小水电的碳中和作用无可替代

时间:2021-10-27 信息来源:中国水力发电工程学会 字号:[ ] 分享

 文/张博庭

(10月26日在《第九届今日水电论坛》上的发言)

自从2020年9月习近平主席在第75届联合国大会上,向全球做出了“中国力争在2030年前碳达峰,努力2060年前实现碳中和” 的庄严承诺起,小水电在我国“碳达峰、碳中和”中的作用有多大?就是我们业内关注的重要话题。

一、小水电是世界各国的能源转型的重要保障

过去我们对小水电功能的传统的认知主要集中在脱贫、供水和农村电气化方面,但是在当代,其更重要的、无可替代的,是其能源转型作用。

从可持续发展的角度看,全球能源转型的出路在于百分之百的依靠可再生能源。不仅如此,全球众多的权威能源研究机构都预测说,到2050年全球多数国家实现100%由可再生能源供电,无论在技术上,还是经济上都是可行的。

在当前电化学储能技术水平还远远不能满足电网商业化应用的情况下,之所以能得到这个结论,是因为目前现有的可再生资源中,具有可以调节的水能资源,虽然其数量有限,但只要科学开发、充分利用,还是能满足各国能源转型的需要。

由于有青藏高原的存在,中国的水能资源极为丰富,但同时这也使得我国的大中型水电众多,因而小水电只能占到总量的近四分之一。而在世界上其它的不少地区,小水电(如按照5万以下)的资源几乎是水能资源中的主力。所以,从全球来看,小水电才是人类社会实现能源转型的最重要的依靠和保障。因此,不仅世界各国和联合国的各个机构都高度重视和支持小水电的开发利用,而且,无论任何国家,如果忽视了小水电的作用,几乎都不可能顺利的实现能源转型。

例如,美国的特朗普上台后,曾经认为美国兑现不了巴黎协定的承诺,所以,正式宣布退出了巴黎协定。但是,当他考察了欧洲的挪威之后,被挪威的小水电开发的成就所启发,曾公开表示:美国有可能通过挖掘和开发小水电,重新考虑加入巴黎协定。(美国国内8万余座大坝中,目前仅有少部分可以发电,水电扩机增容的潜力巨大。)

特朗普不仅这样说了,而且美国也确实已经开始这样做了。据了解,美国自从特朗普的表态到现在,已经规划了数万座在原有的小水库、小水坝的加装水力发电装置的工程改造项目。只不过由于目前美国的天然气价格极低,工程改造经济性还不明显,所以,绝大多数还没有开工。不过,今后一旦能源转型需要,这些项目马上可以实施,可以配合大量的风、光发电,满足整个社会的电力需求。

其实,美国的这个“小水电才是能否兑现巴黎协定的保障”的例子,非常说服力。在当前的科技水平下(储能技术不成熟),任何国家如果不发挥好小水电的作用,几乎都无法实现100%的由可再生能源供电。从而也就无法实现能源转型和可持续发展。

二、我国的能源转型同样离不开小水电

由于我国的水能资源非常丰富,所以中国是世界上最有条件实现能源转型的国家之一。尽管由于大中型水电较多,小水电的占相对比较低。然而,我国的能源转型同样也离不开小水电。因为,全世界的能源研究机构几乎都认为,未来的可再生能源中的主体(太阳能、风能)的开发利用,非常适合分布式开发利用。然而,由于我国是以制造业为主的经济体,需要保持有大量的高耗能产业。所以,我国的能源专家普遍认为,我国未来的电力系统,一定是由集中的大型骨干电网和大量分布式的小型电力系统共同构成的。

我国的小水电不仅资源丰富而且分布广泛,历史上曾经提供了我国三分之一县市的用电。此外,几乎所有的小水电,都要有水库、水坝,这就为在小水电站的周边加装风、光发电装置,解决了最重要的占地难题。所以,如果认识到位,我国绝大多数的小水电站都可以升级为一个小型的风光水互补发电系统,解决周围居民的日常用电需求。

因此,站在历史的高度和全人类的角度看,小水电才是这样一种在目前技术和经济水平上,能解决人类向可再生能源转型的保障。历史上,我国对小水电的开发利用曾经给全世界做出了榜样。但近几年来,由于我国电力产能严重过剩,国内有不少同志对小水电产生了偏见,非但没有倡导在小水电站周围加装风、光发电设施,促进碳达峰、碳中和。反而出现了不少盲目拆除小水电的怪事。造成了较大的负面影响。笔者认为:这与我们国内对煤电的认识错位有关。

事实上,每拆除一座小水电站,非常可能就相当于关闭了一扇让周边地区的能源顺利转型的大门。因此,站在历史的高度和全人类的角度看,我们绝对应该“以拆小水电为耻”,“以建小水电为荣”。这种理念,其实也是当前国际社会的共识。

三、实现能源转型传统煤电必须退出

为什么还要探讨煤电?因为,在我国当前的情况下,人们对小水电的看法常常会与对煤电的认识紧密相关。不仅如此,在我国有相当一部人,误认为应该退出历史舞台的似乎不是煤电,而是小水电。

