中国水电在能源革命中将更有作为

来源:电力决策与舆情参考发布时间:2019-01-04点击数:1445

作者:张博庭

改革开放40年来,中国水电的发展虽然经历了大量的曲折,但成绩斐然、令人瞩目。放眼未来,我国水电发展的前景依然广阔。一方面,我国水电还有超过60%的开发潜力等待我们去挖掘。另一方面,能否实现我国的能源转型、可持续发展以及兑现我国《巴黎协定》的承诺,很大程度上都要取决于水电的发展和作用的发挥。

 

一、市场化的水电开发让我国水电全面引领世界 

改革开放40年,中国水电发生了翻天覆地的变化。40年来,我国水电装机和发电分别从1977年的1576.5万千瓦和476.5亿千瓦时,发展到2017年底的3.41亿千瓦和1.19万亿千瓦时。从我国水电装机和发电量的增速来看,基本上是前二十年每十年翻一番(增速100%)。后二十年,每十年增速150%左右。我国水电这种连续40年的高速增长,在全世界的范围内绝无仅有。

到2017年底,全球的水电总装机大约为12.67亿千瓦,其中含抽水蓄能1.53亿千瓦,水电发电量达4.185万亿千瓦时。我国的水电装机和发电量均超过了全球的四分之一,分别占到了全球总量的27%和28%。可见我国水电之国际地位。

今天,中国水电已经是当之无愧的世界第一。无论从规模、效益、成就,还是从规划、设计、施工建设、装备制造水平上,都已经是绝对的世界领先。中国水电领先世界的程度,其实远超我们经常宣传的高铁、核电等行业。我国的高铁、核电等技术虽然已经非常先进,但是在国际市场上还是有竞争对手的。例如,日本的新干线、德国的磁悬浮;法国、美国以及俄罗斯的核电技术。但是,唯有在水利水电领域的国际招标中,几乎所有像样的竞争对手,都是中国的公司。这种全行业的绝对领先,在我国历史上是否能绝后我们不知道,但绝对是空前的。

(一)我国水电设计、建设、制造水平引领世界

多年来我国水电的持续高速增长,是我国水电的设计、建设、制造水平全面提高的一种体现。改革开放的初期,我国的水电技术基本上还是以学习、模仿、跟随国外技术的方式为主。然而,由于我国的水能资源极为丰富,我国水电开发建设的任务极其艰巨、繁重,我国水电所遭遇到的困难,也是前所未有的。从我国改革开放大规模开启水电建设的时候起,我国的水电就开始了向世界水电制高点的攀登和挑战。经过改革开放后25年的艰苦努力,到2004年,我国水电基本上已经完成了追赶,实现了从追赶到引领的嬗变。

例如,在上个世纪末期,随着科技的进步,国际坝工界先后出了面板堆石坝、碾压混凝土坝等新型的筑坝技术。尽管这些技术发明在国外,但是由于我国在建的水电工程项目众多,所以,新坝型的大量实践几乎都在中国完成。所以,没有几年,很多新、老坝型的世界纪录,都已经被中国建设者刷新。目前,世界上最高的拱坝是我国锦屏一级水电站的305米高的双曲拱坝,世界上最高的面板堆石坝是我国高233米的水布垭水电站面板坝。最高的碾压混凝土坝是216米高的龙滩大坝。我国正在建设的双江口堆石坝高度将达到312米,建成后将成为世界第一的高坝。建设这世界之最的特高大坝,需要一系列的工程技术支撑,如:高坝工程技术、高边坡稳定技术、地下工程施工技术、长隧洞施工技术、泄洪消能技术,以及高坝抗震技术等等。

在水力发电机组制造方面,目前,不仅世界上单机70万千瓦的水轮发电机组绝大部分都安装在中国,而且,单机达到80万千瓦和100万千瓦的水轮发电机,只中国才有。我国绝对领先于世界的特高压输电技术,既是我国水电快速发展的必然产物,同时也是我国西部水电开发的巨大保障。一方面,如果没有我国西部水电大开发,就不会有特高压输电的应用和市场,另一方面,没有特高压输电,也不可能有我国西南水电今天的大发展。

