張博庭：能源革命中的水電作為

改革開放40年來，中國水電的發(fā)展雖然經(jīng)歷了大量的曲折，但成績斐然、令人矚目。放眼未來，我國水電發(fā)展的前景依然廣闊。一方面，我國水電還有超過60%的開發(fā)潛力等待我們?nèi)ネ诰?。另一方面，能否實現(xiàn)我國的能源轉(zhuǎn)型、可持續(xù)發(fā)展以及兌現(xiàn)我國《巴黎協(xié)定》的承諾，很大程度上都要取決于水電的發(fā)展和作用的發(fā)揮。

·一、市場化的水電開發(fā)讓我國水電全面引領(lǐng)世界·

改革開放40年，中國水電發(fā)生了翻天覆地的變化。40年來，我國水電裝機和發(fā)電分別從1977年的1576.5萬千瓦和476.5億千瓦時，發(fā)展到2017年底的3.41億千瓦和1.19萬億千瓦時。從我國水電裝機和發(fā)電量的增速來看，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。我國水電這種連續(xù)40年的高速增長，在全世界的范圍內(nèi)絕無僅有。

到2017年底，全球的水電總裝機大約為12.67億千瓦，其中含抽水蓄能1.53億千瓦，水電發(fā)電量達4.185萬億千瓦時。我國的水電裝機和發(fā)電量均超過了全球的四分之一，分別占到了全球總量的27%和28%。可見我國水電之國際地位。

今天，中國水電已經(jīng)是當之無愧的世界第一。無論從規(guī)模、效益、成就，還是從規(guī)劃、設(shè)計、施工建設(shè)、裝備制造水平上，都已經(jīng)是絕對的世界領(lǐng)先。中國水電領(lǐng)先世界的程度，其實遠超我們經(jīng)常宣傳的高鐵、核電等行業(yè)。我國的高鐵、核電等技術(shù)雖然已經(jīng)非常先進，但是在國際市場上還是有競爭對手的。例如，日本的新干線、德國的磁懸??；法國、美國以及俄羅斯的核電技術(shù)。但是，唯有在水利水電領(lǐng)域的國際招標中，幾乎所有像樣的競爭對手，都是中國的公司。這種全行業(yè)的絕對領(lǐng)先，在我國歷史上是否能絕后我們不知道，但絕對是空前的。

（一）我國水電設(shè)計、建設(shè)、制造水平引領(lǐng)世界

多年來我國水電的持續(xù)高速增長，是我國水電的設(shè)計、建設(shè)、制造水平全面提高的一種體現(xiàn)。改革開放的初期，我國的水電技術(shù)基本上還是以學習、模仿、跟隨國外技術(shù)的方式為主。然而，由于我國的水能資源極為豐富，我國水電開發(fā)建設(shè)的任務(wù)極其艱巨、繁重，我國水電所遭遇到的困難，也是前所未有的。從我國改革開放大規(guī)模開啟水電建設(shè)的時候起，我國的水電就開始了向世界水電制高點的攀登和挑戰(zhàn)。經(jīng)過改革開放后25年的艱苦努力，到2004年，我國水電基本上已經(jīng)完成了追趕，實現(xiàn)了從追趕到引領(lǐng)的嬗變。

例如，在上個世紀末期，隨著科技的進步，國際壩工界先后出了面板堆石壩、碾壓混凝土壩等新型的筑壩技術(shù)。盡管這些技術(shù)發(fā)明在國外，但是由于我國在建的水電工程項目眾多，所以，新壩型的大量實踐幾乎都在中國完成。所以，沒有幾年，很多新、老壩型的世界紀錄，都已經(jīng)被中國建設(shè)者刷新。目前，世界上最高的拱壩是我國錦屏一級水電站的305米高的雙曲拱壩，世界上最高的面板堆石壩是我國高233米的水布埡水電站面板壩。最高的碾壓混凝土壩是216米高的龍灘大壩。我國正在建設(shè)的雙江口堆石壩高度將達到312米，建成后將成為世界第一的高壩。建設(shè)這世界之最的特高大壩，需要一系列的工程技術(shù)支撐，如：高壩工程技術(shù)、高邊坡穩(wěn)定技術(shù)、地下工程施工技術(shù)、長隧洞施工技術(shù)、泄洪消能技術(shù)，以及高壩抗震技術(shù)等等。

