从水电、火电、核电等行业看国家动力70年发展

1949年10月1日下午3时,刚刚就职的中华人民共和国中央人民政府主席毛泽东等领导人登上天安门城楼。大会司仪、中央人民政府秘书长林伯渠宣布开会。毛泽东庄严宣布:中华人民共和国中央人民政府于今日成立了!在义勇军进行曲声中,毛泽东同志亲自揿下电钮,升起第一面五星红旗。

(来源:微信公众号“中国电力企业管理”  ID:zgdlqygl  作者:陈富强)

在这段简要叙述开国大典的文字中,毛泽东有一个十分重要的动作,他亲自揿下了电钮,接着,红旗升起来。这面五星红旗,昭告了新中国的诞生。

开国大典的红旗

是怎样升起的

开国大典的画面,对于几代中国人而言,是再也熟悉不过的。在迄今为止的70年中国当代史上,是一个不朽的经典,是一部历史的开篇。然而,亿万人瞩目的那面五星红旗,是如何在天安门广场升起的,却鲜为人知。

梁寿昌是在现场具体负责旗杆的电气工程,根据工程师的设计,整个升降旗过程应该是这样的:根据升旗仪式和奏国歌需要同步进行的要求,在天安门城楼西南角安装了电钮,电线从这里钻进天安门城楼前的马路,然后架高一直延伸到旗杆处。大理石基座里藏有总开关,还有土造的计时器,可以控制升旗时间和速度。电线直达旗杆顶端。顶端呈球状,里面有正向、反向自动开关,正向开关启动控制红旗徐徐上升,反向开关启动降下国旗。按说,这样一套电动装置很圆满,是几位工程师凑了好几天才想出来的。但是,智者千虑,也必有一失——他们忘了一个关键开关。

开国大典前夜,九月三十日夜里,万籁俱寂,只有天安门广场有几个人影。他们是旗杆的施工人员,正在对旗杆进行最后的调试。其实,这已经是第二次演习升旗了。第一次演习时旗帜被卡在了旗杆中间。这一次,国旗升了上去,一直升到紫蓝色的夜空。但负责安装的工程师急了,两分多钟过去,上升节奏应该中止,怎么国旗还往上走?等到他们看清时,旗子已经被卷成一团。原来,是没有安装终止装置。也就是说,他们忘记了一个关键的开关。

但是,卷成一团的旗子下不来,细细的旗杆支撑不住大人的重量,他们只好把在一边玩耍的天顺营造厂经理的孙子唤来,叫小孩子爬上旗杆,这才取下卷成一团的国旗。此时已夜深,梁寿昌和助手忙着安装终止开关,一直忙到天亮。

整个电动升旗装置在十月一日早晨测试成功。大会筹委会主任周恩来请聂荣臻去检查升旗设施。聂荣臻握着时任国家资源委员会成员、冀北电力公司供电科科长徐博文的手,详细询问电源保证工作。徐博文说“我们采取了双电源的供电,没有问题。”多年与电打交道的他,十分有把握地告诉眼前这位身经百战的开国元勋。

“如果双电源同时故障,怎么办?”聂荣臻又问了一句。

徐博文一时语塞。

聂荣臻说:“我们一定要考虑周到,万无一失,有备无患,这样才能立于不败之地。”随即,聂荣臻叮嘱一定要准备人工升旗,把到时候可能用绳子升上去的旗子先隐蔽起来,派几名士兵守在旗杆下,万一断电或失灵,立即人工升旗。无论如何要保证第一面红旗在开国大典时顺利升起。

十月一日那天,徐博文亲自守在调度电话旁,监视电网运行。他的身边,还有一台音量极大的收音机,当他从广播中听到雷鸣般的掌声和欢呼声时,他知道,五星红旗已经顺利到达了旗杆顶端。徐博文事后回忆:那时候也没有电视,就听收音机,听到了毛主席说了什么话,也听到毛主席按动电钮升起第一面国旗,我就在心里把这重担放下了。

那么,为开国大典供电的电源来自哪里呢?显然,是石景山发电厂。当时的名称是北京石景山发电所,设备容量45000千瓦,隶属于资源委员会冀北电力公司,这也是开国大典时,北京唯一的电源点。作为北京地区的主力电源,石景山发电厂不但负责供给北京市民照明和工业用电,而且还担负着天津、唐山的工业用电。

