張博庭：能源革命中的水電作為

改革開(kāi)放40年來(lái)，中國水電的發(fā)展雖然經(jīng)歷了大量的曲折，但成績(jì)斐然、令人矚目。放眼未來(lái)，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(guò)60%的開(kāi)發(fā)潛力等待我們去挖掘。另一方面，能否實(shí)現我國的能源轉型、可持續發(fā)展以及兌現我國《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(chǎng)化的水電開(kāi)發(fā)讓我國水電全面引領(lǐng)世界·

改革開(kāi)放40年，中國水電發(fā)生了翻天覆地的變化。40年來(lái)，我國水電裝機和發(fā)電分別從1977年的1576.5萬(wàn)千瓦和476.5億千瓦時(shí)，發(fā)展到2017年底的3.41億千瓦和1.19萬(wàn)億千瓦時(shí)。從我國水電裝機和發(fā)電量的增速來(lái)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40年的高速增長(cháng)，在全世界的范圍內絕無(wú)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(wàn)億千瓦時(shí)。我國的水電裝機和發(fā)電量均超過(guò)了全球的四分之一，分別占到了全球總量的27%和28%?？梢?jiàn)我國水電之國際地位。

今天，中國水電已經(jīng)是當之無(wú)愧的世界第一。無(wú)論從規模、效益、成就，還是從規劃、設計、施工建設、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(shí)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(jìn)，但是在國際市場(chǎng)上還是有競爭對手的。例如，日本的新干線(xiàn)、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）我國水電設計、建設、制造水平引領(lǐng)世界

多年來(lái)我國水電的持續高速增長(cháng)，是我國水電的設計、建設、制造水平全面提高的一種體現。改革開(kāi)放的初期，我國的水電技術(shù)基本上還是以學(xué)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(kāi)發(fā)建設的任務(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(kāi)放大規模開(kāi)啟水電建設的時(shí)候起，我國的水電就開(kāi)始了向世界水電制高點(diǎn)的攀登和挑戰。經(jīng)過(guò)改革開(kāi)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(shí)現了從追趕到引領(lǐng)的嬗變。

例如，在上個(gè)世紀末期，隨著(zhù)科技的進(jìn)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(shí)踐幾乎都在中國完成。所以，沒(méi)有幾年，很多新、老壩型的世界紀錄，都已經(jīng)被中國建設者刷新。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)、高邊坡穩定技術(shù)、地下工程施工技術(shù)、長(cháng)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(wàn)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(wàn)千瓦和100萬(wàn)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(shí)也是我國西部水電開(kāi)發(fā)的巨大保障。一方面，如果沒(méi)有我國西部水電大開(kāi)發(fā)，就不會(huì )有特高壓輸電的應用和市場(chǎng)，另一方面，沒(méi)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）我國水電建設隊伍已經(jīng)走遍全球

中國水電是國內最早“走出去”的行業(yè)之一。近幾年來(lái)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(jìn)國際合作，努力實(shí)現政策溝通、設施聯(lián)通、貿易暢通、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(dòng)力。經(jīng)過(guò)多年的海外經(jīng)營(yíng)和發(fā)展，我國成功占領(lǐng)了水電工程國際工程承包、國際投資和國際貿易三大業(yè)務(wù)制高點(diǎn)，具備了先進(jìn)的水電開(kāi)發(fā)、運營(yíng)管理能力，金融服務(wù)及資本運作能力以及包括設計、施工、重大裝備制造在內的完整產(chǎn)業(yè)鏈整合能力。與100多個(gè)國家和地區建立了水電開(kāi)發(fā)多形式的合作關(guān)系，承接了60多個(gè)國家的電力和河流規劃，業(yè)務(wù)覆蓋全球140多個(gè)國家，擁有海外權益裝機超過(guò)1000萬(wàn)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(dòng)數萬(wàn)億美元國產(chǎn)裝備和材料出口。