在水力發(fā)電機組制造方面，目前，不僅世界上單機70萬千瓦的水輪發(fā)電機組絕大部分都安裝在中國，而且，單機達到80萬千瓦和100萬千瓦的水輪發(fā)電機，只中國才有。我國絕對領(lǐng)先于世界的特高壓輸電技術(shù)，既是我國水電快速發(fā)展的必然產(chǎn)物，同時也是我國西部水電開發(fā)的巨大保障。一方面，如果沒有我國西部水電大開發(fā)，就不會有特高壓輸電的應(yīng)用和市場，另一方面，沒有特高壓輸電，也不可能有我國西南水電今天的大發(fā)展。

（二）我國水電建設(shè)隊伍已經(jīng)走遍全球

中國水電是國內(nèi)最早“走出去”的行業(yè)之一。近幾年來我國水電企業(yè)把“走出去”深度融合到“一帶一路”之中，積極促進國際合作，努力實現(xiàn)政策溝通、設(shè)施聯(lián)通、貿(mào)易暢通、資金融通、民心相通，打造國際合作新平臺，增添共同發(fā)展新動力。經(jīng)過多年的海外經(jīng)營和發(fā)展，我國成功占領(lǐng)了水電工程國際工程承包、國際投資和國際貿(mào)易三大業(yè)務(wù)制高點，具備了先進的水電開發(fā)、運營管理能力，金融服務(wù)及資本運作能力以及包括設(shè)計、施工、重大裝備制造在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈整合能力。與100多個國家和地區(qū)建立了水電開發(fā)多形式的合作關(guān)系，承接了60多個國家的電力和河流規(guī)劃，業(yè)務(wù)覆蓋全球140多個國家，擁有海外權(quán)益裝機超過1000萬千瓦，在建項目合同總額1500多億美元，國際項目簽約額名列我國“走出去”的行業(yè)前茅，累計帶動數(shù)萬億美元國產(chǎn)裝備和材料出口。

近年來，我國的水電人已經(jīng)在“一帶一路”沿線國家建立起了多個“三峽工程”，如馬來西亞巴貢水電站、蘇丹麥洛維水電站、幾內(nèi)亞樂塔水電站等等。中國水電人的身影閃現(xiàn)在中巴經(jīng)濟走廊和東南亞、廣袤的非洲大地、南美洲崇山峻嶺，遍布世界各地。經(jīng)過40年的頑強拼搏和銳意改革，中國水電已經(jīng)成為我國在全球綜合技術(shù)和管理水平領(lǐng)先的重要產(chǎn)業(yè)，是國際上一張靚麗的“中國名片”，更是中華文明傳播的載體。

·二、新時期我國水電面臨的一些問題·

（一）水電開發(fā)中的移民環(huán)保問題

任何人類活動都會對自然生態(tài)產(chǎn)生某種影響，“以人為本”地看，科學的水電開發(fā)一定是利大于弊的生態(tài)環(huán)境保護。但如果拋開人類社會的生存需求，僅從某種動物和植物的角度看，無論你如何科學地開發(fā)水電，一定會得到弊大于利的結(jié)論，對水電的生態(tài)環(huán)境作用產(chǎn)生偏見。

即便對于移民問題，也不例外。水電開發(fā)的移民屬于一種公益性的工程移民。這種移民的性質(zhì)和商業(yè)開發(fā)移民的區(qū)別在于，必須具有有利于社會公平的公益性。所以，綜觀全世界，公益性工程的移民通常不可能像商業(yè)移民那樣，達到每個人都非常滿意的要求。一般來說，成功的公益性移民，首先應(yīng)該保證窮人脫貧，同時也不應(yīng)該成為富人發(fā)橫財?shù)钠鯔C?？陀^地說，公益性的工程移民，絕對應(yīng)該是有利于社會公平的善舉。

總之，不僅科學合理的水電開發(fā)，一定是有利于生態(tài)環(huán)境，而且，我國水電工程的移民工作，一定是推進社會公平、進步的大好時機。世界銀行對水電開發(fā)作用的高度總結(jié)，只有四個字“減貧”和“減碳”?？梢娝婇_發(fā)的“脫貧”作用，在全世界都是公認的。因此，我國未來水庫移民的工作，不僅不應(yīng)該成為水電開發(fā)的阻力，而更應(yīng)該是一種動力。