而在全国,全部的发电装机容量是184.86万千瓦,年发电量43.10亿千瓦时。这就是1949年的新中国接手的全部电力工业家当。而这一年,距离中国有电已经67年。由此可见,在1949年以前,中国的电力工业发展是极其缓慢的。

从石龙坝到新安江

“古滇苍苍,在水一方”。

五百里滇池之苍茫,螳螂川水势之澎湃,诞生了中国第一座水电站——石龙坝电站。

在距离石龙坝电站1500米的一处三岔口,白底蓝字的路标上,一个箭头指向前方,就是石龙坝。这一刻,我有一些抑制不住的激动。我将视线移向窗外,有一种时空交错感,仿佛100多年以前,紧随石龙坝建厂的先辈们,沿着这条小路,踩着泥泞的坡道,深入山谷,筑坝为湖,垒石为厂,将来自德国的水电设备艰难地运进厂区,竖杆架线,电流自此出发,奔向昆明城区。从此,夜色里的滇池,不止疏钟渔火,秋雁清霜,也有光耀长空。

德国《西门子杂志》在1927年1月出版的第七卷第一期上刊出一篇文章,在这篇题为《云南府,中国第一个水电站》的文章中,有这样一段文字后来被广泛运用:“在中国这个大国的内地,虽然有着为发展工业所必需的较为丰富的自然资源和四亿多的人口,可是一般中国人比其他任何一个民族都守旧,墨守于祖辈的东西。因此很难接受新的能改善他们从祖辈以来就习惯了的简朴的生活方式。尽管如此,在这个国家远离世界贸易潮流和西方文化隔绝的偏僻内地,也有那么一些卓越的知识分子和开拓者,他们将西方技术成就引进到自己的土地上。这些少数的勇敢者,却对公众的反对意见和偏见打开了一个缺口。”

回望这段历史,我们有充分理由证明——石龙坝,是中国水电先驱为后来者画出的第一个路标。

在新中国开始规划和建设的水电工程中,新安江水电站的建设可圈可点。

1953年开始的中华人民共和国发展国民经济第一个五年计划,说是给电力工业的发展带来了新生也毫不夸张。比如水电资源的勘测、规划与建设,当时在全国主要江河流域全面铺开,在中国水电史上风云一时的石龙坝、夺底与丰满水电站在这一时期得到了改扩建,尤其是新安江水电站的开建,使中国第一座自行设计、自制设备、自己施工建造的大型水利发电站成为现实。这座位于杭州建德市新安江镇以西6千米桐官峡谷中的水电站,被人们誉为“长江三峡的试验田”,是社会主义制度集中力量办大事的范例。说它是中国水利电力事业史上的一座丰碑,也毫不为过。

万余名新安江水电站建设者经过3个春秋的日夜奋斗,降龙伏虎,战胜了千年滔滔新安江,为江南地区增添了新的动力源泉。1960年4月22日,第一台7.25万千瓦水轮发电机组开始发电,向浙西地区110千伏系统送电,同年9月26日,并入220千伏系统向华东电网送电。在同类工程中,在世界上,这种速度也极为罕见。尤其造价没有超过预算,包括近30万人的移民费用,投资同火电相差不多。1977年9月,9台机组全部建成发电,总装机容量为66.25万千瓦,为当时华东电网最大的水力发电站。

周恩来总理曾经到过新安江,时间是1959年4月9日,并且有过一个十分著名的题词:“为我国第一座自己设计的自制设备的大型水力发电站的胜利建设而欢呼!”。摄影师记录了周恩来在新安江建设工地时的一些影像资料,其中有一张照片是周恩来双手叉腰与移民交谈,周恩来的这个站姿几乎是全国人民都熟悉的姿势了。

经过70年的发展,中国水电总装机容量已经达到35226万千瓦,居世界第一。在全球已经建成和在建排名前十的水电站中,中国境内的水电站占据半壁江山,它们分别是长江三峡、溪洛渡、白鹤滩、乌东德和向家坝。特别是长江三峡水电站是世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设的最大型的水电工程项目,其装机容量2240万千瓦。它的建成,实现了1956年毛泽东同志在武汉畅游长江后写下的“更立西江石壁,截断巫山云雨,高峡出平湖”的宏大设想。

在三峡水电站的决策和建设过程中,有一个长期在电力系统工作,后来先后担任国务院总理和全国人大委员长的电力专家李鹏,其角色无人能替。

李鹏的水力发电专业素养,为他日后推动三峡工程的上马埋下伏笔。应当说,在三峡工程的决策和建设过程中,李鹏发挥了重要作用。

1994年12月14日,在三峡工程正式开工之际,李鹏写了一首自度曲,名《大江曲》,在李鹏出版的诸多著作中,很少见到他有诗兴,唯独三峡工程例外,可见他对这个工程的情之深,爱之切。此自度曲全文如下:

“巍巍昆仑,不尽长江,滚滚东流。望巴山蜀水,沃野千里,人杰地灵,满天星斗。夔门天险,巫峡奇峰,山川壮丽冠九州。出西陵,看大江南北,繁荣锦绣。

却惜无情风雨,滔滔洪水,万姓悲愁。众志绘宏图,截断波涛,高峡平湖,驯服龙虬。巨轮飞转,威力无穷,功在当代利千秋。展宏图,恰逢新时代,万丈潮头。”

大地之火

2018年我国发电量再次位居全球之冠,达到71117.7亿千瓦时,比1949年增长1652.9倍,年均增长11.3%,总量超过全球发电量的四分之一,比美国多50%以上,大约是欧盟的2倍,相当于美国、日本、俄罗斯三国的总和。从发电构成来看,2018年我国的火力发电总量达到了49794.7亿千瓦时,约为全国发电总量的73.23%,占据着绝对的主导地位。

实际上,1882年7月26日,上海最先亮起的15盏电灯,其动力也可归入火力发电。在石龙坝水电站建成以前,我国的电力工业发展虽如烛光般摇曳,但全国各地办电,建设的主要是火电厂。

饱经沧桑的上海杨树浦发电厂可以看作是中国火电厂的一个缩影。1913年由英国商人投资建成的杨树浦发电厂,初始装机容量为10400千瓦,到1924年,装机容量达12.1万千瓦,成为当时远东第一大电厂。1949年,总装机容量增至19.85万千瓦,占当时全国总装机容量的10.5%,其发电量约为上海地区总发电量的70%。

2010年,根据上海市政府节能减排的要求,杨树浦发电厂正式停产。这座烟囱高105米,高过国际饭店,曾经是上海重要工业标志的发电厂在完成它的历史使命之后,根据杨浦区的规划,厂内老建筑都会被保留下来,和黄浦江沿江的整体规划结合在一起,建设文化创意博览休闲娱乐于一体的整体开发。

在大量小火电退出电力工业历史舞台的同时,单机容量更大,环保水平更高的大型火力发电厂,在全国陆续兴建,其中,位于浙江宁波的北仑发电厂堪称火电之花。

1983年12月16日。宁波北仑,算山。

这是一座不起眼的小山丘,它面向大海,从海滩边拔地而起,显得颇有些突兀。就自然形态而言,算山不高,它所在的位置与它身后相对绵长的山峦拉开一段距离,远远望去,有些孤傲。但是,从这一天开始,这座小山丘,将承载起与它的体积不那么相称的重量。一个即将到来的时刻和将要开始的一项巨大工程,将以算山为坐标,走过漫长而不朽的岁月。

海风轻拂着算山,枯黄的野草在田野上起舞,一切都显得十分平静。一列车队在路旁停了下来,从车上下来的人们步履匆匆地走向离算山不远的一片滩涂,然后登上了这座不高的山顶。他们中的一些人围成一圈,随行人员取出一张硕大的图纸,在人们的手上展开。这是一张电厂设计图。准确地说,这是一张北仑港发电厂的平面设计图。

李鹏,时任中华人民共和国国务院副总理。此刻,他正站在人群的中心,俯身看着图纸上所标的位置,时而,抬起头,询问身边的技术专家一些十分专业的问题,时而,他又远眺宽阔的滩涂和前方起伏的海面。这一天,与李鹏一起到算山视察的除了时任国家计委副主任黄毅诚,时任国家经委副主任赵维臣外,随行人员中还有浙江省领导张兆万、翟希武和时任宁波市委书记葛洪升。

李鹏此次到宁波视察,对于北仑发电厂而言,是一个难得的机会。在听取宁波市委、市政府的工作汇报时,葛洪升提出了两个问题,其中一个就是希望能够尽快批准北仑发电厂上马建设。

时光退回到1980年。当时,中央领导同志提出,在“六五”期间要上一些大型骨干项目,为“七五”、“八五”做准备。其时,华东地区,特别是浙江省缺电情况严重,电力已经成为制约浙江乃至华东地区国民经济持续快速发展的瓶颈。在浙江,省电力局被老百姓诙谐地称为“拉电局”。