近年來(lái)，我國的水電人已經(jīng)在“一帶一路”沿線(xiàn)國家建立起了多個(gè)“三峽工程”，如馬來(lái)西亞巴貢水電站、蘇丹麥洛維水電站、幾內亞樂(lè )塔水電站等等。中國水電人的身影閃現在中巴經(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(guò)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(shí)期我國水電面臨的一些問(wèn)題·

（一）水電開(kāi)發(fā)中的移民環(huán)保問(wèn)題

任何人類(lèi)活動(dòng)都會(huì )對自然生態(tài)產(chǎn)生某種影響，“以人為本”地看，科學(xué)的水電開(kāi)發(fā)一定是利大于弊的生態(tài)環(huán)境保護。但如果拋開(kāi)人類(lèi)社會(huì )的生存需求，僅從某種動(dòng)物和植物的角度看，無(wú)論你如何科學(xué)地開(kāi)發(fā)水電，一定會(huì )得到弊大于利的結論，對水電的生態(tài)環(huán)境作用產(chǎn)生偏見(jiàn)。

即便對于移民問(wèn)題，也不例外。水電開(kāi)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(kāi)發(fā)移民的區別在于，必須具有有利于社會(huì )公平的公益性。所以，綜觀(guān)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(gè)人都非常滿(mǎn)意的要求。一般來(lái)說(shuō)，成功的公益性移民，首先應該保證窮人脫貧，同時(shí)也不應該成為富人發(fā)橫財的契機?？陀^(guān)地說(shuō)，公益性的工程移民，絕對應該是有利于社會(huì )公平的善舉。

總之，不僅科學(xué)合理的水電開(kāi)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(jìn)社會(huì )公平、進(jìn)步的大好時(shí)機。世界銀行對水電開(kāi)發(fā)作用的高度總結，只有四個(gè)字“減貧”和“減碳”?？梢?jiàn)水電開(kāi)發(fā)的“脫貧”作用，在全世界都是公認的。因此，我國未來(lái)水庫移民的工作，不僅不應該成為水電開(kāi)發(fā)的阻力，而更應該是一種動(dòng)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(shí)期，開(kāi)發(fā)可再生能源推進(jìn)能源革命和投資拉動(dòng)經(jīng)濟幾乎完全是相輔相成的，所以，當時(shí)社會(huì )各界的認識高度一致。因此，那一段時(shí)間由于我國用電增速很快，大家從不用擔心電力市場(chǎng)的消納問(wèn)題。所以，當時(shí)不僅我國火電的發(fā)展建設欣欣向榮，同時(shí)水電、風(fēng)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(kāi)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(guò)3000萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量的增長(cháng)也超過(guò)了1千億千瓦時(shí)。

如此巨大的可再生能源年度增量，本來(lái)是我國能源轉型的巨大利好（這對世界上任何國家來(lái)說(shuō)，絕對都是求之不得的大好事）。但是，由于當時(shí)我們開(kāi)始大力發(fā)展可再生能源的時(shí)候，行業(yè)內似乎并沒(méi)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(jìn)入新常態(tài)，電力需求的增長(cháng)急劇下降的時(shí)候，行業(yè)內就開(kāi)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(jiàn)分歧。

現在業(yè)內已經(jīng)有不少人開(kāi)始認為，我國的可再生能源發(fā)展速度過(guò)快了，導致電力市場(chǎng)難以滿(mǎn)足可再生能源發(fā)電能力的快速增加，所以，棄水、棄風(fēng)、棄光等“三棄”問(wèn)題在所難免。近些年來(lái)，我國每年的棄水損失，遠遠超過(guò)了全國棄風(fēng)和棄光損失的總量。因此，分析和解決我國的棄水問(wèn)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

現在要解決好我國水電的問(wèn)題，必須要跳出水電本身的局限。因為，無(wú)論是我國的水電棄水、風(fēng)電棄風(fēng)還是光伏棄光，其實(shí)都和我國的能源革命、電力轉型的推進(jìn)力度緊密相連。

