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張伯庭:2050年水力發電比例可超過20%。

工程院的減排路線圖不僅可行,而且是在最大程度保護現有企業利益的情況下,所能達到的最低目標。研究所的研究結論也是可行的,因為他們非常熟悉專門的能源研究機構的具體國情。

在此基礎上,我們水電專業人士可以發現,能源研究機構對我國水電減排的作用並沒有充分挖掘。我們認為,未來水電在中國總發電量中的比重絕不應該只有12%,而是遠遠高於目前的18%,甚至超過20%。

如果能證明水電在中國未來發電能源中的比重能達到20%,那麽能源研究院現有的預測結論可以修正為:到2050年,中國“風電占50%,太陽能占23%,水電占20%,核電占6%,火電占0%。”那又怎麽樣?

再者,我們可以發現,2050年中國實現100%非化石能源發電的問題基本不用擔心。因為能源研究院的路線圖是“風電占50%,太陽能占23%”,再加上中國巨大的水電潛力,“用更多的水電替代火電”是完全可能的。

由於世界三級青藏高原的存在,中國的水電資源非常豐富,絕對是世界第壹。目前中國水電裝機(3.56億千瓦)和年發電量(1.3萬億千瓦時)占全球四分之壹以上,中國水電與世界第二的差距至少是三倍。

但目前社會上很多人(甚至壹些研究能源問題的專家)都認為中國水電發展潛力不大。這是因為直到世紀之交,中國官方公布的水電開發資源只有1.7萬億千瓦時/年。2006年水電資源普查後,修正後的數字為2.47萬億。幾年後,2016的十三五規劃上升到3萬億。

水電資源勘查的復雜性和艱巨性往往使可開采資源量大幅上升。即使以“十三五”正式頒布的保守的3萬億元/年計算,我國目前(到2019年底)開發利用的水電資源也不到44%。

如果能達到發達國家水電發展的平均水平(70%到90%左右),未來中國水電發展潛力至少還有壹半。據估計,中國的水電每年將提供至少2.6萬億千瓦時的電力。

這個電對中國的能源有多大作用?假設中國用電量達到峰值時,按照14億人口計算,每人每年8000千瓦時的需求約為11.2萬億千瓦時。目前,我國各種峰值用電量的研究和預測,最高只有12萬億度左右。

也就是說,中國水電(年發電量2.6萬億千瓦時)在未來中國用電高峰時,在電力構成中至少能提供20%以上的電力,遠高於目前的18%。總之,中國的資源稟賦表明,未來中國水電所能發揮的作用不會比現在少,還會增加。

除了豐富的資源,中國領先世界的水電技術也成為資源開發的堅實基礎。

2004年,中國水電總裝機容量超過1億kW,超過美國成為世界第壹。雖然我國水電資源豐富,但我國水電開發建設的任務極其艱巨繁重,因此我國水電開發過程中遇到的困難和需要解決的問題幾乎是前所未有的。

可以說,自中國改革開放加快水電開發建設以來,中國水電開始向世界水電技術制高點攀登。目前世界上最大的水電站是中國的三峽。中國最高的碾壓混凝土壩(203米)是黃登水電站。世界上最高的混凝土面板堆石壩(233米)是中國的水布埡水電站。中國最高的雙曲拱壩(305米)是金平壹級水電站。中國在建的雙江口水電站堆石壩將達到312m的高度,建成後將成為世界最高的大壩,創下所有世界紀錄。

這些世界上最大的水電站大壩的建設需要壹系列尖端的工程和技術支持。可以說,在所有這些工程技術上,中國已經走在了世界的前列。目前,在水輪發電機組制造方面,不僅世界上大部分單機容量70萬千瓦的水輪發電機組安裝在中國,而且單機容量80萬千瓦和654.38+0萬千瓦的水輪發電機組也只有中國有。

這種融合了現代科學技術的水電開發技術,使中國的水電開發能力不斷增強,可開采資源量不斷擴大。再加上我國現有的長距離、超高壓、超高壓輸電技術,理論上我國水電發展不存在限制性的技術障礙。

總之,今天,中國的水電是當之無愧的世界第壹。無論從規模、效益、成果,還是從規劃、設計、施工、裝備制造水平,都已經是絕對的世界領先。普通人可能想象不到中國的水電領先世界,其實遠遠超過了高鐵、核電等經常被標榜的行業。雖然中國的高鐵、核電等技術非常先進,但在國際市場上還是有競爭對手的。然而,在水利水電領域的國際招標中,目前,幾乎所有強有力的競爭者都是中國公司。我們不知道中國在整個行業的絕對領先在我們的歷史上能否實現,但絕對是史無前例的。

