水電是節(jié)能減排的金鑰匙

2017-10-30 14:23:08 E小水電　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

本文系清華大學(xué)退休教授趙南元在巴黎氣候大會(huì)之后所作，其主要觀點(diǎn)：相比風(fēng)電和光伏發(fā)電這類劣質(zhì)電，調(diào)峰成本最低的是水電，水電是節(jié)能減排的金鑰匙。各國資源稟賦不同，不能盲目借鑒他國經(jīng)驗(yàn)，我國只要充分開發(fā)

各種能源發(fā)電的比較

為了更深入討論這個(gè)問題，作為預(yù)備知識(shí)，先比較一下各種發(fā)電方式的優(yōu)缺點(diǎn)。

火電：初始建設(shè)成本最低，運(yùn)行成本最高，調(diào)峰成本最高。

核電：初始建設(shè)成本較高，運(yùn)行成本較低，調(diào)峰成本較低。

水電：初始建設(shè)成本最高，運(yùn)行成本最低，調(diào)峰成本最低。

綜合發(fā)電成本每千瓦時(shí)：水電0.3-0.4元，火電0.4-0.5元，風(fēng)電0.6元，光伏1.0元。核電成本應(yīng)該比火電略低，但是由于保障安全的費(fèi)用逐步升高，綜合成本也可能高于火電。

水電的三種運(yùn)行方式：

單純發(fā)電：普通水電站一般采用這種方式運(yùn)行，裝機(jī)容量視平均來水量而定。以三峽為例，裝機(jī)容量32X70+10=2250萬千瓦，如果滿負(fù)荷運(yùn)行，一年8760小時(shí)發(fā)電1971億千瓦時(shí)，實(shí)際年發(fā)電量在1000億千瓦時(shí)左右，這是受實(shí)際水量限制的。這種水電站往往肩負(fù)其他功能，例如防洪、抗旱、航運(yùn)、供水、上下游水位控制等，這就使得這類水電站有時(shí)會(huì)犧牲電網(wǎng)調(diào)峰功能，滿足其他功能的需要，調(diào)峰只能在其他功能限制下進(jìn)行，不可太任性，調(diào)峰能力不強(qiáng)。

發(fā)電調(diào)峰：如果要求水電站有較大的調(diào)峰能力，需要減少其他功能的需求，增加數(shù)倍的裝機(jī)容量。上述三峽的裝機(jī)容量是平均值的2倍，這種電站可以加到3-5倍，這樣其輸出功率可以在0-3或0-5倍平均功率的范圍自由調(diào)整，滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求。

發(fā)電蓄能：如果需要水電站具備更大的調(diào)峰能力，能儲(chǔ)存電網(wǎng)的多余電力，可以讓水電站兼有抽水蓄能電站的功能。最理想的做法是建設(shè)一連串的梯級(jí)電站，各水庫首尾相連(否則無法把下一級(jí)水庫的水抽到上一級(jí)水庫中去)，進(jìn)一步加大裝機(jī)容量，而且水輪機(jī)都采用可以兼做水泵運(yùn)行的機(jī)種。這種梯級(jí)電站比起一般的抽水蓄能電站，由于庫容大得多，功率也大得多。其蓄能的能力也是一般抽水蓄能電站所望塵莫及的。

橫斷山區(qū)梯級(jí)蓄能水電站設(shè)想

為了大幅度增加電網(wǎng)調(diào)峰能力，消納風(fēng)電和光伏這些苦電，需要超大功率和超大容量的甜電——梯級(jí)蓄能水電站。我國最適合建設(shè)這種水電站的地點(diǎn)就在橫斷山區(qū)，這里是我國水能資源最豐富的地區(qū)，同時(shí)人口稀少，產(chǎn)業(yè)不發(fā)達(dá)，移民成本低，目前開發(fā)程度還很低，缺點(diǎn)是遠(yuǎn)離用電地區(qū)，這個(gè)缺點(diǎn)可以靠特高壓遠(yuǎn)程輸電技術(shù)解決。

