【观点】水电是节能减排的金钥匙-北极星水力发电网

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【编辑导语】：本文系清华大学退休教授赵南元在巴黎气候大会之后所作，其主要观点：相比风电和光伏发电这类“劣质电”，调峰成本最低的是水电，水电是节能减排的金钥匙。各国资源禀赋不同，不能盲目借鉴他国经验，我国只要充分开发水电，就能打破减排的困局，而实现的关键则在于破解“水电破坏生态”的魔咒，识破万物有灵论等人文生态学的弊害，使水电得以顺利发展。作为水电人，您是否认同这样的观点？本刊欢迎您进行点评，欢迎发表您的见解。

减排任重道远

巴黎气候大会规定了减排目标是气候变暖不超过2摄氏度，中国作为世界第一的二氧化碳排放大国首当其冲。有人说如果全球气候变暖达到2摄氏度，则由于两级冰盖融化海平面上升，将导致上海街道淹水，变成威尼斯。人类活动造成地球暖化已经是科学界的主流意见，虽然仍有少数人发出质疑，毕竟天气预报远不如月蚀预报那样令人信服，但是减排的重要性并不会因此受到影响。因为减排还有另一个理由，那就是化石能源不可再生，存量再多也是有限的，终归有一天会用完。我国资源最丰富的煤炭，据说可采储量10000亿吨，按照每年开采50亿吨计算，还可以开采200年。对于人生而言，200年太漫长，但是在历史的长河中，200年只是短短的一瞬。节省化石能源，让未来的人还有化工原料可用，是造福千秋万代的大好事。

为什么会弃风弃电？

只要不想倒退到原始社会，减排的唯一途径就是发展可再生能源。现在备受瞩目的可再生能源是风电和光伏，近年来国家下大力气发展，给出了强有力的财力和政策的支持，甚至发生了“产能过剩”，出口被人反倾销的现象。产能上去了，应用方面却不顺利，发出的电力被白白扔掉一部分：

2012年，中国风电装机容量增加了13ＧＷ，发电量增长首次超过煤电。与此同时，中国风电的“弃风”量也在这一年打破历史纪录，全国“弃风”电量达208亿千瓦时，“弃风”率约17%。

近日，中国风能协会副理事长施鹏飞在接受记者采访时表示，电网的接入、传输和消纳仍是我国风电发展的主要瓶颈。电网的接入、传输在技术上并不困难，我国电力的远距离传输技术居世界领先地位，只要在建设风电场时注意规划输电线路即可。真正的困难在于消纳。

要理解消纳的困难首先要知道风电和光伏发电的特点。众所周知，风电是有风才能发电，风停了就没电了；光伏是有太阳才能发电，阴天或夜间就没电了。而且人类还没有呼风唤雨拨云见日的本领，只能听任这些电想来就来想走就走。要用时没有，不用时来了只好扔掉，直接用这样的天然供电当然是不靠谱的。借用阮次山描述优质石油时所用“甜油”这个词汇，我们可以称这种劣质电为“苦电”。

要想消纳这些“苦电”，就要依靠电网的调峰能力。一般电网都具有一定的调峰能力，以适应负荷随时间的变化，但是一般的发电厂调整发电量都会造成一定的损失，所以调峰不是没有成本的，这就是峰谷电价的来历，在总体负荷较小，电力富余时（例如夜间）降低电价，可以鼓励人们在此时多用电，减少调峰的损失，即使电价低些还是划得来的。在负荷波动不大时，调峰损失还可以忍受，但是如果负荷波动太大，损失是发电厂是难以承受的，这也就是风电被弃电的根本原因。

前些日子看央视2频道周日深夜的一个节目，就谈到了可再生能源的调峰问题，一群业界精英人士向一位德国专家讨教克敌良策，德国专家的诀窍就是做好预测，据他说德国现在预测天气的准确度达到90%以上。凡事预则立不预则废，提前准备好，风停了又没太阳时开启常规的发电厂，不至于手忙脚乱。其实诸葛亮借不来东风，只是预测何时刮东风确实有两把刷子。

请德国专家来有他的道理，毕竟德国在运用风电和光伏方面在世界上遥遥领先，可再生能源发电量占比30%以上，而且曾经创造了可再生能源峰值功率占比接近80%的纪录。但是中国毕竟不是德国，资源禀赋差别甚大，如果真的按德国人的方法干，那可就亏大发了。德国目前的核电较多，而中国主要是燃煤火电，核电和煤电都用蒸汽轮机，蒸汽轮机的启动需要时间预热，所以在需要预测方面并无不同。但是火电的调峰成本远高于核电，沿用德国的热电调峰方法得不偿失。实际上调峰成本最低的是水电，而且不需要预测，德国为什么不用呢？道理很简单，德国水能资源太少，发电占比估计在1%左右，根本背不动50%以上的风电和光伏，核电是次优之选。而中国的水能资源得天独厚，居世界第一位，调峰重任非水电莫属。起动汽轮机需要预热24小时以上，起动水轮机只需要水闸门开启的时间，预测也就意义不大了。当然，将来如果中国核电发展多了，用核电调峰也是一个次优的选项，但是现在中国核电肯定是不够用的。

各种能源发电的比较

为了更深入讨论这个问题，作为预备知识，先比较一下各种发电方式的优缺点。

火电：初始建设成本最低，运行成本最高，调峰成本最高。

核电：初始建设成本较高，运行成本较低，调峰成本较低。

水电：初始建设成本最高，运行成本最低，调峰成本最低。

综合发电成本每千瓦时：水电 0.3-0.4元，火电0.4- 0.5元，风电 0.6元，光伏 1.0元。核电成本应该比火电略低，但是由于保障安全的费用逐步升高，综合成本也可能高于火电。

水电的三种运行方式：

单纯发电：普通水电站一般采用这种方式运行，装机容量视平均来水量而定。以三峡为例，装机容量32X70+10=2250万千瓦，如果满负荷运行，一年8760小时发电1971亿千瓦时，实际年发电量在1000亿千瓦时左右，这是受实际水量限制的。这种水电站往往肩负其他功能，例如防洪、抗旱、航运、供水、上下游水位控制等，这就使得这类水电站有时会牺牲电网调峰功能，满足其他功能的需要，调峰只能在其他功能限制下进行，不可太任性，调峰能力不强。

发电调峰：如果要求水电站有较大的调峰能力，需要减少其他功能的需求，增加数倍的装机容量。上述三峡的装机容量是平均值的2倍，这种电站可以加到3-5倍，这样其输出功率可以在0-3或0-5倍平均功率的范围自由调整，满足电网调峰需求。

发电蓄能：如果需要水电站具备更大的调峰能力，能储存电网的多余电力，可以让水电站兼有抽水蓄能电站的功能。最理想的做法是建设一连串的梯级电站，各水库首尾相连（否则无法把下一级水库的水抽到上一级水库中去），进一步加大装机容量，而且水轮机都采用可以兼做水泵运行的机种。这种梯级电站比起一般的抽水蓄能电站，由于库容大得多，功率也大得多。其蓄能的能力也是一般抽水蓄能电站所望尘莫及的。

原标题：水电是节能减排的金钥匙

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