以前，我們大多數人曾片面地認為，只要大力去開(kāi)發(fā)利用可再生能源，就是在推進(jìn)我國的能源革命、電力轉型。但事實(shí)上，這只是能源轉型工作的一部分。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”才是能源轉型的核心。主體能源怎么樣才能實(shí)現變更呢？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(kāi)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)界內對能源轉型的認識，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(chǎng)·

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

（一）我國水電開(kāi)發(fā)的資源還有巨大潛力

當前，我們不少能源研究機構和專(zhuān)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”規劃》頒布以前，我們所看到的各種水電資源數據，幾乎都是水電裝機的經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)量為4億多千瓦，技術(shù)可開(kāi)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(guò)了3.4億千瓦，在建的工程也約有6000萬(wàn)千瓦。根據這些數據，人們很自然會(huì )得到我國水電資源開(kāi)發(fā)，基本上已經(jīng)接近尾聲的結論。

之所以社會(huì )上會(huì )產(chǎn)生我國水電資源已經(jīng)開(kāi)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(lái)的誤導。實(shí)際上，國際社會(huì )大多數國家在表示水能資源潛力的時(shí)候，很少采用可裝機容量這個(gè)指標，而一般只用年發(fā)電量來(lái)表述。因為，可裝機容量其實(shí)只是一個(gè)相對的概念，它是以年發(fā)電量為基礎，考慮了一定的運行小時(shí)數之后，折算出來(lái)的。但是，由于（具有大水庫的）大型水電站往往有很好的可調節性，為了讓它在電網(wǎng)中發(fā)揮更好的調峰作用，我們常常都會(huì )增大裝機，這樣在電網(wǎng)負荷尖鋒出現的時(shí)候，水電站就能增加出力，在電網(wǎng)低谷的時(shí)候，水電機組可以部分或者完全關(guān)閉，配合電網(wǎng)滿(mǎn)足電力負荷變動(dòng)的需求。

所以，我們一定要習慣用年發(fā)電量來(lái)考慮問(wèn)題。只有這樣，才不會(huì )對我國的水電資源量產(chǎn)生誤判。其實(shí)，我國頒布的“十三五”水電發(fā)展規劃，已經(jīng)在表述上體現出了這一變化。規劃只說(shuō)明了我國可開(kāi)發(fā)的水能資源3萬(wàn)億千瓦時(shí)/年，沒(méi)有再公布折算后相應的可裝機容量是多少。同時(shí)，有關(guān)研究還特別強調，這只是截止到目前我們資源普查所得到的數據，今后隨著(zhù)對江河資源普查的深入，我國的水能資源潛力還會(huì )進(jìn)一步提高。

（二）水電占我國電力的比重還會(huì )上升

現在，即便以“十三五”規劃正式頒布的比較保守的3萬(wàn)億千瓦時(shí)/年來(lái)計算，我國目前（截至2017年底）所開(kāi)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(kāi)發(fā)潛力。如果我們能達到目前發(fā)達國家水電開(kāi)發(fā)的（大約80%的）平均水平，那么未來(lái)我國的水電，至少每年應該提供2.4萬(wàn)億千瓦時(shí)的電能。這個(gè)電量對我國能源的貢獻有多大？不妨簡(jiǎn)單算一算。假設我國用電達到峰值，按照14億人口，每人每年8000千瓦時(shí)電的需求，大約也就是每年11.2萬(wàn)億千瓦時(shí)（據了解我國各種用電峰值的研究預測，最高的也不過(guò)就是12萬(wàn)億千瓦時(shí)）。也就是說(shuō)我國水電（2.4萬(wàn)億千瓦時(shí)的年發(fā)電量）將可以在未來(lái)用電最高峰的電力構成中，至少提供20%以上的電能，遠高于目前的18%。也就是說(shuō)，我國的資源稟賦顯示：未來(lái)我國水電的作用，不僅不會(huì )比目前減少，而且還要有所增加。