关于煤电是否要退出,在国际社会结论是非常明确的“退出”。但在我们国内则是有争论的。包括很多权威机构,都认为即使在将来的碳中和情况下,中国根据自己的国情也要保存一部分煤电。他们认为,未来通过碳捕捉,碳封存,完全可以做到让煤电也做到“零碳”排放。

尽管谁也无法否认,未来的技术进步确是存在有这种可能性的。不过,画饼充饥绝不是一种科学的态度。除非我们把是否能实现碳中和?当成一件无所谓的事情。如要想确保我们的碳中和目标兑现,我国国家发改委能源研究所和美国马里兰大学的《中国煤电退役报告》的结论就非常科学。即:“如要实现碳中和,传统的煤电必须退出历史舞台”。这种说法的严谨性在于,可以让一些想“画饼充饥”的理由无法成立。

总之,煤电是否存在的前提,要看我们能否保证整个电力系统的零碳排放。因为,目前人们获取可再生能源的方式,主要是通过发电。因此,只有先实现零碳的电力,再通过其它行业的电能替代,逐步解决交通、建筑、化工、冶金等其他行业的碳排放问题。

此外,国际社会普遍认为,从零碳的电力,到零碳的社会,至少需要10到15年。美国预计2050年实现社会的碳中和,为此他们要求2035年就要实现电力的零碳。按照这种思路《中国煤电退役报告》的结论也认为,中国需要在2040-2045年实现电力的碳中和,所以,2045年前我国传统的煤电必须全部退役。否则,我国就不大可能如期实现碳中和。

如果有人确信零碳的煤电是可行的,那么就请你实际做出来,投产好了。只要你做出来了,实际投产了,我们大家就承认:确实可以在未来零碳的电力系统中,存在着非传统的(零碳)煤电。但如果你做不出来,或者即使做出来了,成本却高得连你自己都不能承受的话。那么,是不是大家也应该承认,事实已经证明(国际社会的结论是正确的):“未来的电力系统中,是不可能还存在煤电”的呢。

关于这一点,我们不妨再进一步的看看现实中,实现“零碳”的煤电的技术可能性有多大?大家知道,美国2013年出台了个《清洁电力法案》限制了美国所有的新建煤电。为什么?因为至今还没有一个电力投资者,可以生产出满足《清洁电力法案》的低碳煤电。要知道,这还仅仅是碳排放水平与汽电相当的低碳煤电。事实证明:别说是 零碳的煤电,就是低碳的煤电,十几年来全世界也没有看到一点成功的可能。

说道这里我们还特别需要阐明。我国目前煤电超低排放的宣传,是具有较大欺骗性的。我国煤电目前所谓的超低排放,指的是个别污染物的排放,与国际社会所称的碳排放,没有任何关系。严谨的专家都称其为“污染物超低排放”或者简称“超低排污”。不仅如此,事实上,我们的“超低排污”还一定会在某种程度上增加煤电的碳排放(因为一定要增加能耗)。然而,就是这样一种增加了碳排放的煤电技术,反而被有些人偷梁换柱的宣传成碳排放水平低于汽电的低碳煤电。

就在几天以前(国内非常权威的北极星电力网)还出现了一篇题为“新能源发展形势下的煤电与光伏储能联动发展”的文章。该网站显示文章是由《中国能源报》发的。(在文章开头的第二段)该文作者就明目张胆的把污染物的超低排放解释成了碳排放。

虽然我们搞不清楚,作者本人到底是超低排放的“被骗者”还是“骗人者”?但像这种造谣文章能如此公开、广泛的传播,也足可见,当前我国煤电“超低排放”的欺骗宣传,误导公众和舆论的程度,已经有多么的严重?

四、探讨煤电和小水电有何关系?

大家知道,最近一些地区在小水电清理整顿中,之所以出现一刀切的拆除小水电的怪现象。其中一个重要的原因,就是因为有相当一部分人认为,我们现在的电力产能已经严重的过剩,小水电已经完成了历史使命,应该退出历史舞台了。事实上,这种错误的认识的社会危害性极大。因为,水电(包括小水电)才是未来能源转型的压舱石。

近来我们一再强调,我们未来的新型电力系统是以新能源(风光)为主体的。但是,我们更要知道,未来能满足碳中和的新型电力系统一定要是“零碳”的。到目前为止,人类社会还不能突破大规模的电化学储能技术。水电和抽水蓄能还是目前保证各国能源转型唯一可行的技术路线。最近国家能源局刚刚颁布的《抽水蓄能厂长期发展规划》明确要求,为了实现能源转型,我国十四五期间新增的抽水蓄能,要接近过去50年的总和。不仅如此,十五五的抽水蓄能装机还要在此基础上再翻一番。

大家常常把煤电比作我国当前电力安全的“压舱石”,这个比喻确实很符合当前的事实。但是,我们也要知道。压舱石也并不是多多益善。压舱石多了不仅会影响正常载货,再多也可能会把航船压沉。国家最近出台的“严控煤电”的政策和《抽水蓄能中长期发展规划》,其实就是要解决这个压舱石必须转换的问题。这已经成为落实我国双碳目标的当务之急。

