面對全球減排的巨大壓力,我國已經作出2020年非化石能源達到15%的承諾。完成這一承諾,加速開發水電將是最主要的措施。然而,一些人對我國水電的減排作用的認識,還有一定的差距。本文將著重探討我國水電的減排潛力。
開發利用水電是最有效的減排
工業化以來,全球水電的開發應用是減少世界溫室氣體排放的最大功臣。目前一些發達國家的水電資源幾乎開發殆盡,已經進入大規模發展風能、太陽能等新型可再生能源的階段。國外各種媒體所宣傳的可再生能源,也大都以風能、太陽能、生物質能為主。但是,事實上由于受到技術水平和能量密度的局限,水電仍然是當前最有效率、最起作用的可再生能源。
目前,我國政府對于減排的投入不能說不大。近年來,由于政府的大力支持和補貼,我國的風能和太陽能發電行業有了長足的發展。我國的風能連續多年以翻番的速度增長,目前的并網裝機已經超過美國成為世界第一。我國的太陽能光伏電池的制造能力已經占據了全球的70%多。然而,盡管我們已經付出的極大努力,但是,我國實際的減排效果卻不盡人意。其根本原因之一,就是因為目前風能和太陽能的發電技術還不算十分成熟,不僅成本過高,而且也還不能提供更大的減排作用。
例如,我國作為世界第一的風能發電再加上太陽能的發電量,去年一年的總量也只有700多億度。但是,擱置了近十年的怒江水電開發,每年的發電量將是一千億度電。也就是說,我國每年投入數百億的資金支持的風能、太陽能的開發建設,還遠遠彌補不了我們由于擱置怒江水電開發,所不得不增加的碳排放量。
縱觀世界上的發達國家,幾乎沒有一個不是優先開發利用了自己的水能資源的。所以,迄今為止盡管我們國家在減排方面的投入全球最大,但是,由于水電開發的滯后,能源結構不合理,我國的減排效果卻非常不佳。因此,能否準確地認識我國水電開發的潛力和作用,對我國今后的減排效果十分重要。
如何評價我國水電資源的減排潛力
根據2003年的全國水力資源復查,我國水力資源理論蘊藏量6.94億千瓦,年發電量6.08萬億千瓦時;技術可開發量5.42億千瓦,年發電量2.47萬億千瓦時。目前,通過進一步的細化已修正為:技術可開發量5.72億千瓦,年發電量2.61萬億千瓦時;這個數字,還不包括單站在500千瓦以下的小水電資源。
裝機和發電量計算開發程度的差別巨大。截至2011年我國水電裝機容量達到2.3億千瓦;年發電量6626億千瓦時。按裝機粗略計算我國的開發程度約42%.如果按照發達國家的國外平均70%到80%的開發程度來衡量,似乎我國的水電資源已經開發過半。但是,如果按照按照發電量計算,截止到2011年底,我國水電的開發程度僅為27%.如果根據尚未公布的最新資源普查結果計算,我國目前水電的實際開發程度其實才只有25%。
顯然,如果開發程度為25%,即使按照發達國家的國外平均70%到80%的開發程度來看,我國也還有三分之二的資源等待開發。
總之,按照一度電、一斤煤的估算,我國的水能理論總量相對于30億噸原煤,可開發量約13億噸,截至2011年底開發利用僅3億多噸。
對水電電能質量的正確評價
目前,不少電力工作者對水電的看法是,電能質量不佳。例如,我國南方電網水能豐富,但汛期、枯期的電力差距達到三分之一。要保證全年的供電不得不想其它辦法。原因是:我國水電的龍頭水庫蓄水能力的欠缺,美國的水庫總蓄水量比我國高一倍,而水電的裝機只有我們的1/3,其可調節性,是我國5倍。
由于水庫蓄水能力不足造成的可調節性能差,不僅表現在水電的這種豐枯出力的差別巨大,而且嚴重的影響著水電的靈活調節作用的發揮。汛期為了少泄洪,我們的水電不得不日夜不停的滿發電,在電網中不能承擔任何調節作用。枯水期雖然能夠有調節余地了,但是由于水庫中的水量有限,還是不能滿足電網調峰的需要。所以,目前我國水電的電能質量不高,不是水電固有的問題,而是我國水電開發程度不高的結果。這種情況,將會隨著水電開發程度的提高得到徹底的改變。
例如,我國雅礱江的情況:規劃中具有大水庫的錦屏一級和兩河口電站開發之后,雅礱江枯期的發電量將超過汛期。雅礱江的這種水電電能質量不高的情況,在很多流域上都存在。因為,我們的水電開發程度不高,龍頭水庫建設滯后和水庫的蓄水量嚴重不足。這個問題必將會隨著我國的社會發展,逐步得到解決。因為水電開發的這種弊端,不僅影響水電能源而且也影響著我國的水資源調控。
例如,美國胡佛水壩基本上不泄洪(80年只泄洪一次)。我國三峽每年都要泄洪多次。泄洪的根本原因就是水庫庫容不夠,不泄的話,洪水很可能會形成災害。一方面,水庫庫容大了之后,洪水是資源、是財富。但如果水庫庫容不夠,洪水就是危險,是災害。只有水庫的庫容大了,抗旱的能力才會增強。另一方面,泄洪也就說明由于水庫的調節性不夠,同時我們的水電調節性能也一定很差。洪水期為了減少棄水,常常不得不放棄調峰作用。枯水期又常常應為沒有足夠的蓄水來發電。