(二)我国水电建设队伍已经走遍全球

中国水电是国内最早“走出去”的行业之一。近几年来我国水电企业把“走出去”深度融合到“一带一路”之中,积极促进国际合作,努力实现政策沟通、设施联通、贸易畅通、资金融通、民心相通,打造国际合作新平台,增添共同发展新动力。经过多年的海外经营和发展,我国成功占领了水电工程国际工程承包、国际投资和国际贸易三大业务制高点,具备了先进的水电开发、运营管理能力,金融服务及资本运作能力以及包括设计、施工、重大装备制造在内的完整产业链整合能力。与100多个国家和地区建立了水电开发多形式的合作关系,承接了60多个国家的电力和河流规划,业务覆盖全球140多个国家,拥有海外权益装机超过1000万千瓦,在建项目合同总额1500多亿美元,国际项目签约额名列我国“走出去”的行业前茅,累计带动数万亿美元国产装备和材料出口。

近年来,我国的水电人已经在“一带一路”沿线国家建立起了多个“三峡工程”,如马来西亚巴贡水电站、苏丹麦洛维水电站、几内亚乐塔水电站等等。中国水电人的身影闪现在中巴经济走廊和东南亚、广袤的非洲大地、南美洲崇山峻岭,遍布世界各地。经过40年的顽强拼搏和锐意改革,中国水电已经成为我国在全球综合技术和管理水平领先的重要产业,是国际上一张靓丽的“中国名片”,更是中华文明传播的载体。

二、新时期我国水电面临的一些问题

(一)水电开发中的移民环保问题

任何人类活动都会对自然生态产生某种影响,“以人为本”地看,科学的水电开发一定是利大于弊的生态环境保护。但如果抛开人类社会的生存需求,仅从某种动物和植物的角度看,无论你如何科学地开发水电,一定会得到弊大于利的结论,对水电的生态环境作用产生偏见。

即便对于移民问题,也不例外。水电开发的移民属于一种公益性的工程移民。这种移民的性质和商业开发移民的区别在于,必须具有有利于社会公平的公益性。所以,综观全世界,公益性工程的移民通常不可能像商业移民那样,达到每个人都非常满意的要求。一般来说,成功的公益性移民,首先应该保证穷人脱贫,同时也不应该成为富人发横财的契机。客观地说,公益性的工程移民,绝对应该是有利于社会公平的善举。

总之,不仅科学合理的水电开发,一定是有利于生态环境,而且,我国水电工程的移民工作,一定是推进社会公平、进步的大好时机。世界银行对水电开发作用的高度总结,只有四个字“减贫”和“减碳”。可见水电开发的“脱贫”作用,在全世界都是公认的。因此,我国未来水库移民的工作,不仅不应该成为水电开发的阻力,而更应该是一种动力。

(二)大力发展可再生能源与严重弃水的矛盾

前几年,在我国经济快速发展的时期,开发可再生能源推进能源革命和投资拉动经济几乎完全是相辅相成的,所以,当时社会各界的认识高度一致。因此,那一段时间由于我国用电增速很快,大家从不用担心电力市场的消纳问题。所以,当时不仅我国火电的发展建设欣欣向荣,同时水电、风电和光伏发电等各种可再生能源也都得到了国家政策的大力支持,并获得了较快的发展。尤其是水电的开发技术成熟,发电的能量密度也比较高,所以,在发展最快的年份,我国年新增的水电装机曾超过3000万千瓦,年发电量的增长也超过了1千亿千瓦时。

如此巨大的可再生能源年度增量,本来是我国能源转型的巨大利好(这对世界上任何国家来说,绝对都是求之不得的大好事)。但是,由于当时我们开始大力发展可再生能源的时候,行业内似乎并没有做好煤电需要逐步退出历史舞台的心理准备。所以,当我国经济进入新常态,电力需求的增长急剧下降的时候,行业内就开始对我国积极大力发展可再生能源的政策和做法,产生了较大的意见分歧。

现在业内已经有不少人开始认为,我国的可再生能源发展速度过快了,导致电力市场难以满足可再生能源发电能力的快速增加,所以,弃水、弃风、弃光等“三弃”问题在所难免。近些年来,我国每年的弃水损失,远远超过了全国弃风和弃光损失的总量。因此,分析和解决我国的弃水问题,就更加必要和紧迫。

