本刊在2010年中國水電百年之際，曾以《中國水電的理智與情感》為主題采訪(fǎng)潘家錚院士，問(wèn)題之一是：“我國要實(shí)現2020年3.8億千瓦的水電開(kāi)發(fā)量，還需要注意哪些問(wèn)題?”這位水電泰斗回答：“主要還是制度上的問(wèn)題，要真正把水電作為可再生能源看待，讓它享受新能源一樣的優(yōu)惠政策，并把效益返回一部分到上游，解決生態(tài)和移民問(wèn)題;要簡(jiǎn)化水電審批程序，我希望有生之年能看到更多巨型電站——比如雅魯藏布江梯級電站的開(kāi)工。”
(來(lái)源：微信公眾號“能源評論•首席能源觀(guān)” 作者：程洪瑾 王若溪)
江水澎湃，晝夜不歇。12年來(lái)，我國水電開(kāi)發(fā)強度空前，烏東德、白鶴灘、兩河口、錦屏、金沙江上游電站橫空出世，我國水電總裝機已超4億千瓦;潘院士生前所期待的藏電東送、雅魯藏布江下游水電開(kāi)發(fā)也進(jìn)入了窗口期。水電的規模體量、技術(shù)裝備、產(chǎn)業(yè)體系，讓我國成為“水電強國”，并為建設“能源強國”增加了底氣。
而今年夏天，四川作為我國水電富集地，卻在“豐水期”電力電量雙缺。各方全力克難，終于守住電網(wǎng)安全和民生用電底線(xiàn)。問(wèn)題與挑戰總是在催生新的思考。此前，業(yè)界對我國主力電源——煤電的定位，曾有一番再認識的過(guò)程;現在，我們對于水電的定位又應有哪些深化?對于水電高質(zhì)量發(fā)展，業(yè)內人士又有哪些新的結論?
中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì )推薦專(zhuān)家楊永江解答我們的疑問(wèn)。他長(cháng)期從事水電規劃和投融資工作，曾參與三峽工程投融資方案設計、紫坪鋪水利樞紐開(kāi)發(fā)、長(cháng)江經(jīng)濟帶建設論證等工作，現任水電學(xué)會(huì )科普信息部主任;他近年提出的“如何利用風(fēng)光水加快實(shí)現碳中和目標”，入選中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )“十大產(chǎn)業(yè)問(wèn)題”。
水電“靠天吃飯”?“龍頭水庫”是定心丸
問(wèn):入夏以來(lái)，我國多地出現了有記錄以來(lái)持續時(shí)間最長(cháng)、影響范圍最廣的極端高溫天氣。持續高溫干旱使得擁有“水電第一大省”之名的四川水力發(fā)電能力減半，而四川電力供應的80%恰恰都來(lái)源于水電。作為水電專(zhuān)家，您如何解讀這種情況?
答：今年川渝地區用電緊張狀況，主要原因是全球氣候變化趨勢下極端天氣造成的極度缺水。今年夏季四川上游的平均降水只有常年二分之一的水平，是有記錄以來(lái)降水最少的年份。
我國汛期來(lái)水一般占河川徑流量的60%~80%，天然降水主要集中在夏季，但今年恰恰因為極端天氣在汛期缺水了，這可以理解為一個(gè)長(cháng)周期系列的豐枯變化，也是符合自然規律的。汛期來(lái)水緊缺導致水電無(wú)水，再加上極端高溫下負荷激增，致使川渝地區出現用電嚴重緊張局面。
問(wèn)：局部極端天氣導致能源電力緊張，這種情況是否會(huì )成為一種常態(tài)?
答：應對此類(lèi)問(wèn)題須立足極端天氣常態(tài)化的趨勢。極端天氣導致缺水缺電的問(wèn)題在全球視角來(lái)看并非個(gè)例，比如說(shuō)，歐洲為應對氣候變化，一直非常積極地推進(jìn)實(shí)施碳中和政策，德國、丹麥等很多國家都已經(jīng)達到了50%占比的可再生能源發(fā)電，但現在為什么出現歐洲多個(gè)國家再次重啟化石能源保證電力供應的局面?這次歐洲能源危機既有地緣政治因素，也疊加了極端天氣因素。歐洲出現能源上的“回潮倒退”，可以視為人類(lèi)由化石能源向清潔能源轉型過(guò)程中的一次重大能源危機。
問(wèn)：從長(cháng)周期來(lái)看，要避免這種情況需采取哪些關(guān)鍵措施?