（二）大力發(fā)展可再生能源與嚴重棄水的矛盾

前幾年，在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的時期，開發(fā)可再生能源推進能源革命和投資拉動經(jīng)濟幾乎完全是相輔相成的，所以，當時社會各界的認識高度一致。因此，那一段時間由于我國用電增速很快，大家從不用擔心電力市場的消納問題。所以，當時不僅我國火電的發(fā)展建設(shè)欣欣向榮，同時水電、風電和光伏發(fā)電等各種可再生能源也都得到了國家政策的大力支持，并獲得了較快的發(fā)展。尤其是水電的開發(fā)技術(shù)成熟，發(fā)電的能量密度也比較高，所以，在發(fā)展最快的年份，我國年新增的水電裝機曾超過3000萬千瓦，年發(fā)電量的增長也超過了1千億千瓦時。

如此巨大的可再生能源年度增量，本來是我國能源轉(zhuǎn)型的巨大利好（這對世界上任何國家來說，絕對都是求之不得的大好事）。但是，由于當時我們開始大力發(fā)展可再生能源的時候，行業(yè)內(nèi)似乎并沒有做好煤電需要逐步退出歷史舞臺的心理準備。所以，當我國經(jīng)濟進入新常態(tài)，電力需求的增長急劇下降的時候，行業(yè)內(nèi)就開始對我國積極大力發(fā)展可再生能源的政策和做法，產(chǎn)生了較大的意見分歧。

現(xiàn)在業(yè)內(nèi)已經(jīng)有不少人開始認為，我國的可再生能源發(fā)展速度過快了，導致電力市場難以滿足可再生能源發(fā)電能力的快速增加，所以，棄水、棄風、棄光等“三棄”問題在所難免。近些年來，我國每年的棄水損失，遠遠超過了全國棄風和棄光損失的總量。因此，分析和解決我國的棄水問題，就更加必要和緊迫。

（三）解決棄水難題的關(guān)鍵并不在水電本身

現(xiàn)在要解決好我國水電的問題，必須要跳出水電本身的局限。因為，無論是我國的水電棄水、風電棄風還是光伏棄光，其實都和我國的能源革命、電力轉(zhuǎn)型的推進力度緊密相連。

以前，我們大多數(shù)人曾片面地認為，只要大力去開發(fā)利用可再生能源，就是在推進我國的能源革命、電力轉(zhuǎn)型。但事實上，這只是能源轉(zhuǎn)型工作的一部分。2016年國際能源變革論壇在蘇州舉辦，一致達成的“蘇州共識”，曾明確指出“主體能源的變更”才是能源轉(zhuǎn)型的核心。主體能源怎么樣才能實現(xiàn)變更呢？當然，必須做好兩方面的工作，一方面是我們所熟悉的大力開發(fā)利用可再生能源；另一方面，還要創(chuàng)造條件，盡可能少用和清潔化利用化石能源，尤其是碳排放量巨大的煤炭。然而，迄今為止，我們業(yè)界內(nèi)對能源轉(zhuǎn)型的認識，仍然還只停留在第一步。

·三、新形勢下水電發(fā)展的資源和市場·

展望未來，在新形勢下我國水電面臨的主要矛盾不僅有原來的移民和環(huán)保，而且還有資源和市場的問題。顯然，如果水電缺乏資源，必然就不能再發(fā)展；假如沒有市場，當然也就無法發(fā)展。然而，事實上我國水電的資源和市場，都不應(yīng)該存在問題。

（一）我國水電開發(fā)的資源還有巨大潛力

當前，我們不少能源研究機構(gòu)和專家，之所以不看好水電的原因，不是由于對水電認識不足，而是對水電資源的認識不足。在我國《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》頒布以前，我們所看到的各種水電資源數(shù)據(jù)，幾乎都是水電裝機的經(jīng)濟可開發(fā)量為4億多千瓦，技術(shù)可開發(fā)量為5億多千瓦。截止到2017年，我國已建成的水電裝機已經(jīng)超過了3.4億千瓦，在建的工程也約有6000萬千瓦。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，人們很自然會得到我國水電資源開發(fā)，基本上已經(jīng)接近尾聲的結(jié)論。

