在如今“雙碳”目標下，以清潔能源代替化石能源的必要性已不言而喻，而屬于中國的這場(chǎng)能源革命的序幕早在幾十年前便已徐徐展開(kāi)。
不論是從葛洲壩到白鶴灘，還是從秦山核電站到華龍一號，它們的背后都是幾代中國青年篳路藍縷、接續奮斗的勝利果實(shí)，也是中國制造從無(wú)到有、由苦及甜的真實(shí)寫(xiě)照。這一張張亮眼的成績(jì)單表明，中國正走在世界能源革命的最前列。
葛洲壩、三峽、白鶴灘
1970年，已身患重病的周恩來(lái)總理，幾次召集有關(guān)人員開(kāi)會(huì )，反復告誡大家：“長(cháng)江出亂子，不是一個(gè)人的事，不是你的事，也不是我的事，是整個(gè)國家、整個(gè)黨的事?！笔恰耙d入黨史的問(wèn)題”，“我對這個(gè)問(wèn)題是戰戰兢兢，如臨深淵，如履薄冰”。
讓周總理如此關(guān)注的正是剛剛開(kāi)工建設兩年的葛洲壩工程。
我國水力資源蘊藏豐厚，大江大河源遠流長(cháng)，但水利工程的發(fā)展卻可謂步履維艱。1949年新中國剛成立時(shí)，全國水電裝機容量只有36萬(wàn)千瓦，與如今三峽工程單臺發(fā)電機組的一半相當，水電設備制造業(yè)也微乎其微。在當時(shí)，想要上馬葛洲壩工程，將長(cháng)江水截流，不外乎“天方夜譚”。
這個(gè)當年全國最大的水電工程建設項目，僅混凝土澆筑量便相當于劉家峽、丹江口、三門(mén)峽、映秀灣和新安江五個(gè)樞紐工程量的總和。兩臺17萬(wàn)千瓦發(fā)電機設備零件，重則幾千噸，工廠(chǎng)都見(jiàn)所未見(jiàn)、聞所未聞。葛洲壩的設計，光原圖就畫(huà)了1.3萬(wàn)多張，藍圖200萬(wàn)張，圖紙有100噸重。參與建設的大學(xué)生，拿咸菜壇子當椅子，在工地一扎就是10年。
就是在這樣的條件下，1981年葛洲壩建成投產(chǎn)，總裝機271.5萬(wàn)千瓦，實(shí)現了我國大江大河大電站大機組的設計制造和運營(yíng)。當年的人們也許無(wú)法想象，這個(gè)曾經(jīng)的“長(cháng)江巨無(wú)霸”在短短的30年后，僅及三峽工程總裝機容量的1/10。
盡管三峽工程讓我國成功躋身世界水電前列，但在三峽左岸電站建設初期，國內還生產(chǎn)不了單機70萬(wàn)千瓦的發(fā)電機組，設備還需進(jìn)口。1996年年初，中國工程院專(zhuān)家提出關(guān)鍵技術(shù)“引進(jìn)、消化、吸收”的路線(xiàn)，以三峽工程為契機，由簡(jiǎn)單的設備購買(mǎi)向引進(jìn)核心技術(shù)轉變。
三峽集團原副總工程師、機電總工程師程永權介紹，通過(guò)這樣一條技術(shù)路線(xiàn)，國內廠(chǎng)家承讓技術(shù)并且分包生產(chǎn)，國家學(xué)會(huì )了70萬(wàn)千瓦整套設計制造技術(shù)，在三峽右岸、地下電站建設中實(shí)現了70萬(wàn)千瓦設備的國產(chǎn)化。
2021年6月28日，全球在建裝機容量最大、世界唯一單機容量百萬(wàn)千瓦的白鶴灘水電站首批機組正式投產(chǎn)發(fā)電，全部機組也將于今年7月收官。這是我國首次采用完全自主設計制造的百萬(wàn)千瓦級水輪發(fā)電機組，實(shí)現了我國高端裝備制造的重大突破。
在程永權看來(lái)，白鶴灘水電站標志著(zhù)中國水電已處于世界領(lǐng)先水平，“從金沙江下游到長(cháng)江中下游的一系列大電站，總裝機容量已達到1.4億千瓦，年發(fā)電量達到3000億度，相當于節約了9000萬(wàn)噸標準煤。從葛洲壩、三峽到白鶴灘，我們經(jīng)歷了從落后、追趕到努力趕超的大跨越”。