橫斷山區(qū)的特點(diǎn)是南北走向的山脈夾著幾條江河：怒江、瀾滄江、金沙江、雅礱江、大渡河、安寧河等，水量和落差都很大，地形非常適合于建造首尾相連的水庫，構(gòu)成成批的發(fā)電蓄能電站。原有的首尾不相連接的水庫，也可以在其間增建一個(gè)或數(shù)個(gè)水庫使其相連。這樣的水電站集群建成之后，將極大增強(qiáng)我國的電網(wǎng)調(diào)峰能力，足以消納現(xiàn)存乃至未來的風(fēng)電和光伏這些苦電。

一箭四雕

橫斷山區(qū)梯級(jí)蓄能水電站的建設(shè)，綜合效益非常之大。

首先，實(shí)現(xiàn)減排。2014年我國發(fā)電量5.54萬億千瓦時(shí)，其中水電只有約1萬億千瓦時(shí)，僅占不到20%，如果橫斷山區(qū)水電集群建成，則可以使我國水電發(fā)電量翻倍，接近2萬億千瓦時(shí)。而且由于電網(wǎng)調(diào)峰能力的增強(qiáng)，風(fēng)電消納問題得以解決，可以與水電同步發(fā)展，我國蘊(yùn)藏的風(fēng)電資源每年2.3萬億千瓦時(shí)如果最終全部開發(fā)出來，加上新增水電就是3.3萬億千瓦時(shí)，每年可以減少煤炭消耗10億多噸，少排放近40億噸二氧化碳。如果再加上光伏，5.54萬億千瓦時(shí)幾乎可以不再需要燒煤發(fā)電，減排效果十分可觀。雖然今后幾十年發(fā)電量還會(huì)不斷增加，至少2030年達(dá)到峰值之后逐步減少碳排放是不困難的。減排不僅有長遠(yuǎn)的控制氣候變暖的效果，更有克服霧霾的近期效果，不能不說是拖延不得的事。

其次是保增長。目前正值經(jīng)濟(jì)增長下行壓力增大，保增長成為重要任務(wù)。水電的最大缺點(diǎn)就是初始投資巨大，目前的經(jīng)濟(jì)形勢下這個(gè)最大缺點(diǎn)反而成了最大的優(yōu)點(diǎn)。投資對(duì)拉動(dòng)增長有立竿見影的效果，而對(duì)于投資的最大擔(dān)心就是回報(bào)是否可靠。目前樓市銷售不暢，庫存較多，交通外部效益大，但回本不易，唯有投資水電是穩(wěn)賺不虧的。以溪洛渡水電站為例，工程總投資：792億元，年發(fā)電量571.2億千瓦時(shí)，以每千瓦時(shí)0.2元計(jì)算，年產(chǎn)值114億元，十年還本付息毫無懸念。其后的發(fā)電成本就微乎其微了，例如新安江水電站建成50年，平均下來的發(fā)電成本是0.44分/度。難怪有人說，一座水電站就相當(dāng)于一臺(tái)巨大的印鈔機(jī)。因此，加快水電站的建設(shè)速度，近期可以增加投資保增長，遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)效益更是造福萬代。一座水電站投資近千億元，橫斷山區(qū)數(shù)十座水電站總投資數(shù)萬億，其投資力度足以保持我國GDP穩(wěn)定增長，加大水電建設(shè)速度，保七保八都是有可能的。

第三是消化過剩產(chǎn)能。房地產(chǎn)市場的低迷，導(dǎo)致水泥和鋼材這些產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩，價(jià)格下跌，經(jīng)營陷入困境。水電站建設(shè)是水泥和鋼材需求的大戶，一旦開始大規(guī)模興建水電站，產(chǎn)能過剩問題將迎刃而解，而且趁此原材料價(jià)格低迷時(shí)期實(shí)施建設(shè)，還可以大大節(jié)約成本，提高投資效益。有效生產(chǎn)力不會(huì)遭到破壞，又節(jié)約了建設(shè)成本，對(duì)雙方都是好處。現(xiàn)今我國的城市化進(jìn)程才走到一半，人均鋼產(chǎn)量只有日本的一半，人均鋼鐵積蓄量也才達(dá)到發(fā)達(dá)國家的一半，正值“先帝創(chuàng)業(yè)未半”的當(dāng)口，此時(shí)揮刀對(duì)著來之不易的產(chǎn)能大殺大砍，決非明智之舉。