时任浙江省电力局局长葛洪升和他的班子成员们经过一段时期的调查研究,作出了两个现在看来依旧具有战略意义的决定:一是要在沿海建设大型火电厂,调整浙江主要依靠水电的建设方针,力争尽快实现全省电量基本自给,改变依赖外省输入电力的局面;二是尽快实现全省电网联网,改变浙江电网只覆盖杭州、嘉兴、湖州、绍兴、宁波部分地区半壁江山的局面。

当时,在镇海发电厂已经发电,台州发电厂紧跟着上马建设后,全省电网联网的目标已经落实,但新增发电量仍跟不上供电量的增长。很显然,继续用12.5万千瓦的机组,一个电厂只有50万千瓦建设规模的办法,不可能从根本上改变全省供电状况。

于是,在浙江省选址建造一座大容量的发电厂已经迫在眉睫。基于上述实际情况,加上中央领导的指示,无论是电力部,还是浙江省政府,都认为有必要利用北仑深水港的优越条件,在北仑港附近建设一座大型火力发电厂。但是,建设一座大容量的发电厂,并不是一件容易的事情。

这一年的5月份,电力部电力建设总局副局长卜毅等踏勘了宁波穿山等地,为建设新的火力发电厂选择厂址。根据当时的规划,这座尚未命名的大型火力发电厂规模为建设4台单机容量为60万千瓦的火电机组。这个规模,当时无论是在浙江,还是华东地区乃至全国,都是首屈一指的。

经过认真踏勘,多方比较,1981年6月,华东电力设计院提交的一份《北仑港规划选厂报告》初步选择算山和董王两个厂址为备选。

1981年年底,浙江省电力局提出关于建设北仑港大型火力发电厂的建议。建议认为:在北仑港建厂是解决华东和浙江严重缺电的重大措施;建厂最大的优越性是可以利用北仑深水港。该局同时提出,在规划选厂的基础上,1982年进行工程选厂并完成初步设计,1983年列项,同时建议由浙江省与电力部合资建设。

值得注意的是,在这份至关重要的建议中,工程建设的资金来源渠道并未提及世界银行。实际上,北仑发电厂是中国第一个利用世界银行贷款建设的特大型火力发电厂。

李鹏在这个时候视察算山厂址,对于算山而言,也许已经预兆了一些变化。因为李鹏的这次视察,既是以国务院副总理的身份,同时也是以一位电力专家的身份进行的一次意义重大的考察。

李鹏问的很详细,他所提出的所有问题都是只有行家才能够回答的。越是这样,越能说明李鹏对这个厂址非常感兴趣。在中国,能够找到一个官员与专家共同都能够接受的结合点,并且这个官员又是一个技术专家的话,那么这件事情的最后结局一般都是美好的。

李鹏的目光离开图纸,放眼远方。倏然,他抬起右臂,在空中划出一道看不见的弧线,这道弧线之内,是中国黄金海岸线的一部分。李鹏说:“在北仑搞大型电厂的条件确实不错,北仑是展望中的南方最大火力发电基地之一,对于解决浙江缺电的问题,促进工农业生产大发展将起到重大作用……”

李鹏视察算山厂址后,有关这个项目的准备工作步伐明显加快。

1984年,时任电力部正副部长的钱正英和张凤祥先后考察北仑港发电厂现场,对算山厂址给予了充分肯定。同年年底,国家电力部正式下文批复,同意北仑港发电厂采用算山厂址方案。

至此,算山作为我国20世纪最大的火力发电厂——北仑港发电厂厂址的最终选择尘埃落定。

1991年10月和1994年11月,北仑发电厂一期两台60万千瓦机组相继投产。从此,浙江电网迈进大机组、大电网、超高压、自动化的新时代。这既是浙江电力发展的里程碑,也是新中国电力史上的一个标志性时刻。

如今,北仑发电厂以总装机容量524万千瓦的规模,跻身全球十大火力发电厂之列。除了北仑发电厂,在全球十大火力发电厂排行榜中,我们还能见到以下中国火电厂的名字:大唐国际托克托电站装机672万千瓦,浙江嘉兴发电厂装机512万千瓦,上海外高桥发电厂装机510万千瓦,国华台山发电厂装机500万千瓦。此外,台湾台中发电厂以装机570万千瓦的规模,与上述大陆五家火电厂一起,挺进全球十大火电厂。