秦山、大亞灣、華龍一號
與水電一樣，我國的核電技術(shù)也走過(guò)一段漫長(cháng)的“自主路”。
上世紀60年代，我國的核工業(yè)者們在西方的技術(shù)封鎖下，接連研制成功原子彈、氫彈。同樣是在1970年，周恩來(lái)總理指出：“二機部（核工業(yè)部前身）不能光是爆炸部，要和平利用核能，搞核電站！”這就是著(zhù)名的“728”指示。
經(jīng)反復論證，1973年，上海市和二機部聯(lián)合向國務(wù)院提出了“建設30萬(wàn)千瓦壓水堆核電站的方案”。方案在周總理生前最后一次主持討論核電站問(wèn)題的中央專(zhuān)門(mén)委員會(huì )會(huì )議上通過(guò)。
18年后，這座由我國自行設計建造的秦山30萬(wàn)千瓦核電站并網(wǎng)成功，實(shí)現了中國內地核電零的突破。1994年，引進(jìn)國外技術(shù)建成的中國內地第二座核電站大亞灣核電站也正式投入運行，不過(guò)接連投產(chǎn)的兩座核電站，并不能改變我國核電落后的局面，因為在當時(shí)，甚至每一個(gè)零配件都要依賴(lài)進(jìn)口。
直到2020年，我國擁有完全自主知識產(chǎn)權的“華龍一號”全球首堆并網(wǎng)發(fā)電，標志著(zhù)中國打破了國外核電技術(shù)壟斷，正式進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國家行列。
中國核電工程有限公司顧問(wèn)劉巍表示，華龍的研發(fā)設計是基于中國核工業(yè)三四十年科研、設計、制造、建設和運行經(jīng)驗而成，從秦山核電站30萬(wàn)千瓦自主化時(shí)，就不斷在深化和探索核電自主化的道路，一直到現在的百萬(wàn)千瓦級核電技術(shù)。
中廣核集團華龍一號總設計師王鑫告訴記者，目前我國的核電國產(chǎn)化率、自主化率已達到87%，整體技術(shù)水平比較而言，與世界核電強國處于“并跑”階段。
“核電在碳減排方面具有先天的優(yōu)勢，可以對雙碳目標的實(shí)現起到重要的支撐作用?！彼f(shuō)，一方面，核電非常穩定，可保證18個(gè)月周期內滿(mǎn)負荷發(fā)電，另一方面，核電近乎于零碳排放，且能量密度高，一公斤原材料的裂變可相當于2500噸標準煤的能量。
同時(shí)，自日本福島核事故以來(lái)，國家對核電采取了最高最嚴的建設標準，“我們始終都把安全放在首位，比如不會(huì )在斷裂帶、海嘯易發(fā)區選址，抗震可達到9級，對極端天氣也有相應的防護，甚至我們考慮到恐怖襲擊的飛機撞擊可能，采用雙層安全殼的技術(shù)等，形成全方位的最高等級安全保障?！蓖貊握f(shuō)，“我相信未來(lái)中國的能源結構是多元的，但是它需要有壓艙石來(lái)保證電網(wǎng)的穩定，核電必將在這個(gè)過(guò)程中起到關(guān)鍵作用?！?/span>
光伏、風(fēng)電、特高壓
近年來(lái)，在綠色能源的舞臺上，不僅有水電、核電等傳統“老大哥”的身影，更有“后浪”在奮起直追，比如光伏和風(fēng)電。
中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì )副秘書(shū)長(cháng)劉譯陽(yáng)表示，我國的光伏產(chǎn)業(yè)已走上高質(zhì)量快速發(fā)展之路。從2014年開(kāi)始，我國已經(jīng)42次打破了實(shí)驗室的光電轉換效率紀錄，今年就打破世界紀錄11次，“我們有著(zhù)全球最多的發(fā)明和使用專(zhuān)利，量產(chǎn)的光伏電池轉換效率已經(jīng)突破了23%，而2005年這個(gè)效率只有10%”。
