水电：潜力巨大的绿色能源

　　○ 李晓明

　　水电是目前人类唯一能够大规模商业化开发利用的可再生清洁能源。在许多发达国家，水电的比例达到90%以上；而在我国，这一比例仅为20%……

　　亟待开发的电力半边天

　　在制约我国经济发展的诸多因素中，能源的供应无疑是关键问题之一。预测到2010年，全国电力装机将达9.5亿千瓦左右，年发电量达4.3万亿千瓦小时左右，2050年可能达16亿千瓦。众所周知，我国一次能源以煤为主体，如果4.3万亿千瓦小时的电能全赖燃煤供应，则年需原煤约21.5亿吨，不仅在资源、采掘、运输上将遇到难以克服的困难，引起的环境污染也无法想像。

　　就在我国

能源吃紧的同时，大量的水能却白白地奔流入海。经过最近的大复查，较可靠的数字是：我国大陆部分水电的理论蕴藏容量为6.944亿千瓦(按8760运行小时计)，年发电量6.0829万亿千瓦小时，其中技术可开发容量为5.416亿千瓦，年发电量为2.474万亿千瓦小时，列世界之冠。

　　将近2.5万亿千瓦小时的发电量，在4.3万亿千瓦小时的电力总需求中占据了一半多。而目前，我国水电在电力供应中只占24%。

　　中国水利水电科学研究院水利力学所所长郭军在本刊主办的“中国水电开发与环境保护高层论坛”上发言指出，世界上修建的45000座大坝，主要分布在140个国家，全世界以水电为主要能源供应的有24个国家，水电比例达到90%以上，主要是挪威、巴西等国家，美国为82%，日本为84%，加拿大为65%，德国为73%。

　　两院院士潘家铮认为，了解中国面临资源短缺和环境污染两大难题的严重程度后，就能较好地理解大力开发水电的必要性。

　　水电的突出特点就是再生与清洁：只要太阳不熄灭，水能就能年年重生。水电不排放废气、废渣、废水，不排放二氧化碳。在国际权威性会议或论坛上，不论是1992年里约日内卢各国首脑会议通过的可持续发展全球行动计划(21世纪议程)，或是2002年约翰内斯堡峰会上关于可持续发展的文件，或是2003年京都全球水论坛上，都明确地把水电列入可再生能源之列。不仅如此，水电实际上是目前人类唯一能够大规模商业化开发利用的可再生清洁能源。当然我们应该不遗余力地研究发展

太阳能、风能、地热等其它可再生清洁能源，但在可见的时期内其成本较高，数量有限，而中国恰恰拥有举世无双的水电资源，不考虑利用，就难以理解了。

　　我国的水电不仅开发潜力巨大，而且水电具有火电所不具备的特点——再生性。如果2.474万亿千瓦小时的水能全部利用(实际上当然做不到)，相当于每年可替代12.4亿吨原煤，或6.2亿吨原油。利用100年就是1240亿吨原煤或620亿吨原油，利用200年就是2480亿吨原煤或1240亿吨原油，远远超过我国目前已精确查明的剩余可采矿藏，何况水电还有提高电能质量、安全和大量综合利用效益。

　　从以上分析可知，国家制定的电力发展政策：“大力发展水电，优化发展火电，适当发展核电，积极发展新能源”，把水电排在第一位是深思熟虑后制订的一贯政策，是十分正确的。对中国来说，开发水电是不以人们主观意志为转移的必然选择。

　　电网离不开水电

　　原能源部黄毅诚部长有一句名言：电网离不开水电，水电离不开电网，概括了水电对电网的重要性——1992年，宁波一台60万千瓦的燃煤锅炉发生爆炸，不仅造成了电力缺口，而且影响到当地电网的正常运行。危急时刻，同一电网内的新安江水电站紧急启动，这个装机容量为63万千瓦的水电站从启动到带满负荷仅仅用了几分钟的时间，很快填补了火电停产引起的电力缺口。

　　这一突发事故集中体现了水电在调峰方面的独特优势。调峰是指电网调整负荷，在用电需求增大时增加发电量，反之则减少发电量。从原理上讲，任何发电装置都是可以从0到100%调整负荷的，但是调整的代价差异很大。

　　据中国国际工程咨询公司水电专家康世荣介绍，火电和核电都是采用热机(主要是蒸汽轮机)带动发电机发电，采用停运部分机组的方式调整发电量比较困难。因为蒸汽轮机开机和停机过程复杂，长达数十小时，无法适应主要是昼夜周期的调峰任务。而且开停机过程浪费能源很多，频繁开停机对设备寿命也有不良影响，大大降低经济效益。

　　如果用低负荷运行来调峰，则意味着降低发电效率，而降低发电效率也就意味着经济效益恶化，单位发电量的污染增加。因此在电网运行中要采用峰谷电价、蓄能装置等手段来调峰，尽量减少火电厂的负荷波动。

　　由于水电有开停机方便的优点，在有水电和火电供电的电网中，调峰的任务历来是由水电承担的。丰满水电站多年来就承担了东北电网的调峰任务。这就是水电的实际发电量总是小于装机容量与时间的乘积的原因，看起来像是设备能力的浪费，实际上产生了巨大的外部效益。

