對于我國未來電力發(fā)展的預測，中國工程院某副院長曾表示，“2017年，我國非化石電力占比30.2%，到2020年，占比將達到35%，2030年達到48%，到2050年，達到78%。”。國家發(fā)改委能源研究所某副所長則認為，“2050年，全社會用電量中，風電占比50%，太陽能占到23%，水電占到12%，核電和火電各占到6%。”。不同的研究機構和群體對我國減排路線圖，認識上存在著較大的差距。
工程院的減排路線圖不僅可行，而且還可以說是最大程度保護了現(xiàn)有企業(yè)利益的情況下可達到的最低目標。而研究所的研究結論，也具有可行性，因為它們非常了解具體國情的專門能源研究機構。
在此基礎上，我們水電的專業(yè)人士卻可以發(fā)現(xiàn)，能源研究機構對于我國水電的減排作用，挖掘的還不夠充分。我們認為：水電在未來的我國發(fā)電總量中的比重，決不應該僅占12%，而是要遠高于目前的18%，甚至可以達到20%以上。
如果我們能夠證明：我國的水電在未來發(fā)電能源中的比重，可以達到20%，那么能源研究所已有的預測結論，是不是就可以修正為：到2050年我國的“風電占比50%，太陽能占到23%，水電占到20%，核電6%和火電0%。”了呢?
進而我們可以發(fā)現(xiàn)2050年我國實現(xiàn)100%非化石能源發(fā)電的問題，基本上不必擔心。因為，能源研究所的減排路線圖是“風電占比50%，太陽能占到23%”，再加上我國巨大的水電潛力，完全可以“用更多的水電，取代火電”。
潛力巨大的中國水電
由于世界第三級青藏高原的存在，我國水電資源非常豐富，絕對是世界第一。目前，我國水電的裝機(3.56億千瓦)和年發(fā)電量(1.3萬億千瓦時)基本都占到了全球的四分之一以上，我國水電與世界第二之間的差距，至少都在3倍以上。
然而，目前社會上很多人(甚至包括一些研究能源問題的專家)都認為我國水電可開發(fā)潛力已經(jīng)所剩無幾了。這是因為，直到世紀之交，我國正式公布的水電可開發(fā)資源量也不過只有1.7萬億度/年。2006年的水電資源普查之后，更正后公布的數(shù)字為2.47萬億。幾年之后，2016年的十三五規(guī)劃就上升到了3萬億。
水電資源勘測的這種復雜性、困難性，往往使得可開發(fā)的資源量上升的空間很大。即便我們以十三五規(guī)劃正式頒布的比較保守的3萬億/年來計算，我國目前(截至到2019年底)所開發(fā)利用的水電資源還不到44%。
如果我們能達到目前發(fā)達國家水電開發(fā)的(大約70%到90%的)平均水平，那么未來我國的水電，至少還有一半以上的開發(fā)潛力。初步估算，屆時我國水電至少每年可以提供2.6萬億度的電能。
這個電量對我國能源的作用有多大?假設我國的用電達到峰值的時候，按照14億人口，每人每年8000度電的需求，大約也就是每年11.2萬億度電。(目前我國各種用電峰值的研究預測，最高的也不過就是12萬億度左右)。
也就是說我國的水電(2.6萬億度的年發(fā)電量)將可以在未來我國用電最高峰的電力構成中，至少應該能提供20%以上的電能，遠高于目前的18%?？傊?，我國的資源稟賦顯示：未來我國水電所能發(fā)揮的作用，不僅不會比目前少，而且還要有所上升。
除了豐富的資源量，中國領先世界的水電技術也成為資源開發(fā)的堅實基礎。
2004年，我國水電總裝機容量突破1億kW，超越美國成為世界第一。雖然我國的水能資源極為豐富，但我國水電開發(fā)建設的任務極其艱巨、繁重，因此我國水電開發(fā)的過程中所遭遇到的困難，所需要解決的難題，也幾乎是前所未有的。
可以說，從我國改革開放加速水電開發(fā)建設時候起，我國的水電就已經(jīng)開始了向世界水電科技制高點的攀登。目前，世界上最大的水電站是我國的三峽;最高的碾壓混凝土壩(203m)是我國的黃登水電站;世界上最高的混凝土面板堆石壩(233m)是我國的水布埡水電站;最高的雙曲拱壩(305m)是我國的錦屏一級水電站。我國正在建設的雙江口水電站的堆石壩，高度將達到312m，建成后將成為全世界第一的高壩，刷新所有的世界紀錄。
建設這些世界之最的水電站大壩，需要一系列尖端的工程技術支撐?？梢哉f在所有這些工程技術方面，我國都已經(jīng)走在了世界前列。在水電機組制造方面，目前不僅世界上單機容量70萬kW的水輪發(fā)電機組絕大部分都安裝在中國，而且單機容量達到80萬kW和100萬kW的水輪發(fā)電機組，也只有中國才有。