(三)解决弃水难题的关键并不在水电本身

现在要解决好我国水电的问题,必须要跳出水电本身的局限。因为,无论是我国的水电弃水、风电弃风还是光伏弃光,其实都和我国的能源革命、电力转型的推进力度紧密相连。

以前,我们大多数人曾片面地认为,只要大力去开发利用可再生能源,就是在推进我国的能源革命、电力转型。但事实上,这只是能源转型工作的一部分。2016年国际能源变革论坛在苏州举办,一致达成的“苏州共识”,曾明确指出“主体能源的变更”才是能源转型的核心。主体能源怎么样才能实现变更呢?当然,必须做好两方面的工作,一方面是我们所熟悉的大力开发利用可再生能源;另一方面,还要创造条件,尽可能少用和清洁化利用化石能源,尤其是碳排放量巨大的煤炭。然而,迄今为止,我们业界内对能源转型的认识,仍然还只停留在第一步。

 三、新形势下水电发展的资源和市场

展望未来,在新形势下我国水电面临的主要矛盾不仅有原来的移民和环保,而且还有资源和市场的问题。显然,如果水电缺乏资源,必然就不能再发展;假如没有市场,当然也就无法发展。然而,事实上我国水电的资源和市场,都不应该存在问题。

(一)我国水电开发的资源还有巨大潜力

当前,我们不少能源研究机构和专家,之所以不看好水电的原因,不是由于对水电认识不足,而是对水电资源的认识不足。在我国《水电发展“十三五”规划》颁布以前,我们所看到的各种水电资源数据,几乎都是水电装机的经济可开发量为4亿多千瓦,技术可开发量为5亿多千瓦。截止到2017年,我国已建成的水电装机已经超过了3.4亿千瓦,在建的工程也约有6000万千瓦。根据这些数据,人们很自然会得到我国水电资源开发,基本上已经接近尾声的结论。

之所以社会上会产生我国水电资源已经开发得差不多的看法,笔者认为是因为我们国家以前所引用的可装机容量的概念带来的误导。实际上,国际社会大多数国家在表示水能资源潜力的时候,很少采用可装机容量这个指标,而一般只用年发电量来表述。因为,可装机容量其实只是一个相对的概念,它是以年发电量为基础,考虑了一定的运行小时数之后,折算出来的。但是,由于(具有大水库的)大型水电站往往有很好的可调节性,为了让它在电网中发挥更好的调峰作用,我们常常都会增大装机,这样在电网负荷尖锋出现的时候,水电站就能增加出力,在电网低谷的时候,水电机组可以部分或者完全关闭,配合电网满足电力负荷变动的需求。

所以,我们一定要习惯用年发电量来考虑问题。只有这样,才不会对我国的水电资源量产生误判。其实,我国颁布的“十三五”水电发展规划,已经在表述上体现出了这一变化。规划只说明了我国可开发的水能资源3万亿千瓦时/年,没有再公布折算后相应的可装机容量是多少。同时,有关研究还特别强调,这只是截止到目前我们资源普查所得到的数据,今后随着对江河资源普查的深入,我国的水能资源潜力还会进一步提高。

(二)水电占我国电力的比重还会上升

现在,即便以“十三五”规划正式颁布的比较保守的3万亿千瓦时/年来计算,我国目前(截至2017年底)所开发利用的水电资源还不到40%。我们至少还有一半以上的开发潜力。如果我们能达到目前发达国家水电开发的(大约80%的)平均水平,那么未来我国的水电,至少每年应该提供2.4万亿千瓦时的电能。这个电量对我国能源的贡献有多大?不妨简单算一算。假设我国用电达到峰值,按照14亿人口,每人每年8000千瓦时电的需求,大约也就是每年11.2万亿千瓦时(据了解我国各种用电峰值的研究预测,最高的也不过就是12万亿千瓦时)。也就是说我国水电(2.4万亿千瓦时的年发电量)将可以在未来用电最高峰的电力构成中,至少提供20%以上的电能,远高于目前的18%。也就是说,我国的资源禀赋显示:未来我国水电的作用,不仅不会比目前减少,而且还要有所增加。

(三)水电与电力市场的关系

当前,我国西南地区水电弃水的情况非常严重,表面上看是送电通道建设滞后,导致有电送不出去。然而,现实中送电通道的建设又非常难以推进,因为东部受电方更想发展能拉动自己GDP的煤电,而不愿意把市场留给西部的水电。因此,为了避免增加弃水的损失,西部的水电企业不得不降低开发速度,甚至停滞水电开发。目前我国的客观现实,似乎确实是水电缺乏市场,需要市场。

