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水電是節能減排的金鑰匙

2017-10-30 14:23:08 E小水電　點擊量：評論 (0)

本文系清華大學退休教授趙南元在巴黎氣候大會之后所作，其主要觀點：相比風電和光伏發電這類劣質電，調峰成本最低的是水電，水電是節能減排的金鑰匙。各國資源稟賦不同，不能盲目借鑒他國經驗，我國只要充分開發

各種能源發電的比較

為了更深入討論這個問題，作為預備知識，先比較一下各種發電方式的優缺點。

火電：初始建設成本最低，運行成本最高，調峰成本最高。

核電：初始建設成本較高，運行成本較低，調峰成本較低。

水電：初始建設成本最高，運行成本最低，調峰成本最低。

綜合發電成本每千瓦時：水電0.3-0.4元，火電0.4-0.5元，風電0.6元，光伏1.0元。核電成本應該比火電略低，但是由于保障安全的費用逐步升高，綜合成本也可能高于火電。

水電的三種運行方式：

單純發電：普通水電站一般采用這種方式運行，裝機容量視平均來水量而定。以三峽為例，裝機容量32X70+10=2250萬千瓦，如果滿負荷運行，一年8760小時發電1971億千瓦時，實際年發電量在1000億千瓦時左右，這是受實際水量限制的。這種水電站往往肩負其他功能，例如防洪、抗旱、航運、供水、上下游水位控制等，這就使得這類水電站有時會犧牲電網調峰功能，滿足其他功能的需要，調峰只能在其他功能限制下進行，不可太任性，調峰能力不強。

發電調峰：如果要求水電站有較大的調峰能力，需要減少其他功能的需求，增加數倍的裝機容量。上述三峽的裝機容量是平均值的2倍，這種電站可以加到3-5倍，這樣其輸出功率可以在0-3或0-5倍平均功率的范圍自由調整，滿足電網調峰需求。

發電蓄能：如果需要水電站具備更大的調峰能力，能儲存電網的多余電力，可以讓水電站兼有抽水蓄能電站的功能。最理想的做法是建設一連串的梯級電站，各水庫首尾相連(否則無法把下一級水庫的水抽到上一級水庫中去)，進一步加大裝機容量，而且水輪機都采用可以兼做水泵運行的機種。這種梯級電站比起一般的抽水蓄能電站，由于庫容大得多，功率也大得多。其蓄能的能力也是一般抽水蓄能電站所望塵莫及的。

橫斷山區梯級蓄能水電站設想

為了大幅度增加電網調峰能力，消納風電和光伏這些苦電，需要超大功率和超大容量的甜電——梯級蓄能水電站。我國最適合建設這種水電站的地點就在橫斷山區，這里是我國水能資源最豐富的地區，同時人口稀少，產業不發達，移民成本低，目前開發程度還很低，缺點是遠離用電地區，這個缺點可以靠特高壓遠程輸電技術解決。

橫斷山區的特點是南北走向的山脈夾著幾條江河：怒江、瀾滄江、金沙江、雅礱江、大渡河、安寧河等，水量和落差都很大，地形非常適合于建造首尾相連的水庫，構成成批的發電蓄能電站。原有的首尾不相連接的水庫，也可以在其間增建一個或數個水庫使其相連。這樣的水電站集群建成之后，將極大增強我國的電網調峰能力，足以消納現存乃至未來的風電和光伏這些苦電。

一箭四雕

橫斷山區梯級蓄能水電站的建設，綜合效益非常之大。

首先，實現減排。2014年我國發電量5.54萬億千瓦時，其中水電只有約1萬億千瓦時，僅占不到20%，如果橫斷山區水電集群建成，則可以使我國水電發電量翻倍，接近2萬億千瓦時。而且由于電網調峰能力的增強，風電消納問題得以解決，可以與水電同步發展，我國蘊藏的風電資源每年2.3萬億千瓦時如果最終全部開發出來，加上新增水電就是3.3萬億千瓦時，每年可以減少煤炭消耗10億多噸，少排放近40億噸二氧化碳。如果再加上光伏，5.54萬億千瓦時幾乎可以不再需要燒煤發電，減排效果十分可觀。雖然今后幾十年發電量還會不斷增加，至少2030年達到峰值之后逐步減少碳排放是不困難的。減排不僅有長遠的控制氣候變暖的效果，更有克服霧霾的近期效果，不能不說是拖延不得的事。