為什麽發達國家的水電開發程度壹般都在70%到90%以上,平均在80%以上?事實上,當年發達國家發展水電時,國際上並沒有碳減排的要求。然而,他們的水電必須發展到更高程度的根本原因主要在於社會現代化和文明的發展,特別需要通過發展水電來解決調節水資源的問題。

比如美國著名的胡佛大壩,田納西流域梯級水電開發的主要動力,其實都是社會發展對水資源進行有效調節的需要。因此,這些國家在滿足水資源調控需求後,往往會停止開發其他水電資源。

壹些想通過發展水電解決能源問題的國家,水電開發程度普遍較高。比如法國、瑞士等國家的水電開發利用程度已經超過95%。總之,無論是哪種情況,國際社會的普遍經驗表明,如果壹個國家的水電開發程度低於70%,就很難解決這個國家的水資源調控問題。

因為壹個國家的水電開發程度往往與水資源開發程度成正比。所以,如果水電開發不能達到壹定水平,這個國家的水資源問題肯定解決不好。目前,由於我國水電開發程度不足44%,我國水資源調控的矛盾十分突出。

中國的國土面積和水資源總量與美國相差無幾。而我國水庫總庫容只有9000多億立方米,美國是13.5萬億。我們還需要增加50%左右的水庫總庫容,才能達到美國的水資源調控水平。

而美國的人口只有中國的1/5左右。換句話說,如果不能超過美國的水電發展水平,中國的水資源調控矛盾肯定解決不了。

簡而言之,我們也可以說,即使中國不再需要利用水電提供能源,但為了調節水資源,我們必須將中國的水電開發程度提高到80%以上。否則,水資源調控的矛盾就不能很好地解決,我們建設小康社會的目標就難以實現。更何況目前我們還面臨著巨大的減排壓力。實現能源革命和電力轉型,最終履行《巴黎協定》的減排承諾迫在眉睫。

根據國家發改委能源研究所和國家可再生能源中心發布的《中國2050年高比例可再生能源發展場景與路徑研究》報告的預測結論,到2050年,中國風電和太陽能發電裝機容量將分別達到24億千瓦和27億千瓦。

按年可能運行小時數估算(風電2200多,太陽能1.400多)。屆時,中國風電每年可提供超過5萬億千瓦時的電力,太陽能也可提供近4萬億千瓦時。以這9萬多億的電能,加上2.6萬億的水電,已經超過了中國用電高峰期的峰值11.2萬億千瓦時。

更重要的是,我們將有超過2億千瓦的生物質能發揮作用。換句話說,即使完全忽略核電的作用,中國未來也可以用100%的可再生能源發電,滿足中國所有的電力需求。

不僅如此,水電還可以肩負起非水可再生能源調峰的重任。

眾所周知,水電的可調性肯定比火電和核電好很多。所以,如果能源研究院的減排路線圖是可行的,沒有解決不了的調峰矛盾,那麽我們的水電替代火電的計劃肯定沒問題。

另外我們也要註意到,目前雖然化學儲能的技術在技術和成本上確實很難達到商業化的要求,但是為什麽國內外的研究機構都敢斷言2050年用可再生能源實現全球100%的電力供應在技術上和經濟上都是可行的呢?

筆者認為,其中壹個很重要的原因是,可再生能源家族中包含了具有特殊功能的水電。水電是最優質的可再生能源,可以為風、光等大量可再生能源的入網提供重要保障。目前世界上所有能實現100%由可再生能源供電的國家,基本上都離不開水電的有效調控。

眾所周知,挪威因為擁有豐富的水電資源,壹直依靠水電來保證全國99%以上的電力需求。今年年初,葡萄牙也完成了壹個多月完全由可再生能源供電的成功嘗試。葡萄牙高達52%的水電比例是重要支撐。

就連宣布退出《巴黎協定》的美國總統特朗普也曾表示,在發現挪威水電的重要作用後,他可能會重新考慮通過開發美國水電的潛力來加入《巴黎協定》。這實際上是水電在未來高比例可再生能源體系中特殊而重要作用的體現。

當然,我們也必須承認,世界水電資源本身(總量有限)確實無法滿足人類對能源和電力的需求。但由於水電的科學發展,可以為風能、光能等大量可再生能源的入網提供保障。這樣水、風、光互補發電,情況就大不壹樣了。

現實中,風光發電的間歇性與水電的季節性之間通常存在很強的互補關系。以中國四川省涼山州為例,通過水、風、光互補,涼山州2016年不僅滿足了自身用電需求,還向中國東部地區送出了超過130億千瓦時的電力(約為上海當年用電量的70%)。如果未來輸電通道建設能夠得到保障,預計2020年涼山外送電量將達到2000億千瓦時。也就是說,通過水、風、光互補發電,涼山州壹個州產生的可再生能源,不僅可以滿足自身需求,還可以滿足上海這樣的大城市的全部用電需求。