據介紹，在硅片、電池片組件等光伏產(chǎn)業(yè)鏈方面，中國的企業(yè)產(chǎn)量占據了全球產(chǎn)量的四分之三以上，甚至硅片接近100%，設備材料國產(chǎn)化率超過(guò)99%。在應用層面，中國連續8年新增光伏裝機世界第一，過(guò)去十年間，光伏電價(jià)下降超過(guò)85%，成為全球最便宜的清潔能源。
“去年6月四川甘孜藏族自治州每度電0.1476元人民幣的價(jià)格也創(chuàng )造了我國最低的光伏電價(jià)紀錄?！眲⒆g陽(yáng)說(shuō)，“光伏發(fā)電成本的下降不僅意味著(zhù)我們可以用上便宜的能源，也意味著(zhù)我們可以用更少的排放去消費更多的能源”。
2020年7月，在福建福清興化灣二期海上風(fēng)電場(chǎng)，我國首臺10兆瓦、亞洲單機容量最大的海上風(fēng)電機組成功并網(wǎng)發(fā)電，刷新了我國海上風(fēng)電機組單機容量的新紀錄。
東方電氣風(fēng)電股份有限公司副總經(jīng)理劉世洪介紹，東方電氣從2004年開(kāi)始進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，目前已提供陸上、海上風(fēng)機超過(guò)1.3萬(wàn)余臺?！霸谒婎I(lǐng)域我們已經(jīng)走到世界前列，但在風(fēng)電，特別是海峽風(fēng)電領(lǐng)域，我們跟國外還有一定的差距，所以這個(gè)10兆瓦海上風(fēng)電機組就是我們打造海上風(fēng)電大國重器的成果”。
他告訴記者，我們國家海上風(fēng)電資源非常豐富，有1.8萬(wàn)公里的海洋線(xiàn)，海上可開(kāi)發(fā)的風(fēng)電資源能達到7.5億千瓦。在10兆瓦機組并網(wǎng)以來(lái)，運行性能良好，創(chuàng )下了單周發(fā)電172萬(wàn)度的優(yōu)異成績(jì)，目前已經(jīng)在福建海域批量投入運用，今年在此基礎上，東方電氣又著(zhù)手開(kāi)發(fā)了13兆瓦的海上風(fēng)電機組，可將發(fā)電量進(jìn)一步提高25%以上。
有人問(wèn)，中國的水電、風(fēng)電、光伏等發(fā)電區域很多都距離用電中心較遠，清潔能源所在區與電力消費負荷區基本呈逆向分布，那從這些地方發(fā)出的電怎么輸送給需要用電的區域？
劉東升是兵器裝備集團首席科技專(zhuān)家、保變電氣技術(shù)負責人、特高壓變壓器首席專(zhuān)家，他所從事的特高壓領(lǐng)域便是實(shí)現電力遠距離輸送的關(guān)鍵技術(shù)。
他介紹，特高壓是指交流1000千伏、直流正負800千伏以上的輸電技術(shù)，可遠距離、大規模輸送電力，被稱(chēng)為電力的高速公路，“把大量的清潔電力從幾千公里外輸送到用電負荷中心，只有特高壓能做到。實(shí)現能源革命，離不開(kāi)特高壓”。
2020年建成投運的青海-河南正負800千伏工程，便是世界上首條專(zhuān)門(mén)為輸送清潔電力建立的特高壓直流工程，該工程每年可將400億度清潔電力從1600公里外送到中原地區。
國務(wù)院發(fā)展研究中心世界發(fā)展研究所研究員丁一凡說(shuō)，過(guò)去沒(méi)有特高壓傳輸技術(shù)之前，我們想要輸電只能把煤炭從西北運到沿海，在沿海造電站，浪費了很多人力、物力和時(shí)間成本。中國特殊的地域特點(diǎn)要求我們必須要掌握特高壓技術(shù)。
