分析、地质灾害评估。

职责:勘察坝址地质条件,评估地基稳定性,设计加固方案。

环境工程师

技能要求:环境影响评价(EIA)、生态修复技术、环保法规。

职责:评估项目对生态的影响,制定水土保持和鱼类洄游保护方案。

二、施工阶段

爆破工

技能要求:爆破许可证、炸药管理、爆破参数计算。

职责:精确实施岩石爆破,确保施工面平整和安全。

重型机械操作员

技能要求:挖掘机、推土机、压路机等操作证,地形识别能力。

职责:土石方开挖、填筑坝体、场地平整。

混凝土工

技能要求:混凝土配比设计、浇筑工艺、温度控制(防开裂)。

职责:大坝混凝土浇筑、养护质量控制。

钢筋工

技能要求:钢筋绑扎、焊接技术(需AWS认证)、图纸解读。

职责:按设计布置钢筋骨架,确保结构强度。

焊接与钢结构工

技能要求:高压管道焊接(需ASME认证)、无损检测(NDT)。

职责:安装压力钢管、闸门金属结构。

测量员

技能要求:全站仪、GPS测绘、三维建模软件。

职责:实时监控施工精度,确保与设计图纸一致。

三、机电安装阶段

机械工程师/技术员

技能要求:水轮机、发电机安装调试,液压系统知识。

职责:安装水轮发电机组、调速器、阀门等设备。

电气工程师/技术员

技能要求:高压输配电、继电保护、自动化控制(PLC/SCADA)。

职责:铺设电站电力网络,调试变压器和开关站。

管道工

技能要求:高压管道安装、密封性测试、流体力学基础。

职责:安装引水隧洞、压力管道及冷却系统。

四、辅助与安全管理

安全员

技能要求:OSHA或同等安全认证、风险评估、急救技能。

职责:监督施工安全,预防高空坠落、塌方等事故。

质量检测员

技能要求:材料试验(如混凝土抗压测试)、无损检测(超声波/X射线)。

职责:确保材料与施工符合国际标准(如ACI、ISO)。

项目管理人员

技能要求:PMP认证、进度控制(Primavera/MS Project)、成本管理。

职责:协调各工种进度,控制预算和工期。

五、运维阶段

水电站运维工程师

技能要求:设备故障诊断、状态监测(振动分析、油液检测)。

职责:定期检修水轮机、发电机,优化运行效率。

水文监测员

技能要求:遥感技术、数据分析(Python/MATLAB)。

职责:监控水库水位、泥沙淤积和地震活动。

总之,能源领域的基础设施建设将是魁省重点发展的项目之一,也是能提供高工资岗位、且无法被人工智能很快替代的行业之一,如果您对自己的未来职业前景感到忧虑,不妨考虑一下以上提到的这些岗位,找找周围提供这些专业培训的学校,留意政府发布的带薪培训政策,为未来的转行未雨绸缪。

 

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