(四)巴黎协定倒逼能源革命

根据巴黎协定,地球的温升要争取控制在1.5度内,因此,必须要求在本世纪下半叶(2050年后),就要达到净零碳排放。巴黎协定于2016年11月4日正式开始生效。

国内外的研究机构普遍认为,要想实现巴黎协定所提出的争取把温升控制在1.5度,在本世纪下半叶就实现净零排放的要求,那么2050年的能源结构中,非化石的比重至少要占80%以上。相应的在电力构成中,应该达到100%的非化石能源。2018年10月8日,IPCC又发布了《IPCC全球升温1.5℃特别报告》,再次强调各国要在2050年实现净零排放的重要性。然而,我国当前的电力产业发展路线、政策,包括相应的舆论宣传,基本上还主要是以产业界的路线为发展蓝本。

目前,我们社会各界似乎还没有意识到,按照我们现在的能源发展路径,可能满足不了巴黎协定的要求。但笔者认为,这种情况,一定是暂时的。我国的高层在这个问题上的表态一直十分坚定、明确。

(五)能源革命的电力市场需要尽可能多的水电

显然,我国如果要想在2050年就实现完全由非化石能源供电,就不是水电需要电力市场的问题,而是,电力市场需要大量的水电。因为水电不仅本身就是目前效率最高,性能最好,作用最大的可再生能源,而且还是风电、太阳能发电等间歇性能源大规模入网的重要保障。

目前,尽管化学储能无论从技术上还是成本上,还难以满足商业化的要求,但是国内外的研究机构,为什么都还敢断言说2050年全球就实现100%的由可再生能源供电?笔者认为,其最重要的原因之一,就在于可再生能源家族中含有功能特殊的水电。目前,世界各国所有能够实现百分之百由可再生能源供电的国家,基本上都离不开水电的有效调节。

挪威因为水能资源丰富,一直都依靠水电保障全国99%以上的用电需求。今年年初,葡萄牙也完成了一个多月完全由可再生能源供电的成功尝试。其原因也是由于葡萄牙的水电比重高达52%。就连退出了巴黎协定的美国总统特朗普,在考察挪威,发现了水电的重要作用之后,也曾表示,他有可能会通过开发美国水电的潜力,重新考虑加入巴黎协定。这其实就是水电在未来的高比例可再生能源体系中,具有特殊的重要作用的一种体现。

当然,我们也必须认识到,世界上的水能资源本身(总量有限)确实不能满足人类的电力需求,但是,由于科学开发的水电有很好的调节性,可以为大量的风、光等可再生能源入网提供保障。在现实中,风、光发电的间歇性与水电的季节性之间,通常有很强的互补关系。例如,我国四川省的凉山州,通过水、风、光互补,2016年除了满足自己的用电需求之外,给我国东部地区的送电超过1300亿千瓦时(这大约相当于当年上海市用电量的70%)。如果将来送电通道建设能有保障,他们预计2020年外送电量可达2000亿千瓦时。也就是说通过水、风、光的互补发电,凉山州一个州所产生的可再生能源,除了自己的需要之外,还可以满足一个像上海这样大城市的全部用电需求。

事实上,目前欧洲很多国家的用电,之所以能达到较高比例使用可再生能源,也是因为欧洲的水电开发程度已经比较高。而我们国家,目前之所以还不得不以煤炭发电为主的根本原因之一,也是由于我们国家的水电开发程度还不够高。

此外,在化学储能技术没有出现重大突破之前,水电家族中的抽水蓄能电站的作用也非常重要。为了给电网调峰,日本的抽水蓄能规模,早就超过常规水电。我们也不妨设想一下,如果到2050年,我们化学储能的技术仍然不能出现重大突破,我们大不了需要多建一些抽水蓄能就可以了。

总之,正是由于自然界中有了水电这种资源和它所具有的某些优质特性,所以,我们国内外的专家才敢预言说,在2050年实现百分之百的由可再生能源供电,无论在技术上还是经济上都是可行的。

原文首发于《电力决策与舆情参考》2018年12月14日第47期