能量宝石

地处浙江省海盐县的秦山核电站,是中国大陆自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站。秦山核电站工程建设自1985年3月20日开工,1991年12月15 日并网发电。秦山核电站的建成发电,结束了中国大陆无核电的历史,实现了零的突破。标志着“中国核电从这里起步”,同时被誉为“国之光荣”。秦山核电站的建成,标志着我国核工业的发展上了一个新台阶,成为中国军转民、和平利用核能的典范,使中国成为继美国、英国、法国、前苏联、加拿大、瑞典之后世界上第7个能够自行设计、建造核电站的国家。实现了周恩来总理提出的“掌握技术、积累经验、培养人才,为中国核电发展打下基础”的目标。

作为国内最早的核电人才培训基地,除为本公司培养了大批人员外,秦山核电站也给国家核电事业的发展输送了许多紧缺人才。运行近三十年来,先后为中核集团公司、秦山二期、秦山三期、田湾核电站、三门核电站等单位输送了大批核电技术和运营管理人才。目前,秦山核电基地共有9台运行机组,总装机容量为654.6万千瓦,年发电量约500亿千瓦时,是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地。在外界,也有“一个秦山半个三峡”的说法。

截至2018年12月底,秦山核电基地已安全运行118堆年,累计安全发电5500亿千瓦时。世界核运营者协会(WANO)的统计数据表明,中国核电机组的运行指标中80%以上优于世界中值,70%以上指标处于国际先进值区间,且呈持续提升趋势。

截至2019年4月,中国核电机组已安全稳定运行累计300余堆年,未发生过国际核与放射事件分级表(INES)2级及以上的事件或事故,总体安全业绩良好。

尽管“1千克U235裂变能量相当于2700吨煤”,核电是清洁安全的高效能源。但是,从秦山核电站开建的那一天起,特别是随着苏联切尔诺贝利核电站、美国三哩岛核电站、日本福岛核电站爆炸事故的发生,核电站的安全问题持续成为民众关注的焦点。有关核电站建设的争议,也一直持续不断。

我曾参与过秦山核电站常规岛部分的建设,也曾多次深入秦山核电站施工现场。此外,我还到过广东大亚湾核电站,台州三门健跳核电站。与一部分反核人士谈核色变的心态不同,一开始,我对核电站就没有产生过惊恐之感。在我看来,对于核电的争议是好事,可以促使核电站的决策更科学、更严谨。要不要大力发展核电,争议双方的观点都非常鲜明,我根据接触到的有关资料,作了归纳,大概主要集中在以下几个方面。

支持者认为,国家经济与环保事业需要大力发展核电。原能源部部长黄毅诚表示,核电技术一直在进步,现在的核电站在安全方面都有很大的改进。我国现在运行的和在建的核电站,都能做到安全运行。而且第三代核电站是智能堆,运行更为安全,都不会出现反应堆熔化、放射物质外泄这样严重的安全事故,可以做到万无一失。退一万步讲,假如出现了反应堆熔化、放射物质外泄事故,由于我国的核电站都建有比30多年前美国三哩岛核电站更安全更坚固的安全壳厂房,完全可以把放射物质屏蔽和封堵在安全壳厂房内,可以像美国三哩岛核电站那样,虽然堆芯熔化了,但放射性物质没有泄漏出来。

而反对者的观点则认为,核电并没有想象的那么安全与必要。以国务院发展研究中心研究员王亦楠为代表的反对观点主要集中在三个方面:

第一,“发达国家建设了很多内陆核电站”、“世界核电比重如何”、“美国密西西比河沿岸如何”等说法,完全忽视了发达国家对核电看衰、要逐步减少核电比重,甚至弃核的最新动向以及国际社会抵制核污染的高涨呼声。

第二,发达国家是在清洁廉价的水能资源基本“吃干榨尽”(法国水能开发程度92%,日本和英国90%,美国82%),而风能太阳能还未成熟的情况下,才选择了核能。然而,可再生能源的发展早已今非昔比,技术进步使其成本已低于核电(算上核废料处理和退役成本),而且还有成本进一步下降空间。德国正在着手“以风能太阳能决定一切”为基本理念的能源大转型,美国等其他发达国家亦然,虽然具体情况不一,但无一例外地有个共同点——保障能源安全都是尽可能地转向技术难度更小、环境代价更小、建设周期更短、成本也并不比核电高的能源品种。