目前歐洲很多國家能實現高比例的可再生能源,是因為歐洲水電開發程度高。中國之所以仍然要主要依靠煤炭發電,壹個根本原因正是因為中國的水電開發程度還不夠高,難以充分發揮水電的調節性能。

此外,在化學儲能技術有重大突破之前,抽水蓄能電站在水電家庭中的重要作用不容忽視。為了電網調峰,日本抽水蓄能裝機容量早已超過常規水電。假設到2050年,化學儲能技術仍無重大突破,我們將不得不建設更多抽水蓄能。事實上,我國大量的梯級水電站(以及壹些分散在全國各地的小水電站)只要稍加改造,加上能抽水的水泵,就可以改造成混合式抽水蓄能電站。

總之,僅從發電量分析,中國到2050年完全由可再生能源供電應該是完全可行的。再加上水電及其部分優質特性,2050年實現100%由可再生能源供電在技術上和經濟上都是可行的。

1.水庫移民

長期以來,移民問題壹直是水電開發的主要制約因素,但實際上,移民難並不是水電開發造成的。現實中所有需要大量移民的大型水庫水電站,其實都是具有重要水資源調控功能的多功能水電站。這些電站的主要功能可能不是發電,而是調節水資源。

例如,三峽工程的首要目標是防洪和供水,而不是發電。如果僅僅是為了發電,三峽可以分別建設壹系列徑流式水電站,這樣不用移民就可以產生幾乎相同的發電量。

三峽工程,沒有任何防洪、供水等水資源控制功能,解決不了長江災害對中國的威脅,所以不能考慮。但是幾百萬的安置費用,全靠壹個水電站的發電效益來解決,這幾乎是壹個無解的發展難題。

通過三峽基金的設立,我國投入了1000多億元人民幣,解決了我國三峽建設的投資問題。理論上相當於國家出資建設三峽水庫,企業建設三峽大壩和電站。

現在回想起來,這是國家參與大規模水電開發最成功的例子。三峽水電站上網電價僅為0.26元/千瓦時,比火電站平均上網電價低近0.1元。三峽年發電量約6543.8+0000億。所以,除了三峽每年向國家上繳的利潤、稅收和福利,光是這壹項隱性電價補償就接近6543.8+000億(相當於返還給三峽基金)。也就是說,發電後十年左右,國家對三峽水庫的投資就相當於完全收回。

但是,三峽水庫創造的效益到底有多大?

三峽防洪和供水的巨大效益足以讓我們為防止特大洪水而刮目相看。2012年,三峽水庫攔蓄洪水峰值已超過1998。65438-0998年中國長江特大洪水造成的經濟損失約2000億,1600多人死亡。

因為三峽水庫的蓄水,面對更大的洪峰,我們不僅不需要幾百萬軍民去防備,也不會有任何傷亡。可以說,當年三峽防洪錯峰避免的洪水損失,已經超過國家對三峽水庫投入的數倍。只是水利工程的經濟效益往往是公益性的。妳可以計算它們,但妳不能實際收集它們。

大型水電站水庫移民難,其實是公益發展的矛盾。壹個企業依靠發電的效益來解決,往往是非常困難的。如果采用三峽模式,問題會變得非常簡單容易。

世界各國的大型水電開發項目基本上都是國家行為。比如美國所有大型水電項目都必須由隸屬於聯邦政府的機構投資開發,絕不允許商業開發商參與。

電力市場化改革後,國內很多優質項目即使依靠開發企業的電費收入,也能解決移民的投資。但大部分具有水資源調節功能的大型水庫電站的建設應該是公益性的。雖然這些項目的移民投資收益可以說是幾乎盈利。如果交給企業進行商業開發,可能很難操作。

比如在國內仍有爭議的龍盤水電站建設,就需要65438+多萬移民。這個重要的大型蓄能電站所創造的水資源庫容幾乎可以達到200億/年。雖然其防洪功能不如三峽,但供水能力甚至可以超過三峽。

如果壹個企業無力依靠電力解決移民安置費用,就會耽誤龍盤水電站的開發建設。那麽就相當於未來壹千年,我國長江中下遊每年汛期增加200億立方米洪水的壓力,同時減少200億的枯水期水資源供給。

同樣的問題也體現在龍灘水電站二期擴建中。如果電費無法承擔安置費用,龍潭二期開發將停止。那麽中國南方的珠江流域每年將增加數百億的洪水壓力,同時枯水期將減少數百億的水資源供給。

