水電：潛力巨大的綠色能源

　　○ 李曉明

　　水電是目前人類唯一能夠大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)利用的可再生清潔能源。在許多發(fā)達國家，水電的比例達到90%以上；而在我國，這一比例僅為20%……

　　亟待開發(fā)的電力半邊天

　　在制約我國經(jīng)濟發(fā)展的諸多因素中，能源的供應(yīng)無疑是關(guān)鍵問題之一。預(yù)測到2010年，全國電力裝機將達9.5億千瓦左右，年發(fā)電量達4.3萬億千瓦小時左右，2050年可能達16億千瓦。眾所周知，我國一次能源以煤為主體，如果4.3萬億千瓦小時的電能全賴燃煤供應(yīng)，則年需原煤約21.5億噸，不僅在資源、采掘、運輸上將遇到難以克服的困難，引起的環(huán)境污染也無法想像。

　　就在我國

　　將近2.5萬億千瓦小時的發(fā)電量，在4.3萬億千瓦小時的電力總需求中占據(jù)了一半多。而目前，我國水電在電力供應(yīng)中只占24%。

　　中國水利水電科學(xué)研究院水利力學(xué)所所長郭軍在本刊主辦的“中國水電開發(fā)與環(huán)境保護高層論壇”上發(fā)言指出，世界上修建的45000座大壩，主要分布在140個國家，全世界以水電為主要能源供應(yīng)的有24個國家，水電比例達到90%以上，主要是挪威、巴西等國家，美國為82%，日本為84%，加拿大為65%，德國為73%。

　　兩院院士潘家錚認為，了解中國面臨資源短缺和環(huán)境污染兩大難題的嚴重程度后，就能較好地理解大力開發(fā)水電的必要性。

　　水電的突出特點就是再生與清潔：只要太陽不熄滅，水能就能年年重生。水電不排放廢氣、廢渣、廢水，不排放二氧化碳。在國際權(quán)威性會議或論壇上，不論是1992年里約日內(nèi)盧各國首腦會議通過的可持續(xù)發(fā)展全球行動計劃(21世紀議程)，或是2002年約翰內(nèi)斯堡峰會上關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的文件，或是2003年京都全球水論壇上，都明確地把水電列入可再生能源之列。不僅如此，水電實際上是目前人類唯一能夠大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)利用的可再生清潔能源。當(dāng)然我們應(yīng)該不遺余力地研究發(fā)展

　　我國的水電不僅開發(fā)潛力巨大，而且水電具有火電所不具備的特點——再生性。如果2.474萬億千瓦小時的水能全部利用(實際上當(dāng)然做不到)，相當(dāng)于每年可替代12.4億噸原煤，或6.2億噸原油。利用100年就是1240億噸原煤或620億噸原油，利用200年就是2480億噸原煤或1240億噸原油，遠遠超過我國目前已精確查明的剩余可采礦藏，何況水電還有提高電能質(zhì)量、安全和大量綜合利用效益。

　　從以上分析可知，國家制定的電力發(fā)展政策：“大力發(fā)展水電，優(yōu)化發(fā)展火電，適當(dāng)發(fā)展核電，積極發(fā)展新能源”，把水電排在第一位是深思熟慮后制訂的一貫政策，是十分正確的。對中國來說，開發(fā)水電是不以人們主觀意志為轉(zhuǎn)移的必然選擇。

　　電網(wǎng)離不開水電

　　原能源部黃毅誠部長有一句名言：電網(wǎng)離不開水電，水電離不開電網(wǎng)，概括了水電對電網(wǎng)的重要性——1992年，寧波一臺60萬千瓦的燃煤鍋爐發(fā)生爆炸，不僅造成了電力缺口，而且影響到當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的正常運行。危急時刻，同一電網(wǎng)內(nèi)的新安江水電站緊急啟動，這個裝機容量為63萬千瓦的水電站從啟動到帶滿負荷僅僅用了幾分鐘的時間，很快填補了火電停產(chǎn)引起的電力缺口。