第三,“挺核”派只看到核能低碳、高能量密度的优点,并直接把“低碳”和“绿色”画上等号,而完全忽视核事故的极端严重后果、核事故处理的极端复杂性、核废料处理和核电站退役的难度及高昂成本等重大缺陷。如果说重大核事故只是小概率的极端恐慌事件,那么核废料污染则是难以卸掉的危险重负。迄今为止,全世界还没有一个国家找到绝对安全、永久处理高放射性核废料的方法。用更棘手的核废料污染来解决雾霾和减排压力,无异于“饮鸩止渴”。

核电站建设在继续,有关核电站建设的争议,也在继续。我对核电争议始终抱以支持和欣赏的态度。这是提高中国核电建设和安全运行水平的重要前提。

截至2018年,中国大陆投入商业运行的核电装机容量为4466万千瓦,在全国电力总装机容量中,占据末位,中国核电建设速度的相对缓慢,正好说明国家对和平利用核能的慎之又慎。

与核电一样列入清洁能源的,还有风能和太阳能。在截至2018年末全国189967万千瓦的发电装机中,并网风电装机容量18426万千瓦,并网太阳能发电装机容量17463万千瓦。无论是风电还是太阳能,装机容量都位列全球第一。

中国电网进入特高压时代

特高压输电是指1000千伏及以上交流输电线路或±800千伏及以上直流输电线路。特高压输电具有输送容量大、距离远、能耗低、占地省、经济性好等优势,被称为“电力高速公路”。

鉴于我国的水电资源分布,通常西南地区资源较为丰富,而用电负荷中心又大多集中在东部沿海的长三角、珠三角与环渤海湾地区,如果考虑把西南的水电送往东部地区,就需要进行远距离输电。我国较早进行这种大规模实验的工程叫“西电东送”。典型的有长江三峡水利枢纽工程,当时有人描绘过一幅听起来很令人神往的画面,说它发出的电能够“照亮大半个中国”。这实际上指的是它的供电半径,也就是说,三峡的电能通过输送,可以穿越大半个中国。但这种覆盖需要一个平台,也就是输电线路。东部沿海城市能够用上来自包括三峡在内的清洁能源,主要得益于“西电东送”,换言之,中国的电网,已经具备大范围电力资源配置能力。一般来说,中国的大型能源基地与东中部地区的负荷中心,相距都在1000千米以上,有的甚至达到3000千米,实际上已经超出传统超高压输电线路的经济输送距离。这个问题,全球各国或多或少都存在。而以特高压为特征的大电网,则可以解决这个问题。从这个角度来说,建设特高压输电工程,是由我国的能源资源分布特点决定的。

特高压线路的最大特点是可大幅度提升电网的输送能力。通常,一回路特高压直流工程可以输送600万千瓦电量,相当于现有500千伏直流工程的5到6倍,而且送电距离也是后者的2到3倍,这是效率。此外,经过测算,输送同样功率的电量,如果采用特高压线路输电可以比采用500千伏高压线路节省60%的土地资源。在消纳西南部清结能源方面,特高压输电的优势也相当明显,以水电为例,特高压可将我国西南部水电的消纳市场扩大到中东部负荷中心,可实现水火互济,减少弃水电量。每减少弃水电量196亿千瓦时,可以等效替代666万吨标准煤,减排二氧化碳1661万吨,二氧化硫0.78万吨,氮氧化物0.86万吨,减排烟尘0.2万吨。无论是理论上还是技术上,特高压都具备将我国东北、华北、西北地区大量风电送往东中部负荷中心消纳的能力,从而减少弃风。同理,中西部的太阳能,也可以通过同样的方式实现远距离输送。此外,由于特高压技术具备了大规模工业应用的条件,充分利用特高压技术优势,可在全球能源互联网构建中发挥重要作用。

我国最早的一条特高压线路建成于2009年1月,是从山西经河南南阳到湖北荆门,电压等级为1000千伏的特高压交流工程。与后来建设的几条超远距离线路比较,尽管它的输送距离只有640千米,但它是全球第一个商业运营的特高压工程,正是因为它的投运,实现了华北与华中的特高压跨区联网。所以,这条线路的投入运行引起多方关注也在情理之中。比如时任国务院总理温家宝就专门有个批示:“特高压交流试验示范工程成试运行,标志着我国在远距离、大容量、低损耗的特高压核心技术和设备国产化上取得重大突破,对保障国家能源安全和电力可靠供应具有重要意义。要组织好工程验收工作,确保工程安全稳定运行。”国际大电网委员会(CIGRE)秘书长让·科瓦尔更是称这条特高压交流试验示范工程的投运“是电力工业发展史上的重要里程碑”。