答：出現極端干旱缺水，意味提高河流的調控能力至關(guān)重要。水電站的建設和水庫調度設計中，有多年調節水庫用以應對長(cháng)周期豐枯變化中的突發(fā)情況。目前我國黃河、長(cháng)江兩條主要江河的水量調節能力差異很大。通過(guò)水利部黃河水利委員會(huì )信息可知，黃河多年平均天然年徑流量為580億立方米，擁有600億立方米的總庫容，調節能力(即梯級水電開(kāi)發(fā)所獲得的調節庫容與河流年徑流量之比)可達78%。黃河通過(guò)龍羊峽、小浪底、劉家峽等一系列水利設施，達到總庫容充足且具備多年調節的能力，從而實(shí)現儲存并重組水資源用以調配和發(fā)電，滿(mǎn)足了生產(chǎn)、生活、生態(tài)對水資源的需求。我曾經(jīng)在30年前做過(guò)關(guān)于黃河流域的一個(gè)模擬計算，黃河流域的長(cháng)周期豐枯變化大約是以22年為一個(gè)周期。具體到長(cháng)江流域，修水電站和水庫同樣也是為了調節年際豐枯和長(cháng)周期的豐枯。根據水利部近日批復的《2022年長(cháng)江流域水工程聯(lián)合調度運用計劃》，長(cháng)江年均徑流量為9513億立方米，總調節庫容為1160億立方米，占全國水資源總量35%的長(cháng)江水資源調節能力很有限，約為17%。長(cháng)江調節能力有限，庫容不充足，無(wú)法儲存足夠的水來(lái)發(fā)電以彌補電力缺口和緩解此次用電緊張，才讓此次川渝地區有些“措手不及”。
流域龍頭水庫建設可以緩解上述問(wèn)題。理論上講，建設龍頭水庫投資大、造價(jià)高，且建設水庫需要征地、移民，建設難度大，所以這項工作進(jìn)度往往滯后于實(shí)際需要。以四川境內的雅礱江和大渡河為例，因為雅礱江兩河口水電站以及其中一個(gè)調節庫容達到65.6億立方米的大水庫建設完成，雅礱江具有了多年調節能力，在應對此次電力危機中發(fā)揮了大作用。相比之下，盡管大渡河水電站已基本竣工，但它的雙江口龍頭水庫還沒(méi)建設起來(lái)，導致大渡河的調節能力依舊很弱。換句話(huà)說(shuō)，在極端天氣來(lái)襲時(shí)，水庫調節能力不足，存不住水，水電站想加大供應也是“無(wú)米之炊”。結合此次川渝地區現實(shí)情況來(lái)看，流域龍頭水庫水電站要加快建設。
風(fēng)光水電一體開(kāi)發(fā)具有“先天優(yōu)勢”
問(wèn)：“利用風(fēng)光水加快實(shí)現碳中和目標”是您一直關(guān)注的領(lǐng)域，您是否認為，這也是平抑來(lái)水豐枯的一個(gè)措施?另外，蜀地多霧，太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)電資源情況允許嗎?
答：豐枯期水資源的互補是一個(gè)亟待解決的重點(diǎn)問(wèn)題，今年四川出現用電危機主要是自然因素造成的，但長(cháng)遠來(lái)看，也需深入思考和進(jìn)一步規劃我國水電水利設施科學(xué)合理的布局。
風(fēng)光水電多種清潔能源的一體化建設是將波動(dòng)大、隨機性大、離散程度高的風(fēng)電和光電與較穩定、啟?？?、運行靈活的水電連接在一起，構成一組優(yōu)質(zhì)電源，從而大大提高資源的利用率，提升電網(wǎng)的安全系數，減少棄水電量，增加收益。
至于資源情況，“蜀地多霧”指的是四川盆地，而江河流域的上游，尤其是青藏高原的邊緣地帶，山間、高原的風(fēng)、光資源很好。另外，水電基地已經(jīng)形成，電網(wǎng)和道路等基礎設施已經(jīng)具備，連片開(kāi)發(fā)“風(fēng)光水一體化”模式非常有可行性。
問(wèn)：風(fēng)光水電的一體化開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢互補性體現在哪些方面?