（三）水電與電力市場(chǎng)的關(guān)系

當前，我國西南地區水電棄水的情況非常嚴重，表面上看是送電通道建設滯后，導致有電送不出去。然而，現實(shí)中送電通道的建設又非常難以推進(jìn)，因為東部受電方更想發(fā)展能拉動(dòng)自己GDP的煤電，而不愿意把市場(chǎng)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(kāi)發(fā)速度，甚至停滯水電開(kāi)發(fā)。目前我國的客觀(guān)現實(shí)，似乎確實(shí)是水電缺乏市場(chǎng)，需要市場(chǎng)。

（四）巴黎協(xié)定倒逼能源革命

根據巴黎協(xié)定，地球的溫升要爭取控制在1.5度內，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(kāi)始生效。

國內外的研究機構普遍認為，要想實(shí)現巴黎協(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(shí)現凈零排放的要求，那么2050年的能源結構中，非化石的比重至少要占80%以上。相應的在電力構成中，應該達到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》，再次強調各國要在2050年實(shí)現凈零排放的重要性。然而，我國當前的電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線(xiàn)、政策，包括相應的輿論宣傳，基本上還主要是以產(chǎn)業(yè)界的路線(xiàn)為發(fā)展藍本。

目前，我們社會(huì )各界似乎還沒(méi)有意識到，按照我們現在的能源發(fā)展路徑，可能滿(mǎn)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(shí)的。我國的高層在這個(gè)問(wèn)題上的表態(tài)一直十分堅定、明確。

（五）能源革命的電力市場(chǎng)需要盡可能多的水電

顯然，我國如果要想在2050年就實(shí)現完全由非化石能源供電，就不是水電需要電力市場(chǎng)的問(wèn)題，而是，電力市場(chǎng)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(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等間歇性能源大規模入網(wǎng)的重要保障。

目前，盡管化學(xué)儲能無(wú)論從技術(shù)上還是成本上，還難以滿(mǎn)足商業(yè)化的要求，但是國內外的研究機構，為什么都還敢斷言說(shuō)2050年全球就實(shí)現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，世界各國所有能夠實(shí)現百分之百由可再生能源供電的國家，基本上都離不開(kāi)水電的有效調節。

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(gè)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)定的美國總統特朗普，在考察挪威，發(fā)現了水電的重要作用之后，也曾表示，他有可能會(huì )通過(guò)開(kāi)發(fā)美國水電的潛力，重新考慮加入巴黎協(xié)定。這其實(shí)就是水電在未來(lái)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。

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(shí)不能滿(mǎn)足人類(lèi)的電力需求，但是，由于科學(xué)開(kāi)發(fā)的水電有很好的調節性，可以為大量的風(fēng)、光等可再生能源入網(wǎng)提供保障。在現實(shí)中，風(fēng)、光發(fā)電的間歇性與水電的季節性之間，通常有很強的互補關(guān)系。例如，我國四川省的涼山州，通過(guò)水、風(fēng)、光互補，2016年除了滿(mǎn)足自己的用電需求之外，給我國東部地區的送電超過(guò)1300億千瓦時(shí)（這大約相當于當年上海市用電量的70%）。如果將來(lái)送電通道建設能有保障，他們預計2020年外送電量可達2000億千瓦時(shí)。也就是說(shuō)通過(guò)水、風(fēng)、光的互補發(fā)電，涼山州一個(gè)州所產(chǎn)生的可再生能源，除了自己的需要之外，還可以滿(mǎn)足一個(gè)像上海這樣大城市的全部用電需求。

事實(shí)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(kāi)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(kāi)發(fā)程度還不夠高。

此外，在化學(xué)儲能技術(shù)沒(méi)有出現重大突破之前，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)調峰，日本的抽水蓄能規模，早就超過(guò)常規水電。我們也不妨設想一下，如果到2050年，我們化學(xué)儲能的技術(shù)仍然不能出現重大突破，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，我們國內外的專(zhuān)家才敢預言說(shuō)，在2050年實(shí)現百分之百的由可再生能源供電，無(wú)論在技術(shù)上還是經(jīng)濟上都是可行的。