自2006年8月第一条特高压工程开工建设,截至2018年底,中国已累计建成“八交十四直”22个特高压工程,在建“六交三直”9个特高压工程。特高压远距离输送的能力正在不断获得验证。以浙江为例,毫无疑问,浙江是特高压建设的最大受益省份之一。2013年9月23日,皖电东送特高压工程1000千伏安吉站顺利接入浙江电网,标志着浙江电力主网架迈入“特高压”时代;2014年7月,±800千伏宾金直流工程又送来了四川清洁水电,为浙江夏季增加了近900万千瓦的电力供应,成为浙江一举扭转缺电困局的关键“胜负手”。众所周知,特高压输电能力是现有500千伏过江通道的4到5倍,相当于为浙江新建4到5条500千伏过江通道,相当于在浙江西部建设十几座百万千瓦级的发电厂,解决了浙江输电通道“卡脖子”现象。随着浙福、灵绍等特高压工程相继投产,浙江在全国率先建成“两交两直”特高压骨干网架,一系列承接特高压能源消纳的配套工程也陆续开工建设,浙江“缺电”往事随着特高压入浙,也尘封于历史记忆当中。

2018年9月30日,准东—皖南±1100千伏特高压直流输电工程投运,这条线路被称之为是世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程。它始于新疆昌吉自治州,终点位于安徽宣城市,途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽6省(区),新建准东、皖南2座换流站,换流容量2400万千瓦,线路全长3324千米,送端换流站接入750千伏交流电网,受端换流站分层接入500/1000千伏交流电网。它的最大亮点在于成功突破±800千伏直流输电技术的基础上,实现了±1100千伏电压等级的全新跨越,电压等级±800上升至±1100千伏,输送容量从640万千瓦上升至1200万千瓦,经济输电距离提升至3000至5000千米,每千公里输电损耗降至约1.5%。工程成功研制±1100千伏换流变压器、换流阀等关键设备,首次采用±1100千伏户内直流场和送端换流变现场组装方案。这条线路的综合效益令人鼓舞,其输送功率为1200万千瓦,每年可向华东输电660亿千瓦时。按此功率输送,可点亮4亿盏30瓦的电灯。

根据投资估算,准东-皖南工程投资逾400亿元,可增加输变电装备制造业产值285亿元,直接带动电源等相关产业投资约1000亿元,可增加就业岗位2.8万个,每年拉动GDP增长130亿元,增加税收24亿元,并将带动装备制造业转型升级,成为连接西部边疆与华东地区的“电力丝绸之路”。此外,环保方面的效益也不可低估,准东-皖南工程每年可向东中部送电约660亿千瓦时,减少燃煤运输3024万吨,减排烟尘2.4万吨、二氧化硫14.9万吨、氮氧化物15.7万吨。

此外,特高压工程的建设,也带动了中国电力装备企业的转型升级。最明显的特征是带动了国内装备制造业参与全球市场竞争。特高压输电技术是全球电工装备技术和市场发展方向,具有巨大的市场需求和发展空间;而我国独创的特高压技术体系及标准,填补了全球电力技术的关键性空白,通过巴西美丽山等项目的建设,引领和推动了“中国标准”的输出;特高压先进技术“走出去”,打破了发达国家对国际电力装备市场的垄断格局,有力带动了我国特高压及智能电网等高端装备的出口。

从2009年建成第一条特高压示范工程,十年来,回望特高压从酝酿、起步、建设,在国内逐步形成“西电东送、北电南供、水火互济、风光互补”的能源互联网新格局,满足了更大范围优化配置能源资源的需求,成为推动能源转型升级的重要力量,创造了中国电力科技创新的新高度。

如果我们将1949年和2018年的数据进行比较,获得的结果是这样的,1949年,中国电网最高电压等级220千伏。2018年,中国电网最高电压等级1100千伏,世界第一。而这一切,与70年来的积累密不可分。1949年,全中国的电力线路加起来只有6474千米;2009年,中国电网规模排名跃居世界第一。到了2018年,全国电网35千伏及以上输电线路回路长度189万千米,不算上更低的电压等级,已经是1949年的291倍,相当于绕赤道47圈。正是因为有了这个坚实基础,中国的电网发展才有可能成为世界之最。

电是没有边界的

马云有一个观点:“电是没有边界的。”在马云看来,将来互联网会没有边界,就像昔日的水与电会没有边界一样。将来没有人会谢绝互联网,没有人可以远离互联网。互联网就像生活中的水与电不可或缺。而在我看来,马云的这个观点,其实就是全球能源互联网的一个重要理论基础。