答：第一，風(fēng)光水資源互補。我國的氣候特征為季風(fēng)性氣候，冬季水小、風(fēng)大、光好，夏季水多、風(fēng)小、光差，風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能三種資源形成了季節間的豐枯互補。
第二，風(fēng)光水電力互補。從風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能發(fā)電的過(guò)程來(lái)看：一天內，風(fēng)電白天發(fā)電少，夜間發(fā)電多，24小時(shí)波動(dòng)大，光電只能白天發(fā)電;一年內，風(fēng)電、光電在冬季和夏季也各有“豐枯”。水電因為有水庫調節，發(fā)電非常平穩。因此，利用水電啟?？?、調節能力強的優(yōu)勢，平抑風(fēng)電和光電的隨機性、波動(dòng)性、離散性，可根據市場(chǎng)需求短平快開(kāi)發(fā)風(fēng)電、光電，“插接”到水電基地，共同形成一組能夠滿(mǎn)足用戶(hù)需求的優(yōu)質(zhì)電源。
第三，風(fēng)光水電投資互補。風(fēng)電、光電以其投資小、造價(jià)低、短平快(最快1～2年或更短即可建成)的特點(diǎn)可以很好彌補水電投資大、造價(jià)高、工期長(cháng)(5～10年或更長(cháng))的問(wèn)題。風(fēng)光水電在資源、電力和投資上的互補，可謂得天獨厚。
風(fēng)光水互補開(kāi)發(fā)也讓水電基地變成清潔能源基地，推動(dòng)加快實(shí)現電力清潔化與碳中和。我國水能資源80%以上分布在西部地區，充分利用風(fēng)、光、水能資源同宗同源的優(yōu)勢，依托黃河上游、大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江和雅魯藏布江等水電基地，形成風(fēng)光水互補開(kāi)發(fā)的國家清潔能源基地。我認為，應盡快實(shí)現多元能源互補，將水電基地建設成風(fēng)光水一體化的清潔能源基地。
水電是新能源的“儲能設施”
問(wèn)：大型水電正在為大范圍新能源發(fā)電充當“穩定器”，這和您建議的一體開(kāi)發(fā)水風(fēng)光基地有沖突嗎?畢竟，同一臺水電機組難以“一女二嫁”。
答：這用事實(shí)說(shuō)明，水電與新能源有很強的互補性，與建設風(fēng)光水(含抽水蓄能)一體化綜合清潔能源基地的內在規律是一致的，也同時(shí)說(shuō)明了水電裝機容量增加的必要性。在常規水電資源有限的情況下，應大力發(fā)展抽水蓄能，后者基本上不消耗水資源，可以根據需求建設，也可以說(shuō)“常規不夠，蓄能來(lái)湊”。
問(wèn)：煤電的定位有一個(gè)被重新認識的過(guò)程，穩步推進(jìn)煤電由主體電源向調節型電源轉變是當前電力行業(yè)的重中之重。而對于水電，我們通?？粗厮恼{度運行靈活、環(huán)境友好、全生命周期成本低的特點(diǎn)。作為水電專(zhuān)家，您如何看待水電的定位和戰略意義?
答：第一，水電開(kāi)發(fā)是我國水資源綜合利用的基礎。建設我國大型水庫水電站的首要任務(wù)是作為水利工程設施，承擔防洪、發(fā)電、航運、水資源綜合利用等任務(wù)，尤其是在調控水資源時(shí)空分布、優(yōu)化水資源配置方面作用突出。我國地勢西高東低、呈階梯狀分布，這使得長(cháng)江、黃河等河流都發(fā)源于青藏高原，形成了江河上游以水力發(fā)電為主、下游以水利為主的規劃布局。上游開(kāi)發(fā)水電，相當于為“中華水塔”裝上了“水龍頭”，為下游水資源的綜合利用奠定了基礎。
第二，水電是未來(lái)可再生能源發(fā)展的壓艙石。風(fēng)電和光電具有隨機性、波動(dòng)性、離散性的特征，對電力系統的穩定性形成巨大考驗，只有靠?jì)δ苷{節才能配套使用。而水電具有啟?？?、運行靈活和儲能的特點(diǎn)。常規水電是現成的“儲能設施”，通過(guò)風(fēng)電、光電、水電一體化開(kāi)發(fā)構成“聯(lián)合電站”，實(shí)現優(yōu)勢互補，是滿(mǎn)足能源需求和實(shí)現電力清潔化的上佳路徑。
問(wèn)：就開(kāi)發(fā)強度而言，一位業(yè)內人士告訴我們：開(kāi)發(fā)雅礱江，意味著(zhù)我國大江大河的大型水電開(kāi)發(fā)基本完成。此后，水電要高質(zhì)量發(fā)展顯然還有許多工作要做，您認為未來(lái)需要從哪些方面加強?
答：以電興水，以水興國，要發(fā)揮好水電助力“雙碳”的作用，我的建議有三點(diǎn)：第一，加快推進(jìn)風(fēng)光水(含抽水蓄能)一體化開(kāi)發(fā)。逐步將流域水電基地建設成風(fēng)光水一體化的清潔能源基地，實(shí)現水電、光電、風(fēng)電等清潔能源綜合效益的最大化。第二，加快河流龍頭水庫的建設。多修有調節性的龍頭水庫(例如：金沙江的龍盤(pán)水電站、紅水河的龍灘水電站二期)，調節河流豐枯變化，保證水資源和能源安全。第三，加強全國電網(wǎng)的統一規劃、統一調度，高效配置全國范圍的能源資源，建立起東西南北互濟、晝夜陰晴互補的可再生能源系統。
我國利用水、風(fēng)、光等資源優(yōu)勢和水電、風(fēng)電、光電、特高壓等產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，構建以可再生能源為主的能源系統是實(shí)現碳中和、建設生態(tài)文明的必由之路。
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