其次是保增長。目前正值經濟增長下行壓力增大，保增長成為重要任務。水電的最大缺點就是初始投資巨大，目前的經濟形勢下這個最大缺點反而成了最大的優點。投資對拉動增長有立竿見影的效果，而對于投資的最大擔心就是回報是否可靠。目前樓市銷售不暢，庫存較多，交通外部效益大，但回本不易，唯有投資水電是穩賺不虧的。以溪洛渡水電站為例，工程總投資：792億元，年發電量571.2億千瓦時，以每千瓦時0.2元計算，年產值114億元，十年還本付息毫無懸念。其后的發電成本就微乎其微了，例如新安江水電站建成50年，平均下來的發電成本是0.44分/度。難怪有人說，一座水電站就相當于一臺巨大的印鈔機。因此，加快水電站的建設速度，近期可以增加投資保增長，遠期經濟效益更是造福萬代。一座水電站投資近千億元，橫斷山區數十座水電站總投資數萬億，其投資力度足以保持我國GDP穩定增長，加大水電建設速度，保七保八都是有可能的。

第三是消化過剩產能。房地產市場的低迷，導致水泥和鋼材這些產業產能過剩，價格下跌，經營陷入困境。水電站建設是水泥和鋼材需求的大戶，一旦開始大規模興建水電站，產能過剩問題將迎刃而解，而且趁此原材料價格低迷時期實施建設，還可以大大節約成本，提高投資效益。有效生產力不會遭到破壞，又節約了建設成本，對雙方都是好處。現今我國的城市化進程才走到一半，人均鋼產量只有日本的一半，人均鋼鐵積蓄量也才達到發達國家的一半，正值“先帝創業未半”的當口，此時揮刀對著來之不易的產能大殺大砍，決非明智之舉。

第四是有利于扶貧攻堅。十八大提出了全民進入小康，使得最后七千萬人口脫貧的艱巨任務，而橫斷山區又是少數民族眾多的貧困地區。興建水電站一方面可以通過移民改變貧困面貌，留在當地的人也可以用上電力炊事取暖，不僅不必再繼續砍柴破壞植被，還可以參與庫區植樹造林恢復生態，從而獲得收入實現脫貧，水庫養殖也能致富，這些都大有助于扶貧攻堅。

破解魔咒

建設水電站這個利國利民的大好事，過去十幾年間卻在重重阻力之下躑躅前行，究其原因，還是思想陷入了誤區，很多人的認識被賣拐的忽悠瘸了。這個忽悠人的魔咒就是所謂的“水電破壞生態”。

“水電破壞生態”和“轉基因不安全”是兩個最大的魔咒，與“手機基站輻射影響健康”這樣的小魔咒相比，其影響力要大得多，社會危害和造成的損失也要嚴重得多。這兩個魔咒都是靠海量的謠言造勢獲得了社會影響力。這些謠言都很容易駁倒，但是逐一駁斥起來其篇幅足以構成一本厚書，非本文可以容納的。揚湯止沸不如釜底抽薪，如果能抓住關鍵，一句話就可以說清楚。對于“轉基因不安全”，我們知道“一切轉基因育種所得到的品種，都可以用突變選擇這樣的常規育種方法獲得，所以區別轉基因和非轉基因毫無意義。”(參見拙文《轉基因與圖靈機》對于“水電破壞生態”也只需一句話：“你聽說過湖泊破壞生態的說法嗎?水庫只是人造的湖泊而已，不可能破壞生態。”