全球能源互联网被誉为全球清洁能源输送的“高速公路”,是清洁能源在全球范围大规模开发、输送、使用的基础平台。构建全球能源互联网,将根本解决全球资源匮乏、环境污染、气候变化、健康贫困等重大挑战,为加快建设“一带一路”打造新引擎、搭建新平台。全球能源互联网也被纳入联合国2030年可持续发展议程工作框架,写入中阿合作论坛第八届部长级会议北京宣言。

当前,以特高压输电为骨干网架、各级电网协调发展的全球智能电网网络,正在“一带一路”相关国家和地区加快建设。截至目前,我国已与老挝、越南等邻国实现电网互联,在特高压技术方面的成功实践也使跨国、跨洲电力互联成为可能,“电力丝路”正逐渐架起全球能源网络互联互通的“高速路”。

截至目前,全球能源互联网发展合作组织已与80多个国家和地区的政府、组织、企业、机构和高校建立合作伙伴关系,签署30余项合作协议,范围覆盖全球能源互联网理念传播、基础研究、项目建设等多个方面。合作组织会员单位数量达到635家,遍及5大洲93个国家(地区),其中包括26家世界500强企业。

能源互联也有实际成果。中国国家电网有限公司首个在国外独立投资、建设和运行的特高压工程——巴西美丽山水电±800千伏特高压直流送出二期项目全线架通。这条总长超过2500千米的线路将把亚马逊雨林丰沛的水电送至里约热内卢,不仅解决长期困扰巴西的远距离能源输送难题,更为当地创造了1.6万个就业岗位和290亿雷亚尔税收。

此外,合作组织聚焦6大经济走廊与3条蓝色经济通道,重点对“6+3”通道的发展基础、发展思路和互联互通方案3个方面进行了研究,提出到2050年,“一带一路”国家能源互联网建设项目达67项、总输送路径达12.6万千米。以中巴通道为例,研究提出建设中国新疆至巴基斯坦±660千伏、±800千伏直流工程,实现中国西部和巴基斯坦互联互通,推动巴基斯坦成为沟通中国、中亚和中东能源大通道的枢纽。

刚果河下游金沙萨至马塔迪近300千米河段,被业内专家誉为世界上水电资源最富集的地区。32个瀑布和急流,280米总落差,非常适合建设超大型水电站,总装机规模超过1.1亿千瓦。其中,大英加项目装机规模达6000万千瓦,发电量相当于8个三峡电站。合作组织创新提出“电—矿—冶—工—贸”联动发展模式,规划采用超远距离、超大容量的特高压输电技术,将刚果河大英加水电送至西非,支撑几内亚等国铝和钢铁产业升级,满足工业发展用能需要。

几内亚国务部长、总统办公厅主任卡巴表示,几内亚经济发展受到能源资源短缺制约,仅依靠境内资源并不能完全满足电解铝等行业发展,需要加强与周边国家电网互联,弥补电力缺口。

目前,合作组织正在与刚果(金)政府大英加项目负责机构——大英加开发促进署开展合作,提供项目规划咨询服务。大英加开发促进署署长卡拉拉表示,推动大英加项目和跨国电网互联,将满足大型采掘业及跨区域产业用电需求,非常欢迎中国企业参与其中。

或许,联合国秘书长古特雷斯的观点,可以概括构建全球能源互联网这一史无前例的倡议:全球能源互联网是实现人类可持续发展的核心和全球包容性增长的关键。相信在不远的将来,这一源起中国的倡议,将助力“一带一路”实现新跨越,推动古老的丝绸之路重新焕发勃勃生机,造福世界、造福人类。

自媒体“星球研究所”微信公众号由一群“国家地理控”,专注于探索极致世界的年轻人创办运行。最近,他们推送了一期《14亿人全民通电,中国如何做到的?》的微信,点击阅读量很快“10万+”。在开篇和结尾,他们如此描述:

放眼全球233个国家和地区

中国还是第一个

也是唯一的一个

拥有近14亿的超庞大人口

却依然能做到全民通电的国家

每当夏天人们打开空调电扇

每当城市在黑夜中灯火通明

我便不由得想起

千里之外发电机隆隆的轰鸣

因为那就是这个跑步进入现代化的国家中

最波澜壮阔的声音

本文刊载于《中国电力企业管理》2019年09期,作者系中国作家协会会员、中国电力作家协会副主席