之所以社會上會產(chǎn)生我國水電資源已經(jīng)開發(fā)得差不多的看法，筆者認為是因為我們國家以前所引用的可裝機容量的概念帶來的誤導。實際上，國際社會大多數(shù)國家在表示水能資源潛力的時候，很少采用可裝機容量這個指標，而一般只用年發(fā)電量來表述。因為，可裝機容量其實只是一個相對的概念，它是以年發(fā)電量為基礎(chǔ)，考慮了一定的運行小時數(shù)之后，折算出來的。但是，由于（具有大水庫的）大型水電站往往有很好的可調(diào)節(jié)性，為了讓它在電網(wǎng)中發(fā)揮更好的調(diào)峰作用，我們常常都會增大裝機，這樣在電網(wǎng)負荷尖鋒出現(xiàn)的時候，水電站就能增加出力，在電網(wǎng)低谷的時候，水電機組可以部分或者完全關(guān)閉，配合電網(wǎng)滿足電力負荷變動的需求。

所以，我們一定要習慣用年發(fā)電量來考慮問題。只有這樣，才不會對我國的水電資源量產(chǎn)生誤判。其實，我國頒布的“十三五”水電發(fā)展規(guī)劃，已經(jīng)在表述上體現(xiàn)出了這一變化。規(guī)劃只說明了我國可開發(fā)的水能資源3萬億千瓦時/年，沒有再公布折算后相應(yīng)的可裝機容量是多少。同時，有關(guān)研究還特別強調(diào)，這只是截止到目前我們資源普查所得到的數(shù)據(jù)，今后隨著對江河資源普查的深入，我國的水能資源潛力還會進一步提高。

（二）水電占我國電力的比重還會上升

現(xiàn)在，即便以“十三五”規(guī)劃正式頒布的比較保守的3萬億千瓦時/年來計算，我國目前（截至2017年底）所開發(fā)利用的水電資源還不到40%。我們至少還有一半以上的開發(fā)潛力。如果我們能達到目前發(fā)達國家水電開發(fā)的（大約80%的）平均水平，那么未來我國的水電，至少每年應(yīng)該提供2.4萬億千瓦時的電能。這個電量對我國能源的貢獻有多大？不妨簡單算一算。假設(shè)我國用電達到峰值，按照14億人口，每人每年8000千瓦時電的需求，大約也就是每年11.2萬億千瓦時（據(jù)了解我國各種用電峰值的研究預(yù)測，最高的也不過就是12萬億千瓦時）。也就是說我國水電（2.4萬億千瓦時的年發(fā)電量）將可以在未來用電最高峰的電力構(gòu)成中，至少提供20%以上的電能，遠高于目前的18%。也就是說，我國的資源稟賦顯示：未來我國水電的作用，不僅不會比目前減少，而且還要有所增加。

（三）水電與電力市場的關(guān)系

當前，我國西南地區(qū)水電棄水的情況非常嚴重，表面上看是送電通道建設(shè)滯后，導致有電送不出去。然而，現(xiàn)實中送電通道的建設(shè)又非常難以推進，因為東部受電方更想發(fā)展能拉動自己GDP的煤電，而不愿意把市場留給西部的水電。因此，為了避免增加棄水的損失，西部的水電企業(yè)不得不降低開發(fā)速度，甚至停滯水電開發(fā)。目前我國的客觀現(xiàn)實，似乎確實是水電缺乏市場，需要市場。

（四）巴黎協(xié)定倒逼能源革命

根據(jù)巴黎協(xié)定，地球的溫升要爭取控制在1.5度內(nèi)，因此，必須要求在本世紀下半葉（2050年后），就要達到凈零碳排放。巴黎協(xié)定于2016年11月4日正式開始生效。