這雖然是水資源的調控問題,但實際上也與能源問題緊密相關。一旦我們建有足夠多、足夠大的蓄水水庫,我們不僅可以有效的調控水資源,解決洪澇災害的問題。同時也就可以充分的發揮水電在電網中的巨大調峰作用。不僅如此,水庫蓄水能力的提高還會大幅度的提高已建水電站的發電量。例如,我國金沙江規劃中的龍盤水電站,因為其水庫巨大,調節能力強。一旦建成它不僅本身可以每年發電約500億度,而且,由于該水庫的調節作用,下游一系列水電站所增加的發電量,將相當于我們又增加了一個三峽。
水電是利用其它可再生能源的基礎
在眾多的可再生能源中,水能不僅是目前唯一具有大規模商業化應用的。而且在改善電網的調節性方面和經濟回報率方面,將會對其他可再生能源的發展應用,起到重要的推進和保障作用。
以我國的能源結構調整為例。在日本福島的核事故之前,水電和核電都很重要,但現在由于核電的發展受阻,不僅水電所承擔非化石能源的份額要增加,而且,還必須要大幅度的增加風能、太陽能光伏發電的作用。我國的風電,最近幾年早已經是超常規的發展。今年開始由于遭遇到嚴重的入網困難,發展速度已經受到了制約。
最近,由于受到了美國和歐洲的“貿易保護”沖擊,我國的光伏產業,已經不得不把重心移向國內。國家也加大了對光伏產業的支持力度。國家電網也承諾,要保障接受分布式的光伏發電的上網。但在實際上,這只是電網企業的一種決心和態度。不管是風電、太陽能也好,如果沒有大量的可調節電源作為后盾,電網的這個承諾是不可能實現的。
因為我國的油、氣發電比重非常低,煤電核電由于反應性速度慢,很難作為可靠的調解保障電源。即使我們用火電犧牲發電效率也作電網的調節電源,也只能是單向的調節。不能吸納多余的電力,因此,用火電調峰風電機組的棄風現象就不可避免。因此,我國要想實現能源結構的調整,接納更多的風能和光伏發電,就必須進一步的積極發展水電。
目前,我國的水電建設缺少龍頭大水庫,常常無法進行有效的調解。汛期為了少泄洪,我們的水電不得不日夜不停的滿發電,在電網中不能承擔任何調節作用。枯水期雖然水電能夠有調節余地了,但是由于水庫中的水量有限,還是不能滿足電網調峰的需要。而當我國水電開發全部按照規劃完成之后,這些矛盾都將得到解決,水電在電網中的可調節性能將大幅度的提高。
例如,我國雅礱江的規劃完成后,將實現枯水期發電量超過汛期的目標。實際上,很多流域都存在著類似的情況。所以,加速水電開發,加快龍頭水庫的建設,就能大幅度的增加我國電網接納其它新能源的能力。同時我們還可以建設大批純抽水蓄能的電站,直接解決可再生能源大規模入網的難題。
水電開發與抽水蓄能的重要作用
說到抽水蓄能,我們還特別應該強調,發展抽水蓄能的動力應該是要滿足我國能源結構調整的需要,而不是要搞新一輪的投資驅動。因此,根據我國還有大量的水電資源等待開發的國情,我們更應該注重混合式抽水蓄能的建設。在一些常規的流域梯級電站之間,只需裝上一些抽水機(增加很少的投資),就可以讓常規的電站發揮抽水蓄能的作用。特別是在水資源相對比較緊張的冬季,裝備了抽水機常規水電站,完全可以發揮抽水蓄能電站的作用。
目前,我們的這種意見在社會上經常沒有什么響應。我覺得原因可能在于,我們當前發展抽水蓄能的最大動力,還是來自相關機構的投資驅動。所以,這種可以發揮抽蓄水能作用,但是,沒有多大投資機會的事情,往往沒有公司愿意支持。不僅如此,發展這種混合式的抽水蓄能,難免還會與純抽水蓄能電站的建設形成某種競爭關系,減少了某些投資驅動的機會。所以,所有更關心有投資機會的機構,實際上都不大會去支持混合式抽水蓄能建設的。當然,在一些水電資源缺乏的地區,純抽水蓄能電站建設也是十分必要和迫切的。
簡言之,國際上普遍公認水電、風電、太陽能是可再生能源發展的三部曲,缺一不可。而水電是發展其它可再生能源的基礎和保障。水電發展不好,風電和太陽能的發展也不可能順利。
可以做出以下結論:
1、減排溫室氣體,開發利用清潔的可再生能源,是人類社會可持續發展的必然趨勢,也是最重要的生態文明建設。
2、我國的水能資源十分豐富,由于我國的水電發展滯后,導致我國能源結構中的煤炭比重過高,已經對我國和全球的可持續發展構成了一種威脅,也讓我們的發展,遭遇到了巨大的國際阻力。不過,這對我們中國來說,既是挑戰也是一種機遇。因為,我國水電的發展潛力全球最大。
3、盡管還有很多環保人士指責、污蔑我國的水電開發過度、大躍進,但是,事實上我國的水電開發程度至今只有25%,要比發達國家平均水平低很多。不改變這一狀況,加速水電的發展,我們就無法彌補我們與發達國家之間的差距,無論是在我國的社會發展水平、能源結構,還是能源效率方面。
我國的“十二五”規劃中把“十一五”的“有序開發水電”改為“積極發展水電”,就是我國生態文明建設的具體體現。
4、根據我國的國情,加速開發水電不僅是我國實現減排的最重要、最有效的措施,而且還是最重要的一項生態文明建設。
(本文系張博庭2012年12月22日在《第二屆中國水電可持續發展高層論壇》的發言)
責任編輯: 江曉蓓