每年幾百億的水資源保障是我們水庫移民問題的實質。我們需要跳出水電商業開發難移民的慣性思維,避免失去我國水資源開發的良好機遇。

2.生態保護

除了移民,生態環保壹直被認為是水電發展的巨大障礙。

已經有很多文章專門針對水電破壞生態的偏見,認為這是美蘇爭霸政治鬥爭留下的後遺癥。1996在聯合國可持續發展峰會上,由於當時對水電生態問題的過度炒作,大型水電的地位壹度被否定。但在2002年的峰會上,大會壹致同意進行修正,恢復大型水電的可再生能源地位。為什麽會這樣?因為水電,尤其是大型水電,是目前人類社會替代化石能源的第壹主力。

仔細分析不難發現,所有水電破壞生態的問題,幾乎都是針對某個特定物種的局部炒作。水電真正解決的是人類社會最大的生態問題——過度使用化石能源導致的氣候變化。

所以,只要站在人類社會可持續發展的高度,幾乎沒有人敢否認發展水電是當前最重要的生態建設。那壹年的聯合國首腦會議立即糾正了關於水電的偏見和誤導性宣傳,因為它考慮到了氣候變化。

受國際社會對水電誤解的影響,我國原環保部門和環保人士壹度擔心水電開發的生態環境問題。然而,重組後的生態和環境保護部已經開始承擔防止氣候變化的責任。

不久前,美國馬裏蘭大學和中國國家發改委能源研究所聯合發布的《中國煤電退役報告》明確指出:中國要實現巴黎氣候協定中2攝氏度的減排承諾(2100年實現凈零排放),必須在2050年至2055年退役所有傳統煤電;如果要實現1.5攝氏度(本世紀下半葉凈零排放)的減排承諾,就必須在2040-2045年淘汰所有傳統燃煤電廠。

解決火電的碳排放問題幾乎被世界各國公認為履行巴黎氣候協議的最大難點。目前世界各國普遍認為,要實現巴黎氣候協定的零碳目標,火電尤其是煤電只有壹條路可走,那就是退役。

未來20年,中國的燃煤電廠將全部退役,大量的風光電廠將並網發電。沒有壹定的水電調節保障,如何支撐電力系統的正常運行?

我們可以肯定,在不久的將來,只要中國真的履行了《巴黎協定》,我們主管這項工作的生態環保部,壹定會像當年聯合國可持續發展峰會壹樣,從根本上改變對水電的態度。因為水電在能源革命中的地位和作用是不可替代的。

3.開發成本

隨著我國水電開發的深入和向西部轉移,資源開發的難度和輸送的距離越來越大。因此,大部分待開發的水電項目普遍存在還款期上網電價高的問題。

中國西部水電開發的高成本不應成為發展的真正障礙。目前企業投資核算的周期最長不能超過30年,所以幾乎所有要在西部深山開發的水電項目都存在初期上網電價無法接受的問題。但是,還款期壹過,水電站的發電成本馬上就變得很低。

目前所謂的西部水電開發高成本障礙,其實只是壹個核算方法的規則問題。雖然這對於具體的開發企業來說是壹個不可逾越的難題,但是應該說壹個國家從政策上解決這個矛盾是很容易很簡單的。

從整個生命周期來看,水電幾乎是最經濟的能源。目前,不僅我國水電的上網電價遠低於火電,世界各國,幾乎所有水電較多的國家,電價都比較低。

另外,隨著社會的進步,很多發達國家已經進入低利率甚至負利率時代。目前我們的水電投資還是按照高達6%的貸款利率計算的。可見,西部水電開發成本高,其實只是形式上的,暫時的。本質上,水電是人類社會最經濟的電力來源之壹。

在新壹輪西部大開發中,如果僅僅因為資本收益的計算不利於投資者的短期回報,而失去了為社會提供最好最經濟的電力的大好機會,那無疑將是我們的巨大失誤。總之,我們的社會主義市場經濟應該更有利於維護社會的整體和長遠利益。所以,通過建立專項基金或者運用財稅手段,解決這樣的矛盾並不難。

如上所述,新時期中國水電高質量發展不僅是可行的,也是中國經濟社會可持續發展的必由之路。但目前由於我國對能源電力轉型認識的民意缺失,煤電退出歷史舞臺的問題尚未提上日程。因此,目前我國嚴重的電力產能過剩,導致水電棄水的問題,仍然制約著當前水電的發展。

這種情況只能是暫時的。壹旦我們全社會意識到以煤電退出和可再生能源大發展為標誌的能源革命是中國實現小康、履行《巴黎協定》承諾的基本前提,電力轉型的形勢隨時可能發生巨大變化。水電作為中國可再生能源發展的基礎和保障,應該時刻為這壹天做好準備。總之,水電的特性決定了我國水電的高質量發展必須與我國社會的進步和可持續發展同呼吸共命運。

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