國內(nèi)外的研究機構(gòu)普遍認為，要想實現(xiàn)巴黎協(xié)定所提出的爭取把溫升控制在1.5度，在本世紀下半葉就實現(xiàn)凈零排放的要求，那么2050年的能源結(jié)構(gòu)中，非化石的比重至少要占80%以上。相應(yīng)的在電力構(gòu)成中，應(yīng)該達到100%的非化石能源。2018年10月8日，IPCC又發(fā)布了《IPCC全球升溫1.5℃特別報告》，再次強調(diào)各國要在2050年實現(xiàn)凈零排放的重要性。然而，我國當前的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線、政策，包括相應(yīng)的輿論宣傳，基本上還主要是以產(chǎn)業(yè)界的路線為發(fā)展藍本。

目前，我們社會各界似乎還沒有意識到，按照我們現(xiàn)在的能源發(fā)展路徑，可能滿足不了巴黎協(xié)定的要求。但筆者認為，這種情況，一定是暫時的。我國的高層在這個問題上的表態(tài)一直十分堅定、明確。

（五）能源革命的電力市場需要盡可能多的水電

顯然，我國如果要想在2050年就實現(xiàn)完全由非化石能源供電，就不是水電需要電力市場的問題，而是，電力市場需要大量的水電。因為水電不僅本身就是目前效率最高，性能最好，作用最大的可再生能源，而且還是風電、太陽能發(fā)電等間歇性能源大規(guī)模入網(wǎng)的重要保障。

目前，盡管化學儲能無論從技術(shù)上還是成本上，還難以滿足商業(yè)化的要求，但是國內(nèi)外的研究機構(gòu)，為什么都還敢斷言說2050年全球就實現(xiàn)100%的由可再生能源供電？筆者認為，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電。目前，世界各國所有能夠?qū)崿F(xiàn)百分之百由可再生能源供電的國家，基本上都離不開水電的有效調(diào)節(jié)。

挪威因為水能資源豐富，一直都依靠水電保障全國99%以上的用電需求。今年年初，葡萄牙也完成了一個多月完全由可再生能源供電的成功嘗試。其原因也是由于葡萄牙的水電比重高達52%。就連退出了巴黎協(xié)定的美國總統(tǒng)特朗普，在考察挪威，發(fā)現(xiàn)了水電的重要作用之后，也曾表示，他有可能會通過開發(fā)美國水電的潛力，重新考慮加入巴黎協(xié)定。這其實就是水電在未來的高比例可再生能源體系中，具有特殊的重要作用的一種體現(xiàn)。

當然，我們也必須認識到，世界上的水能資源本身（總量有限）確實不能滿足人類的電力需求，但是，由于科學開發(fā)的水電有很好的調(diào)節(jié)性，可以為大量的風、光等可再生能源入網(wǎng)提供保障。在現(xiàn)實中，風、光發(fā)電的間歇性與水電的季節(jié)性之間，通常有很強的互補關(guān)系。例如，我國四川省的涼山州，通過水、風、光互補，2016年除了滿足自己的用電需求之外，給我國東部地區(qū)的送電超過1300億千瓦時（這大約相當于當年上海市用電量的70%）。如果將來送電通道建設(shè)能有保障，他們預(yù)計2020年外送電量可達2000億千瓦時。也就是說通過水、風、光的互補發(fā)電，涼山州一個州所產(chǎn)生的可再生能源，除了自己的需要之外，還可以滿足一個像上海這樣大城市的全部用電需求。

事實上，目前歐洲很多國家的用電，之所以能達到較高比例使用可再生能源，也是因為歐洲的水電開發(fā)程度已經(jīng)比較高。而我們國家，目前之所以還不得不以煤炭發(fā)電為主的根本原因之一，也是由于我們國家的水電開發(fā)程度還不夠高。

此外，在化學儲能技術(shù)沒有出現(xiàn)重大突破之前，水電家族中的抽水蓄能電站的作用也非常重要。為了給電網(wǎng)調(diào)峰，日本的抽水蓄能規(guī)模，早就超過常規(guī)水電。我們也不妨設(shè)想一下，如果到2050年，我們化學儲能的技術(shù)仍然不能出現(xiàn)重大突破，我們大不了需要多建一些抽水蓄能就可以了。

總之，正是由于自然界中有了水電這種資源和它所具有的某些優(yōu)質(zhì)特性，所以，我們國內(nèi)外的專家才敢預(yù)言說，在2050年實現(xiàn)百分之百的由可再生能源供電，無論在技術(shù)上還是經(jīng)濟上都是可行的。