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中國新能源革命三部曲:落后、追趕到努力趕超
日期:2022-02-26 人氣:41 收藏

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。

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)。


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