這種結合了現(xiàn)代科技的水電開發(fā)技術，使得我國的水電開發(fā)能力不斷增強，可開發(fā)的資源量也不斷的在擴展。加上我國現(xiàn)有的遠距離、超高壓、特高壓輸電技術，理論上我們的水電開發(fā)已經(jīng)沒有制約性的技術障礙。
總之，今天我國的水電已經(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、設計、施工建設、裝備制造水平上，都已經(jīng)是絕對的世界領先。一般人可能想象不到，中國水電領先世界的程度，其實遠超經(jīng)常宣傳的高鐵、核電等行業(yè)。我國的高鐵、核電等技術雖然已經(jīng)非常先進，但是在國際市場上還是有競爭對手的。但是在水利水電領域的國際招標中，目前幾乎所有具備實力的競爭者都是中國的公司。我國這種全行業(yè)的絕對領先，在我國歷史上是否能絕后我們不知道，但肯定是空前的。
水電開發(fā)80%以上的必要性
發(fā)達國家的水電開發(fā)程度，為何普遍都在70%到90%多，平均也有80%以上呢?其實，發(fā)達國家他們當年在開發(fā)水電的時候，國際上還沒有什么碳減排的要求。然而，他們的水電，之所以都要開發(fā)到較高的程度的根本原因，主要在于社會現(xiàn)代化文明的發(fā)展，特別需要通過水電的開發(fā)來解決調(diào)控水資源的問題。
例如，美國著名的胡佛大壩、田納西流域梯級水電開發(fā)的主要原動力，其實都是社會發(fā)展需要有效的調(diào)控水資源。所以，這些國家在滿足了水資源的調(diào)控需求之后，往往就不再去進一步開發(fā)其它水電資源了。
而一些想靠開發(fā)水電解決能源問題的國家的水電開發(fā)程度，則普遍會更高些。例如：法國、瑞士等國的水電開發(fā)利用程度都超過了95%?？傊?，無論是哪種情況，國際社會的普遍經(jīng)驗說明，如果一個國家水電開發(fā)程度低于70%的話，那么這個國家的水資源調(diào)控問題，很難解決好。
因為，一個國家的水電開發(fā)程度往往都與水資源的開發(fā)程度成正比。所以，水電開發(fā)如果不能達到一定的程度，這個國家的水資源問題肯定也解決不好。目前，由于我國水電開發(fā)程度還不足44%，因此，我國的水資源調(diào)控的矛盾也就十分突出。
我國的國土面積和水資源總量都與美國差不多，但是，我國目前的水庫蓄水總量只有9千多億立方米，而美國是13.5萬億。我們大約還需要增加50%的水庫總庫容，才能達到美國那樣的水資源調(diào)控水平。
然而，美國的人口還只是我國的1/5左右。也就是說，如果我們不能超過美國的水電開發(fā)程度的話，我國的水資源調(diào)控矛盾，絕對是無法解決好的。
總之，我們也可以這樣說，即使我國不再需要用水電提供能源，但為了調(diào)控水資源我們也必須要把我國的水電開發(fā)程度提高到80%以上才行。否則，水資源的調(diào)控矛盾解決不好，我們建成小康社會的目標將難以實現(xiàn)。更何況目前我們還面臨著巨大的減排壓力，實現(xiàn)能源革命電力轉型，最終兌現(xiàn)巴黎協(xié)定的減排承諾，已經(jīng)迫在眉睫。
依靠水電實現(xiàn)100%的可再生能源供電
根據(jù)我國發(fā)改委能源研究所和國家可再生能源中心所發(fā)布的《我國2050高比例可再生能源發(fā)展情景暨路經(jīng)研究》報告的預測結論：到2050年我國風電和太陽能發(fā)電的裝機分別可達到24億和27億千瓦。
按照可能的年運行小時(風電2200多，太陽能1400多)估算。屆時我國的風電大約每年可提供5萬多億度電能，太陽能也能提供接近4萬億度。有了這9萬多億的電能，再加上水電的2.6萬億，就已經(jīng)超過了我國用電最高峰時的峰值11.2萬億度。
更何況屆時我們還要有2億多千瓦的生物質(zhì)能可以發(fā)揮作用。也就是說，即使我們完全不考慮核電的作用，我國未來也可以用100%可再生能源的發(fā)電，來滿足我國全部的用電需求。
不僅如此，水電還能夠肩負起非水可再生能源發(fā)電調(diào)峰的重任。
眾所周知，水電的可調(diào)節(jié)性肯定要比火電、核電都要好得多。所以，如果能源研究所的減排路線圖切實可行，不存在解決不了的調(diào)峰矛盾，那么我們用水電替代其中火電的方案當然就更不會有問題了。
此外，我們還應該注意到：目前，盡管化學儲能的技術無論從技術上還是成本上，確實都還難以滿足商業(yè)化的要求，但是國內(nèi)外的研究機構，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，無論在技術上還是經(jīng)濟上都是可行的呢?