劉東升表示，特高壓可以說(shuō)是中國的獨創(chuàng )技術(shù)，是世界上最先進(jìn)的輸電技術(shù)，目前中國的特高壓技術(shù)和裝備已在全球范圍得到了廣泛應用，比如巴西水電的超遠距離輸送，未來(lái)，在促進(jìn)全球能源互聯(lián)互通以及全球清潔能源革命中，特高壓也會(huì )發(fā)揮關(guān)鍵作用。
雙碳、機遇、挑戰
雖然我國的清潔能源在過(guò)去的幾十年間經(jīng)歷了飛躍式發(fā)展，但面對“雙碳”目標，仍舊是任重道遠。其中首要任務(wù)，便是對清潔能源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用。
劉譯陽(yáng)表示，很多人聽(tīng)到碳達峰、碳中和，就認為我們要少開(kāi)燈、少用能、少用車(chē)，要節衣縮食，其實(shí)不然?！皠倓偨Y束的中央經(jīng)濟工作會(huì )議中指出，新增可再生能源和原料用能不納入能源消費總量控制，創(chuàng )造條件盡早實(shí)現能耗‘雙控’向碳排放總量和強度‘雙控’轉變?！彼忉?zhuān)斑@也就是說(shuō)，如果是風(fēng)能、光伏、水電核電等零排放的清潔能源，我們用得越多越好”。
但從另一角度來(lái)看，目前我國的清潔能源還沒(méi)有達到最大程度的開(kāi)發(fā)利用，能否滿(mǎn)足社會(huì )需求還要劃上一個(gè)問(wèn)號。
他進(jìn)一步解釋道，在《關(guān)于完成準確全面貫徹新發(fā)展理念做好“碳達峰”、“碳中和”的工作的意見(jiàn)》里面指出“到2060年，非化石能源消費比重要達到80%以上”，而目前這個(gè)比例只有16%。意味著(zhù)未來(lái)40年，我們的電力系統，我們的能源系統要進(jìn)行重構。
“以光伏行業(yè)為例，我們國家有261萬(wàn)平方公里的荒漠化土地，按照現有的發(fā)電效率，拿出里面3%-5%來(lái)建光伏電站，它發(fā)的電就足以夠我們全年使用，更不要說(shuō)我們的轉換效率還在不斷提升?！彼f(shuō)，“去年我國的風(fēng)電光伏發(fā)電量大概占全社會(huì )用電量的11.5%，跟英國40%的比例相比，我們還有很大的發(fā)展空間?！?/span>
王鑫也認為，目前我國的核電裝機容量相對偏低，2020年統計核電發(fā)電量只占全國發(fā)電量的4.7%，相對于其他國家差距較大，美國這個(gè)比例占到40%，法國占到將近70%。
對此，復旦大學(xué)特聘教授、重慶市原市長(cháng)黃奇帆分析，在供給端，今后清潔能源的供應需要有120億千瓦裝機的光伏、水力、風(fēng)力等清潔能源裝置，如果按每一千瓦5000元便需要60萬(wàn)億元的投資。
在消費端，各種終端用電用能設施更新改造，比如電動(dòng)車(chē)、智能環(huán)保建筑以及儲能技術(shù)、儲能電池的投入，至少需要40萬(wàn)億元的投資需求，再加上遠距離輸配電的特高壓和智能電網(wǎng)設施等投資，就會(huì )達到150萬(wàn)億元。
“對此要鼓勵有條件的地區發(fā)揮自身優(yōu)勢，通過(guò)破鏈、強鏈、補鏈加快形成空間上高度集聚，上下游緊密協(xié)同，具有全球競爭力的世界級清潔能源、產(chǎn)業(yè)鏈集群，我相信在這個(gè)過(guò)程中中國將出現一批主導型的企業(yè)和幾十甚至上百家獨角獸企業(yè)，我們期待這些企業(yè)在綠色經(jīng)濟革命中發(fā)揮主力軍的作用?！秉S奇帆說(shuō)。