　　這一突發(fā)事故集中體現(xiàn)了水電在調(diào)峰方面的獨特優(yōu)勢。調(diào)峰是指電網(wǎng)調(diào)整負荷，在用電需求增大時增加發(fā)電量，反之則減少發(fā)電量。從原理上講，任何發(fā)電裝置都是可以從0到100%調(diào)整負荷的，但是調(diào)整的代價差異很大。

　　據(jù)中國國際工程咨詢公司水電專家康世榮介紹，火電和核電都是采用熱機(主要是蒸汽輪機)帶動發(fā)電機發(fā)電，采用停運部分機組的方式調(diào)整發(fā)電量比較困難。因為蒸汽輪機開機和停機過程復(fù)雜，長達數(shù)十小時，無法適應(yīng)主要是晝夜周期的調(diào)峰任務(wù)。而且開停機過程浪費能源很多，頻繁開停機對設(shè)備壽命也有不良影響，大大降低經(jīng)濟效益。

　　如果用低負荷運行來調(diào)峰，則意味著降低發(fā)電效率，而降低發(fā)電效率也就意味著經(jīng)濟效益惡化，單位發(fā)電量的污染增加。因此在電網(wǎng)運行中要采用峰谷電價、蓄能裝置等手段來調(diào)峰，盡量減少火電廠的負荷波動。

　　由于水電有開停機方便的優(yōu)點，在有水電和火電供電的電網(wǎng)中，調(diào)峰的任務(wù)歷來是由水電承擔(dān)的。豐滿水電站多年來就承擔(dān)了東北電網(wǎng)的調(diào)峰任務(wù)。這就是水電的實際發(fā)電量總是小于裝機容量與時間的乘積的原因，看起來像是設(shè)備能力的浪費，實際上產(chǎn)生了巨大的外部效益。

　　每逢汛期水電量大，此時適值迎峰度夏，正可充分利用，而由火電、氣電、抽水蓄能等承擔(dān)峰荷。火電機組可安排檢修、貯煤；枯水期水電出力少，可以擔(dān)任峰荷和安全備用，并安排維修，由火電、核電等擔(dān)任基荷。通過電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度，可使各種電源各得其所，水火互補，還可取得錯峰效益。電網(wǎng)越大，越有利于靈活科學(xué)調(diào)度。地理上的分布不均問題，也可通過電網(wǎng)的加強、擴大直到全國聯(lián)網(wǎng)得到解決。

　　如果要大力發(fā)展太陽能和風(fēng)電這樣“靠天吃飯”的綠色能源，提高電網(wǎng)調(diào)峰能力就成為必要條件。在當(dāng)前技術(shù)水平的條件下，首先需要大力發(fā)展水電，提高具備調(diào)峰能力的水電在總發(fā)電能力中所占的比例。僅僅采用開停機來進行調(diào)峰，實際上還遠遠沒有充分發(fā)揮水電調(diào)峰的作用。

　　把水電站改造成抽水蓄能電站，使其兼?zhèn)湫钅苣芰Γ�可以成倍提高水電站的調(diào)峰能力。如果水電站本來就是梯級設(shè)計的，而且下游水庫的庫尾能連接上游水庫的壩底，那么下游水庫本身就成了低位水池，此時蓄能容量是非常大的，而且改造所需成本很低，只是水泵和水輪發(fā)電機擴容的成本，比新建抽水蓄能電站的成本低得多。

　　綜上所述，水電不僅是綠色能源，而且是開發(fā)其他綠色能源的有效支撐和前提條件。開發(fā)綠色能源促進環(huán)境保護必須從大力發(fā)展水電開始。

　　小水電，大作用

　　湖南省汝城縣通過發(fā)展小水電受益匪淺。汝城地處湘、粵、贛三省交界處，是一個典型的“老、少、邊、窮、庫”山區(qū)縣，山地面積占82%。境內(nèi)山高坡陡，水流湍急，有大小河流696條，可開發(fā)利用水能19.81萬千瓦。