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。水電是最優(yōu)質(zhì)的可再生能源，可以為風、光等可再生能源的大量入網(wǎng)，提供重要的保障作用。目前，世界上所有能夠實現(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)。
大家知道，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。葡萄牙高達52%的水電比重就是重要的支撐。
就連宣布了退出巴黎協(xié)定的美國的總統(tǒng)特朗普，在考察挪威，發(fā)現(xiàn)了水電的重要作用之后，也曾經(jīng)表示過，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，我們也必須承認，世界上的水能資源本身(總量有限)確實不能滿足人類的能源電力需求，但是，由于科學開發(fā)的水電有很好的調(diào)節(jié)型，可以為大量的風、光等可再生能源的入網(wǎng)提供保障。這樣一來，水、風、光互補發(fā)電，情況就大不一樣了。
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系。例如，我國四川省的涼山州，通過水、風、光互補，2016年涼山州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1300億度(這大約相當于當年上海市用電量的70%)。如果，未來的送電通道建設能有保障，預計2020年涼山外送電量可達2000億度。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，除了滿足自己的需要之外，還可以滿足一個像上海這樣大城市的全部用電需求。
目前歐洲很多的國家之所以能達到較高比例的可再生能源，也是因為歐洲的水電開發(fā)程度經(jīng)高。而我國目前之所以還不得不以煤炭發(fā)電為主的根本原因之一，也正是由于我國的水電開發(fā)程度還不夠高，水電的調(diào)節(jié)性能難以得到充分的發(fā)揮。
此外，在化學儲能技術沒有出現(xiàn)重大突破之前，水電家族中抽水蓄能電站的重要作用也不能忽視。為了給電網(wǎng)調(diào)峰，日本的抽水蓄能裝機規(guī)模早就超過常規(guī)水電。假設到2050年化學儲能的技術，仍然不能出現(xiàn)重大的突破，我們大不了再多建一些抽水蓄能。事實上，我國大量梯級開發(fā)的水電站(以及一些散落在全國各地的小水電)很多只要稍加改造，加裝上能抽水的泵，都可以改造成混合式的抽水蓄能電站。
總之，僅從發(fā)電量來分析，我國到2050年實現(xiàn)完全由可再生能源供電，應該是完全可行的。再加上水電這種資源和它所具有的某些優(yōu)質(zhì)特性，在2050年實現(xiàn)百分之百的由可再生能源供電，無論在技術上還是經(jīng)濟上都是可行的。
新時期水電的挑戰(zhàn)與對策
1. 水庫移民
很長時期以來，移民問題一直都是水電開發(fā)的主要制約因素，但其實移民的難點并非是由水電開發(fā)造成的?，F(xiàn)實中凡是需要大量移民的大型水庫水電站，其實都是有著重要的水資源調(diào)控功能的多功能水電站。而這些電站的最主要作用，可能并不是發(fā)電，而是水資源的調(diào)控。
例如三峽工程的首要目標是防洪和供水，而不是發(fā)電。如果僅僅是為了發(fā)電，三峽可以分別建成一系列的徑流式水電站，這樣幾乎可以不用移民而產(chǎn)生等量發(fā)電。
沒有了任何防洪、供水等水資源調(diào)控功能的三峽工程無法解決我國長江災害的心腹大患，當然不能考慮。然而上百萬的移民成本，全都要靠一個水電站的發(fā)電效益來解決，幾乎也是無解的開發(fā)難題。
我國通過建立三峽基金，先后投入了一千多億元解決了我國三峽建設的投資難題。理論上相當于國家出資建設了三峽水庫，企業(yè)投資建設了三峽大壩和發(fā)電站。
現(xiàn)在回過頭來看，這是國家參與大型水電開發(fā)的最成功范例。三峽水電的上網(wǎng)電價只有0.26元/度，比火電的平均上網(wǎng)電價要低近0.1元。三峽的年發(fā)電量大約為1000億，這樣一算三峽除了每年給國家的上交的利稅和效益之外，僅這種隱性的電價補償，就接近100億(相當于對三峽基金的一種回報)。也就是說，大約發(fā)電十幾年之后，國家對于三峽水庫的投資，就相當于完全收回了。
然而，三峽水庫所創(chuàng)造的效益又有多大呢?