第四是有利于扶貧攻堅(jiān)。十八大提出了全民進(jìn)入小康，使得最后七千萬人口脫貧的艱巨任務(wù)，而橫斷山區(qū)又是少數(shù)民族眾多的貧困地區(qū)。興建水電站一方面可以通過移民改變貧困面貌，留在當(dāng)?shù)氐娜艘部梢杂蒙想娏Υ妒氯∨粌H不必再繼續(xù)砍柴破壞植被，還可以參與庫區(qū)植樹造林恢復(fù)生態(tài)，從而獲得收入實(shí)現(xiàn)脫貧，水庫養(yǎng)殖也能致富，這些都大有助于扶貧攻堅(jiān)。

破解魔咒

建設(shè)水電站這個(gè)利國利民的大好事，過去十幾年間卻在重重阻力之下躑躅前行，究其原因，還是思想陷入了誤區(qū)，很多人的認(rèn)識(shí)被賣拐的忽悠瘸了。這個(gè)忽悠人的魔咒就是所謂的“水電破壞生態(tài)”。

“水電破壞生態(tài)”和“轉(zhuǎn)基因不安全”是兩個(gè)最大的魔咒，與“手機(jī)基站輻射影響健康”這樣的小魔咒相比，其影響力要大得多，社會(huì)危害和造成的損失也要嚴(yán)重得多。這兩個(gè)魔咒都是靠海量的謠言造勢獲得了社會(huì)影響力。這些謠言都很容易駁倒，但是逐一駁斥起來其篇幅足以構(gòu)成一本厚書，非本文可以容納的。揚(yáng)湯止沸不如釜底抽薪，如果能抓住關(guān)鍵，一句話就可以說清楚。對(duì)于“轉(zhuǎn)基因不安全”，我們知道“一切轉(zhuǎn)基因育種所得到的品種，都可以用突變選擇這樣的常規(guī)育種方法獲得，所以區(qū)別轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因毫無意義。”(參見拙文《轉(zhuǎn)基因與圖靈機(jī)》對(duì)于“水電破壞生態(tài)”也只需一句話：“你聽說過湖泊破壞生態(tài)的說法嗎?水庫只是人造的湖泊而已，不可能破壞生態(tài)。”

建造水庫把河流變成了湖泊，二者的生態(tài)肯定不同，生態(tài)發(fā)生了改變，如果是變壞了，才可以說是“破壞”，如果是變好了，那就是“改善”。湖泊和河流的生態(tài)作用不同，二者缺乏可比性，如果一定要比，可以找一個(gè)單個(gè)參數(shù)來比，例如生態(tài)容量。顯然湖泊的生態(tài)容量大于河流，水庫的漁獲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原來的河流。從這個(gè)角度看，水庫的生態(tài)優(yōu)于河流，修建水電站是改善而非破壞生態(tài)，例如新安江水電站大壩后面的千島湖就是個(gè)生態(tài)環(huán)境優(yōu)良的旅游勝地。北京的觀鳥圣地也都在水庫周邊，今冬，在北京消失了70多年的小鳥——栗斑腹鹀多次在密云水庫被發(fā)現(xiàn)。這種鳥目前在全球僅存不到1000只，是世界上最珍稀的鳥類之一。