五、我国煤电退出的可行性,已经被历史证实

事实证明:顺应国际大趋势退出煤电,并非不适合我国国情。大家可能不清楚,我国早在2013年就曾经一度实现了“碳达峰”。其原因,就是因为2009年我国的煤炭价格的高企,国内的煤电行业普遍出现了成本倒挂的严重亏损,不愿意再新建煤电厂。

所以在2009年“十二五”的前夜,能源电力行业几乎非常一致的把满足社会电力需求增长的希望,寄托在了水电、核电和风电上(当时的光伏发电成本还非常高)。为此,我国的“十二五”规划曾要求“十二五”期间水电的新开工量达到1.2亿千瓦。尽管后来我国的核电发展规划,由于日本福岛的311地震事故而搁浅。但是,仅仅是我们当时大力发展的水电和风电,就已经连续多年满足了我国社会电力需求增长的需要。

遗憾的是,后来到2012年前后煤炭行业出现了严重的产能过剩,煤价出现大幅的下跌。煤电企业的利润大增,新建燃煤电厂的积极性重新高涨。再加上2014年中央审批权下放,各地新的燃煤电厂建设规模严重失控。以至于到2016年我国由于全国性大规模的“三弃”(弃水、弃风、弃光),终于压制住了我国可再生能源快速大发展的良好势头。风电的年新增装机从最高的年份4千多万KW,猛跌到1千多万;水电的投资和年新增发电量,都比最高峰时下降了90%左右。社会新增的电力需求的市场份额,几乎完全都被煤电夺回。所造成的最后结果,自然就是我国的碳排放量从2017年之后,重新恢复增长。

六、我国靠新建煤电调峰的代价惨痛

2013年,我国煤电装机仅为7亿多千瓦。近年来,我们大约增加了近4亿千瓦的煤电装机。 现在回过头来,我们不妨算一笔账。假设我们从2013年起就不再新建煤电,而用新建煤电一半的投资,建设造约2亿千瓦的抽水蓄能(另一半用于建设水电、汽电)。即使我们假定煤电在现有电网中的总体作用(总发电量)不能变,也不过就是相当于让现有的仅运行4千多小时的煤电机组,把运行时间提高到6千多小时而已(在抽水蓄能的帮助之下,这完全可以实现)。这对于我们目前生存艰难的煤电企业,难道不是一件大好事吗?

除此之外,另一半新建煤电的投资,用来投资调峰能力比煤电高得多的水电、汽电,那么,我们实际所增加的调峰能力约为2亿千瓦的54%(水电、气电的调峰能力为54%)。几乎要比目前4亿千瓦煤电的14%,所能提供的调峰作用,高出近一倍。

也就是说,如果我们从2013年起就不再新建煤电,而通过发展优质的调峰电源(水电、汽电)和抽水蓄能来构建我们的新型电力系统。那么,我们不仅不会有目前国内煤电企业的普遍生存困境,而且,我们电网接纳新能源的能力,还将要比目前增加近一倍。

今天,尽管当年我国“社会用电的增量完全摆脱煤电”的大好局面已经丧失,但是,历史已经用无可辩驳的事实,向我们证明过了:在我国现有的资源和技术水平下,已经具备了完全依靠可再生能源的增长,来满足社会发展用电增量的条件和可能(即:完全有条件实现碳达峰)。

特别是最近几年,我国的风电、光伏发电的成本,又有了较大幅度的下降,很多地方都已经达到了不需要补贴的水平。事实证明,制约我国可再生能源发展的,显然已经不是技术和成本,而是观念和共识。

笔者认为:最近,国家“严控煤电”的政策和《抽水蓄能中长期规划》的先后发布,无非就是要提醒我们,应该避免重复过去的错误,在保障电力安全,促进经济发展的同时,如期实现我国的双碳目标。

结论

1、事实证明,我国只要开启煤电退出的步伐,立刻就能实现“碳达峰”,反之,如坚持建煤电给新能源调峰,恐怕连“碳达峰”也难以实现,更别说碳中和了。

2、能满足碳中和要求的新型电力系统,不仅要以新能源(风、光)为主体,而且还必须要“以零碳为标志”。因此,传统煤电退出历史舞台,是未来新型电力系统的重要性特征之一。我们不应该被各种“画饼充饥”的宣传所误导。

3、国家严控煤电和大力发展抽水蓄能的规划出台,是构建我国新型电力系统的重要举措。其中,规划所要求的,发展小型抽水蓄能和对传统水电的抽水蓄能改造,是我国小水电事业发展的一个重要方向和历史机遇。

4、水电(包括小水电)是世界各国能源转型的重要支撑和保障。如果我们寄希望于某种虚无缥缈的技术进步,而盲目的退出小水电,最终可能将会导致我国的“碳中和”目标无法兑现。

【打印】 【关闭】
Produced By 大汉网络 大汉版通发布系统