建造水庫把河流變成了湖泊，二者的生態肯定不同，生態發生了改變，如果是變壞了，才可以說是“破壞”，如果是變好了，那就是“改善”。湖泊和河流的生態作用不同，二者缺乏可比性，如果一定要比，可以找一個單個參數來比，例如生態容量。顯然湖泊的生態容量大于河流，水庫的漁獲量遠遠大于原來的河流。從這個角度看，水庫的生態優于河流，修建水電站是改善而非破壞生態，例如新安江水電站大壩后面的千島湖就是個生態環境優良的旅游勝地。北京的觀鳥圣地也都在水庫周邊，今冬，在北京消失了70多年的小鳥——栗斑腹鹀多次在密云水庫被發現。這種鳥目前在全球僅存不到1000只，是世界上最珍稀的鳥類之一。

圖：千島湖（新安江水電站庫區），水電站總裝機85.5萬kW；來源于百度。

在一些偽環保分子看來，人工改變所造成的新生態一定不如原有的自然生態，在激流中生存的魚類要比靜水中的魚類價值高，就像《動物莊園》中所說的：“所有的動物一律平等，但是有些動物比其他動物更加平等。”這種看法的分歧實際上反映了東西方世界觀的分歧。在西方人看來，世界和人都是上帝造的，仁慈的上帝造了人也為他們準備了伊甸園這樣優越的生活環境，人類自作主張偷食禁果才被逐出幸福的家園，上帝也規定了人該吃什么不該吃什么，并且預先準備好了這些物種。中國人的世界觀于此相反，老子曰“天地不仁,以萬物為芻狗”，盤古開天辟地女媧造人之后沒有任何關照和指示，要靠燧人氏有巢氏神農氏自行創造生存的環境。如果人造的真的不如天然，人類又何苦辛勤地改造自然呢?生命起源之后，原始的藻類把地球上原有的還原性大氣改變成了氧化性的大氣，才有了后來人類誕生的可能。人類從狩獵采集發展到放牧農耕，創造了大量栽培作物和飼養動物的新品種，徹底改變了地球的生態環境，才有能力在多次的滅絕危機中得以幸存。

關于生態學的種種錯誤思潮，感謝劉夙博士推薦了兩篇文章。文章對于與生態學有關的種種價值觀錯亂，及其哲學基礎和來龍去脈分析得十分透徹，可以使我們了解錯誤的生態觀念之起源和變遷史，知道它們錯在什么地方，知道“讓河流自由流淌”的口號是基于萬物有靈論和西方生態主義的產物。只有打破這些“人文生態學”的錯誤價值觀泛濫所產生的魔咒，利國利民的水電事業才能順利發展。

光伏發電

我國風電資源蘊藏量有限，和水電相加不到每年5萬億千瓦時，以目前的發電量看，占比已經相當高了，現有的大部分火電廠可以處于備份狀態。從長遠的規劃看，2050年我國的年發電量要超過10萬億千瓦時，可再生能源占比只有40%左右，如果需要進一步減排，加大可再生能源比重，風電水電達到了資源極限，只能借助光伏的力量。

我國陽光資源主要在西部，特別是青藏高原最佳。西藏面積120萬平方公里，拿出1/10的面積用于光伏發電，即可滿足每年5萬億度，完全取代煤電的需求。而且西藏靠近橫斷山區，距離蓄能地區較近，這些都是優勢。遺憾的是，光伏的年發電小時數比風電低很多，對蓄能的要求更加嚴苛，即使是橫斷山區梯級電站群，要背起如此之大的光伏發電量也是很困難的。對此只能走一步看一步，逐步建設光伏電站，到背不動為止，至少每年1萬億度還是有希望的。也寄希望于核電發展，作為調峰的助力。

總之，只要充分開發水電，就能打破減排的困局，而實現的關鍵則在于破解“水電破壞生態”的魔咒，識破萬物有靈論等人文生態學的弊害，使水電得以順利發展。現在少燒掉一噸煤炭，就給子孫后代留下一噸，現在不利用的水能，每天都是“逝者如斯夫”，一去不復返。

原標題:水電是節能減排的金鑰匙