圖：千島湖（新安江水電站庫區(qū)），水電站總裝機(jī)85.5萬kW；來源于百度。

在一些偽環(huán)保分子看來，人工改變所造成的新生態(tài)一定不如原有的自然生態(tài)，在激流中生存的魚類要比靜水中的魚類價(jià)值高，就像《動(dòng)物莊園》中所說的：“所有的動(dòng)物一律平等，但是有些動(dòng)物比其他動(dòng)物更加平等。”這種看法的分歧實(shí)際上反映了東西方世界觀的分歧。在西方人看來，世界和人都是上帝造的，仁慈的上帝造了人也為他們準(zhǔn)備了伊甸園這樣優(yōu)越的生活環(huán)境，人類自作主張偷食禁果才被逐出幸福的家園，上帝也規(guī)定了人該吃什么不該吃什么，并且預(yù)先準(zhǔn)備好了這些物種。中國人的世界觀于此相反，老子曰“天地不仁,以萬物為芻狗”，盤古開天辟地女媧造人之后沒有任何關(guān)照和指示，要靠燧人氏有巢氏神農(nóng)氏自行創(chuàng)造生存的環(huán)境。如果人造的真的不如天然，人類又何苦辛勤地改造自然呢?生命起源之后，原始的藻類把地球上原有的還原性大氣改變成了氧化性的大氣，才有了后來人類誕生的可能。人類從狩獵采集發(fā)展到放牧農(nóng)耕，創(chuàng)造了大量栽培作物和飼養(yǎng)動(dòng)物的新品種，徹底改變了地球的生態(tài)環(huán)境，才有能力在多次的滅絕危機(jī)中得以幸存。

關(guān)于生態(tài)學(xué)的種種錯(cuò)誤思潮，感謝劉夙博士推薦了兩篇文章。文章對(duì)于與生態(tài)學(xué)有關(guān)的種種價(jià)值觀錯(cuò)亂，及其哲學(xué)基礎(chǔ)和來龍去脈分析得十分透徹，可以使我們了解錯(cuò)誤的生態(tài)觀念之起源和變遷史，知道它們錯(cuò)在什么地方，知道“讓河流自由流淌”的口號(hào)是基于萬物有靈論和西方生態(tài)主義的產(chǎn)物。只有打破這些“人文生態(tài)學(xué)”的錯(cuò)誤價(jià)值觀泛濫所產(chǎn)生的魔咒，利國利民的水電事業(yè)才能順利發(fā)展。

光伏發(fā)電

我國風(fēng)電資源蘊(yùn)藏量有限，和水電相加不到每年5萬億千瓦時(shí)，以目前的發(fā)電量看，占比已經(jīng)相當(dāng)高了，現(xiàn)有的大部分火電廠可以處于備份狀態(tài)。從長遠(yuǎn)的規(guī)劃看，2050年我國的年發(fā)電量要超過10萬億千瓦時(shí)，可再生能源占比只有40%左右，如果需要進(jìn)一步減排，加大可再生能源比重，風(fēng)電水電達(dá)到了資源極限，只能借助光伏的力量。

我國陽光資源主要在西部，特別是青藏高原最佳。西藏面積120萬平方公里，拿出1/10的面積用于光伏發(fā)電，即可滿足每年5萬億度，完全取代煤電的需求。而且西藏靠近橫斷山區(qū)，距離蓄能地區(qū)較近，這些都是優(yōu)勢。遺憾的是，光伏的年發(fā)電小時(shí)數(shù)比風(fēng)電低很多，對(duì)蓄能的要求更加嚴(yán)苛，即使是橫斷山區(qū)梯級(jí)電站群，要背起如此之大的光伏發(fā)電量也是很困難的。對(duì)此只能走一步看一步，逐步建設(shè)光伏電站，到背不動(dòng)為止，至少每年1萬億度還是有希望的。也寄希望于核電發(fā)展，作為調(diào)峰的助力。

總之，只要充分開發(fā)水電，就能打破減排的困局，而實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵則在于破解“水電破壞生態(tài)”的魔咒，識(shí)破萬物有靈論等人文生態(tài)學(xué)的弊害，使水電得以順利發(fā)展。現(xiàn)在少燒掉一噸煤炭，就給子孫后代留下一噸，現(xiàn)在不利用的水能，每天都是“逝者如斯夫”，一去不復(fù)返。

原標(biāo)題:水電是節(jié)能減排的金鑰匙