三峽防洪供水的巨大效益僅僅通過一次防止特大洪災就足以讓我們刮目相看。2012年三峽水庫所攔蓄的洪水峰值，已經(jīng)超過了1998年。1998年我國長江特大洪水所造成的經(jīng)濟損失大約是2000多億，死亡1600余人。
由于我們有了三峽水庫的攔蓄，面對更大的洪峰，我們不僅不再需要百萬軍民的嚴防死守，而且也不再有任何人員的傷亡?？梢哉f三峽當年防洪錯峰所避免的洪災損失，就已經(jīng)超過了國家對三峽水庫投資的數(shù)倍。只不過水利工程的經(jīng)濟效益，往往都是公益性的，你可以計算出來，但卻無法實際收取到。
大型水電站的水庫移民困難，其實是一種公益性開發(fā)的矛盾。讓某一個企業(yè)自己依靠發(fā)電效益去解決，往往是非常困難的事情。如果采用三峽這種的國家參與開發(fā)的模式，問題就變得非常簡單，容易。
世界上各國的大型水電開發(fā)項目，基本上都是國家行為。例如美國的大型水電全部都要由聯(lián)邦政府的所屬機構投資開發(fā)，從不容許商業(yè)開發(fā)者參與。
電力市場化改革之后，我國很多優(yōu)質(zhì)的項目即使依靠開發(fā)企業(yè)的電費收益，也能解決好移民的投資。但大多數(shù)具有水資源調(diào)控功能的大型水庫電站的建設，都應該是公益性的。盡管這些項目的移民投資收益，幾乎可以說是一本萬利的。如果交給企業(yè)進行商業(yè)化的開發(fā)，可能就難以運作。
例如我國目前還爭議巨大的龍盤水電站建設需要移民10萬余人。這個重要的大型調(diào)蓄水庫電站所創(chuàng)造的水資源調(diào)蓄能力幾乎可以達到200億/年。雖然其防洪功能還比不上三峽，但其供水的能力甚至可以超過三峽。
如果因為某個企業(yè)沒有能力依靠電費解決移民搬遷的費用，就耽誤了龍盤水電站的開發(fā)建設。那么就相當于今后上千年，我國的長江中下游每年汛期要增加200億立方米洪水的壓力，同時枯期還要減少了200億水資源的供應。
同樣的問題還體現(xiàn)在龍灘水電站二期擴建上。如果因為移民的費用無法由電費擔負，就停止了龍灘二期的開發(fā)。那么我國南方的珠江流域，每年將要增加上百億洪水的壓力，同時枯水期又將減少上百億水資源的供應。
每年幾百億的水資源保障，才是我們水庫移民問題的本質(zhì)。我們需要跳出水電商業(yè)化開發(fā)中移民難的慣性思維，避免喪失了我國水資源開發(fā)的大好時機。
2. 生態(tài)環(huán)保
除了移民問題，生態(tài)環(huán)保也一直被認為是水電開發(fā)的巨大障礙。
對于水電破壞生態(tài)的偏見，曾有很多文章專門介紹過，這是當年美蘇爭霸政治斗爭留下的后遺癥。1996年在聯(lián)合國的可持續(xù)發(fā)展峰會上，也曾經(jīng)一度因為當時的水電生態(tài)問題的過度炒作，否定了大型水電的可再生能源地位。但隨后在2002年的峰會上，大會又一致同意做出了更正，恢復了大型水電的可再生能源地位。為什么會這樣?因為，水電尤其是大型水電是當前人類社會替代化石能源第一主力。
仔細分析不難發(fā)現(xiàn)：所有水電破壞生態(tài)的問題，幾乎無一不是局部的、針對某一特定物種的某種炒作。而水電實實在在所解決的，卻是人類社會最大的生態(tài)難題——過量的使用化石能源所造成的氣候變化。
因此，只要站在人類社會可持續(xù)發(fā)展的高度，幾乎沒有人敢否認，開發(fā)水電才是當前最重要的生態(tài)建設。當年的聯(lián)合國峰會就是因為考慮到了氣候變化，而立即糾正了對水電的偏見和誤導宣傳。
受到國際社會對水電誤解的影響，我國以往的環(huán)保部門和環(huán)保人士也一度對水電開發(fā)的生態(tài)環(huán)境問題耿耿于懷。但是，改組后的生態(tài)環(huán)保部，已經(jīng)開始擔負了防止氣候變化的職責。