　　每逢汛期水电量大，此时适值迎峰度夏，正可充分利用，而由火电、气电、抽水蓄能等承担峰荷。火电机组可安排检修、贮煤；枯水期水电出力少，可以担任峰荷和安全备用，并安排维修，由火电、核电等担任基荷。通过电网的优化调度，可使各种电源各得其所，水火互补，还可取得错峰效益。电网越大，越有利于灵活科学调度。地理上的分布不均问题，也可通过电网的加强、扩大直到全国联网得到解决。

　　如果要大力发展太阳能和风电这样“靠天吃饭”的绿色能源，提高电网调峰能力就成为必要条件。在当前技术水平的条件下，首先需要大力发展水电，提高具备调峰能力的水电在总发电能力中所占的比例。仅仅采用开停机来进行调峰，实际上还远远没有充分发挥水电调峰的作用。

　　把水电站改造成抽水蓄能电站，使其兼备蓄能能力，可以成倍提高水电站的调峰能力。如果水电站本来就是梯级设计的，而且下游水库的库尾能连接上游水库的坝底，那么下游水库本身就成了低位水池，此时蓄能容量是非常大的，而且改造所需成本很低，只是水泵和水轮发电机扩容的成本，比新建抽水蓄能电站的成本低得多。

　　综上所述，水电不仅是绿色能源，而且是开发其他绿色能源的有效支撑和前提条件。开发绿色能源促进环境保护必须从大力发展水电开始。

　　小水电，大作用

　　湖南省汝城县通过发展小水电受益匪浅。汝城地处湘、粤、赣三省交界处，是一个典型的“老、少、边、穷、库”山区县，山地面积占82%。境内山高坡陡，水流湍急，有大小河流696条，可开发利用水能19.81万千瓦。

　　受传统习惯影响，该县农户每年要烧掉薪材12万吨，折合木材20万立方米，对生态环境造成了严重破坏。近年来该县大力推进小水电代燃料工程。目前为止，全县小水电站总装机容量达15.6万千瓦，占可开发量的78.8%，小水电装机容量成为湖南之最。

　　电力事业的发展，使该县取得了显著的综合效益：经济效益上，2003年，水电产业实现税利3100万元，占财政总收入的1/4强，比1995年的213.6万元增加14倍多；社会效益上，全县电力灌溉面积达2.98万亩，行政村通电率达100%，是全省电价最低的县之一，每年直接为农民减轻负担160多万元，农产品加工企业由1995年的1900家增加到2002年的4000余家；生态效益上，全县农村减少薪材用量5万立方米，森林覆盖率由62.63%提高到73.69%，实现了“以林养水、以水发电、以电护林”的良性生态循环，为实施小水电代燃料生态保护工程奠定了良好的基础。

　　湖南省汝城县只是小水电开发的个案之一。按2003年全国小水电发电量979亿kWh计，相对于烧煤，减少排放5000万吨二氧化碳和其他大量有害气体。小水电供电区内有2000万户居民不同程度地使用电炊，每年减少森林砍伐13万公顷，节约木材约900万立方米，保护了森林。已建成的653个初级电气化县森林覆盖率15年平均增长9.88个百分点，比全国平均数高5.4个百分点。目前，中国小水电发电量占中国清洁可再生能源发电量比重在95%以上，在推动中国清洁可再生能源发展方面发挥了基础性作用。

　　总体看来，小水电的开发具有以下社会效益——

　　第一，小水电已成为实现电力普遍服务政策的重要途径。2003年，全国小水电装机容量、年发电量占水电总装机容量和总发电量的32.5%、34.8%。

　　第二，小水电开发加快了贫困山区、民族地区的经济发展，加快了农民脱贫致富步伐。已建成的初级电气化县，82%位于中西部地区，200多个县为少数民族县，100多个县位于祖国边陲，基本上实现了国内生产总值、财政收入、农民人均纯收入、人均用电量“5年翻一番、10年翻两番”，发展速度明显高于全国平均水平。

　　第三，以电气化带动工业化和城镇化，促进了经济结构调整。

　　第四，加快了中小河流的综合治理和开发，促进了水资源的合理利用，改善了农业生产条件和农民生活条件。“治水办电”相结合，建设了一大批综合利用水利枢纽，累计增加库容4000多亿立方米，数千条中小河流得到治理开发，提高了防洪能力，增加灌溉面积2500多万亩，增加粮食300亿公斤，解决了6400多万人、4700多万头牲畜的饮水困难，开辟乡镇公路20多万公里。

　　预计到2010年，我国小型水电站的装机总容量可以达到3500万千瓦，到2020年，可达5000万至5500万千瓦。另外，装机容量0.01至1.0万千瓦的微型水电站是我国农村发展可再生能源的一项创新，目前已拥有用户60多万户。

　　前不久，

国家发改委下发通知，今后国家将逐年安排资金，支持偏远无电地区电力建设。发改委副主任张国宝表示，今后审批电站建设项目将倾向发展水电，适当控制燃煤发电的比重。这份通知明确指出，有水能资源的地方，要优先通过开发小水电资源、建设小水电站的办法解决用电问题。

　　可以看出，无论是大水电还是小水电，都是我国能源战略的重要组成部分。至于在水电开发中存在的种种问题，有的是体制不顺造成的，有的通过周密设计可以避免。发展的中国需要能源，水电的问题不是有没有前途，而是如何走出困境，迎接前方的挑战。