　　受傳統(tǒng)習(xí)慣影響，該縣農(nóng)戶每年要燒掉薪材12萬噸，折合木材20萬立方米，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重破壞。近年來該縣大力推進小水電代燃料工程。目前為止，全縣小水電站總裝機容量達15.6萬千瓦，占可開發(fā)量的78.8%，小水電裝機容量成為湖南之最。

　　電力事業(yè)的發(fā)展，使該縣取得了顯著的綜合效益：經(jīng)濟效益上，2003年，水電產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)稅利3100萬元，占財政總收入的1/4強，比1995年的213.6萬元增加14倍多；社會效益上，全縣電力灌溉面積達2.98萬畝，行政村通電率達100%，是全省電價最低的縣之一，每年直接為農(nóng)民減輕負擔(dān)160多萬元，農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)由1995年的1900家增加到2002年的4000余家；生態(tài)效益上，全縣農(nóng)村減少薪材用量5萬立方米，森林覆蓋率由62.63%提高到73.69%，實現(xiàn)了“以林養(yǎng)水、以水發(fā)電、以電護林”的良性生態(tài)循環(huán)，為實施小水電代燃料生態(tài)保護工程奠定了良好的基礎(chǔ)。

　　湖南省汝城縣只是小水電開發(fā)的個案之一。按2003年全國小水電發(fā)電量979億kWh計，相對于燒煤，減少排放5000萬噸二氧化碳和其他大量有害氣體。小水電供電區(qū)內(nèi)有2000萬戶居民不同程度地使用電炊，每年減少森林砍伐13萬公頃，節(jié)約木材約900萬立方米，保護了森林。已建成的653個初級電氣化縣森林覆蓋率15年平均增長9.88個百分點，比全國平均數(shù)高5.4個百分點。目前，中國小水電發(fā)電量占中國清潔可再生能源發(fā)電量比重在95%以上，在推動中國清潔可再生能源發(fā)展方面發(fā)揮了基礎(chǔ)性作用。

　　總體看來，小水電的開發(fā)具有以下社會效益——

　　第一，小水電已成為實現(xiàn)電力普遍服務(wù)政策的重要途徑。2003年，全國小水電裝機容量、年發(fā)電量占水電總裝機容量和總發(fā)電量的32.5%、34.8%。

　　第二，小水電開發(fā)加快了貧困山區(qū)、民族地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，加快了農(nóng)民脫貧致富步伐。已建成的初級電氣化縣，82%位于中西部地區(qū)，200多個縣為少數(shù)民族縣，100多個縣位于祖國邊陲，基本上實現(xiàn)了國內(nèi)生產(chǎn)總值、財政收入、農(nóng)民人均純收入、人均用電量“5年翻一番、10年翻兩番”，發(fā)展速度明顯高于全國平均水平。

　　第三，以電氣化帶動工業(yè)化和城鎮(zhèn)化，促進了經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整。

　　第四，加快了中小河流的綜合治理和開發(fā)，促進了水資源的合理利用，改善了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和農(nóng)民生活條件。“治水辦電”相結(jié)合，建設(shè)了一大批綜合利用水利樞紐，累計增加庫容4000多億立方米，數(shù)千條中小河流得到治理開發(fā)，提高了防洪能力，增加灌溉面積2500多萬畝，增加糧食300億公斤，解決了6400多萬人、4700多萬頭牲畜的飲水困難，開辟鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路20多萬公里。

　　預(yù)計到2010年，我國小型水電站的裝機總?cè)萘靠梢赃_到3500萬千瓦，到2020年，可達5000萬至5500萬千瓦。另外，裝機容量0.01至1.0萬千瓦的微型水電站是我國農(nóng)村發(fā)展可再生能源的一項創(chuàng)新，目前已擁有用戶60多萬戶。

　　前不久，

　　可以看出，無論是大水電還是小水電，都是我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。至于在水電開發(fā)中存在的種種問題，有的是體制不順造成的，有的通過周密設(shè)計可以避免。發(fā)展的中國需要能源，水電的問題不是有沒有前途，而是如何走出困境，迎接前方的挑戰(zhàn)。