前不久美國馬里蘭大學和我國國家發(fā)改委能源研究共同頒布的中國煤電退役報告非常明確地指出：我國若要實現(xiàn)《巴黎氣候協(xié)定》中2攝氏度的減排承諾(2100年達到凈零排放)，就必須在2050至2055年退役全部的傳統(tǒng)煤電;如果要實現(xiàn)1.5攝氏度的減排承諾(本世紀下半葉實現(xiàn)凈零排放)，就必須在2040至2045年間退役所有的傳統(tǒng)煤電。
解決火電的碳排放問題，幾乎是世界各國公認的兌現(xiàn)《巴黎氣候協(xié)定》的最大難點。目前，世界各國都普遍認為，要實現(xiàn)《巴黎氣候協(xié)定》的零碳目標，火電尤其是煤電只有退役一條路。
在今后20年的時間內(nèi)，退役我國全部的煤電，大量的風、光發(fā)電入網(wǎng)，沒有一定量的水電調(diào)節(jié)保障，怎么可能支撐起電力系統(tǒng)的正常運行。
可以確信在不遠的將來，只要我國真的要兌現(xiàn)巴黎協(xié)定，我們負責這項工作的生態(tài)環(huán)保部，肯定會和當年的聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展峰會一樣，從根本上轉變對水電的態(tài)度。因為水電在能源革命中的地位和作用是無可替代的重要。
3. 開發(fā)成本
隨著我國水電開發(fā)的深入和向西部轉移，資源的開發(fā)難度以及輸電的距離都在增加。因此導致大部分即將開發(fā)的水電項目，普遍存在著還貸期上網(wǎng)電價過高的難題。
西部水電開發(fā)成本高的問題，其實也不應該是真正的發(fā)展障礙。由于目前企業(yè)投資核算的周期，最長也不能超過30年，所以我國西部深山中待開發(fā)的水電項目，幾乎都存在著初期上網(wǎng)電價難以接受的難題。然而，只要還貸期一過，水電站的發(fā)電成本馬上又變得非常低。
當前所謂西部水電開發(fā)的高成本障礙，其實只是一個算賬方法的規(guī)則問題。這對于具體開發(fā)企業(yè)，雖然是無法逾越的難題，但對于一個國家來說，從政策上解決這種矛盾，應該說是輕而易舉的簡單。
從全生命周期來看，水電幾乎是最經(jīng)濟的能源。目前，不僅我國的水電上網(wǎng)電價平均比火電低很多，而且全世界各國的電價，幾乎都是水電多的國家的電價都比較低。
除此之外，隨著社會的進步，很多發(fā)達國家都已經(jīng)進入低利率甚至負利率的時代。而我們目前水電投資，還都是要以高達6%左右的貸款利率計算成本?？梢姡鞑克婇_發(fā)的高成本，其實只是形式上的、暫時的。而實質(zhì)上，水電才是我們?nèi)祟惿鐣罱?jīng)濟的電力來源之一。
在新一輪的西部大開發(fā)中，如果我們僅僅因為資本收益的計算，不利于投資者的短期回報，而喪失了為社會提供最優(yōu)質(zhì)、最經(jīng)濟的電力的大好機遇，那無疑將是我們的巨大失誤?？傊覀兊纳鐣髁x市場經(jīng)濟應該更有利于保障社會的整體和長遠利益，因此，通過建立專項基金或者利用財稅手段，解決這類矛盾并非難事。
如上文所述，我國水電在新時期高質(zhì)量的發(fā)展，不僅切實可行，而且還可以說是我國經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的必由之路。然而，當前由于我國社會輿論對能源電力轉型的認識不到位，煤電退出歷史舞臺的問題，至今還沒有被擺上議事日程。因此，目前我國嚴重的電力產(chǎn)能過剩，所導致的水電棄水的難題，依然制約著當前水電的發(fā)展。
這種狀況只能是暫時的。一旦我們整個社會意識到以煤電的退出和可再生能源的大發(fā)展為標志的能源革命電力轉型，是我國實現(xiàn)小康社會并兌現(xiàn)巴黎協(xié)定承諾的基本前提，電力轉型的情況隨時都可能會發(fā)生大變。水電作為我國可再生能源大發(fā)展的基礎和保障，時刻要為這一天做好準備?？傊?，水電的特性就決定了，我國水電的高質(zhì)量發(fā)展一定要和我國社會的進步和可持續(xù)發(fā)展同呼吸、共命運。
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