中国建了这么多水电站,为什么还要大量依赖火力发电?

近来很多省份纷纷拉闸限电,电力供应紧张,限制火力发电是一个重要因素。那么问题来了,为什么中国建了这么多水电站,诸如世界最大的三峡水利枢纽,第二大的白鹤滩水电站,还有数不胜数的大大小小的水电站,它们的发电量按照官方数据是可以满足国内用电需求的,为什么我国还要依赖火力发电呢?

中国是工业化大国。工业化意味着需要巨大的电力。别看中国这几十年疯狂发展电力,但是我国的电力也只能勉强满足5年后的需求。也就是只要停止扩建,5年后就会出现电力供应不足的情况。

这是问题的背景。

电力中包涵了水电,火电,核能三个主要电力。还有风力,太阳能两个清洁能源和潮汐等其他电力。其他情节电力在发展,但是占据我国电力市场份额较小。

电力还有两个特点就是:无法大规模储存,无法远距离传输。前者导致发出来的电必须马上用掉,后者导致发电单位和用电部门不能太远。

我们来看看这六种电力。

第一种风能!

被称为垃圾中的垃圾能量。原因很简单风力不可控。风力的不可控,导致发出来的电稳定性太差。例如现在需要1兆瓦,本来好好的。突然来一个非常大的飓风导致发电量浪费。更糟糕的是其他发电只能发9000万千瓦,让风力准备1千万千瓦。结果没有风,发不出来。导致供电不足。为了防止这种情况,必须准备足够的冗余电。

第二种太阳能。

被称为没有用的清洁能源。因为中国绝大部分城市多雨,太阳能作用较小,还赶不上生产光伏产品带来的污染 。而且也存在无法控制电量的情况。

太阳能最适合沙漠这种地方。太阳能光伏板发电,光伏板固沙,减少水分蒸发,水多产生小草,养羊吃草。最终形成绿化,发电,畜牧产业一条龙。这就是为啥中国大力发展光伏产业的原因。核心不是发电,而是改善生态。

实际上西北地区根本不缺少能量,因为有足够的天然气和石油。所以即使太阳能发出来电,远距离传输也是一个问题。到东南用电地区,远水解不了近渴!

第三种:水电。

水力发电算是比较好的发电方式。因为全国水力情况大家都了解。所以基本上已经不存在无法控制电量的情况了。

而且现在国家也建立了水电防浪费设备。也就是抽水泵。如果发电过剩,就用过剩的电去抽水。把下游的水,抽到大坝上游,再发电,形成电力循环。加上水多的地方,也就是工业发达的地方。所以近几十年,国家发展最大的电力就是水电。

但是水电影响最大的就是季节。中国属于季风气候,冬天枯水。只依靠水电,就会导致冬天供电紧张。

第四种:核电。

核电的优势太明显的。可控性强,无污染没有任何季节影响。所以是最适合的电力。但是核电需要大量的水。因为核电的本质就是烧锅炉。于是核电主要用在有水地区。其次核电要注意安全。庆幸的是中国核电现在是世界最先进,质量最好的。如果中国核电安全不足,那么世界就没有安全的核电站。

核电也是我国目前发展的主要电力之一。

第五种:火电。

火电拥有绝对的优势。并且比核电还安全。其中最大的优势就是可控电量。所以火电被称为电力之母。当其他电量发多了,火电就减少发电量。当其他发电量不足,火电就加大发电量。冬天火电厂照常发电。火电厂的发电量,理论上就是在最高发电量和0之间,任意控制。

火电就是这么流弊。当然中国火电主要用煤。所以其缺点就是污染严重。最近我们通过技术革新已经基本解决了空气污染问题。除了所谓的碳排放污染无法解决,火电有百利而无一害。

中国必须使用火电保底,火电下限应该是国家电网的30%。再低就有可能出现短时间电力缺口的问题。这也就是国家发展它的核心原因。

中国建了这么多水电站,为什么还要大量依赖火力发电?

水电可以满足国内需求?从哪个地摊上看来的消息,目前国内水能资源开发程度虽然已经非常高,但是尚未开发完全,而即便将全部水能开发出来,也很难满足国内对于电力的需要。

全世界几乎没有哪个国家可以做到,完全依靠单一能源。

火电虽然有很多的缺点,但是到了今天,就算欧美发达国家都没做到彻底摒弃火电,就算拥有再丰富的谁能资源,火电仍旧是必要的,是大多数城市的首选能源。

按照眼下的最新数据,我国的电力供应之中,火力发电占据绝对的主流,其中煤电占比超过了一半,而燃油与天然气发电的火电则占7.14%。

除此之外,太阳能、风能与核能等占比加起来占到四分之一的样子。

从这一点可以看得出,不管是哪种能源,都不能与火电相比。

谁能作为国内主要的电力来源之一,其规模仅次于火电,但是其在电力消费当中的比例也就不到两成的样子,与火电相差甚远,根本不能够取代火电在国内能源消费中的地位。

虽然我国的水资源并不是世界最多的,但因为地势落差等诸多原因,我国却拥有世界上可开发总量最多的水能资源,大约占全球可开发水电总量的将近两成。

全球十大水电站之中,有一半在国内,包括第一名与第二名。

不管是目前已建成的水电站总规模,还是正在建设当中的水电站,都位居世界最高。

水电相对来说更加清洁无污染,而且也是一种可循环的能源,比起煤炭等化石能源有很多方面的优势,这也是咱们多年来重点发展水电的重要原因。

但是即便如此,水电仍旧难以撼动火电地位,更别说完全取代煤电。

第一,可开发水电总量不够

虽然咱们国家可开发的水能资源很惊人,但是这有个前提,那就是理论上的可开发量,而在现实当中,有很多的水能资源是不适合开发的。

水电站的建设,牵扯甚广,尤其是环境破坏与大规模的动迁,这都是要考虑的问题。

因为这个缘故,使得国内真正能够开发的水能资源,并没有理论上那么巨大。

我国不同于欧美,不仅人口众多而且制造业规模巨大,对于电力的消耗非常大,水能就算全部开发也很难满足我们对于电力的需求量,必须要靠其他能源补充。

第二,水力发电有所缺陷

虽然水电更加环保,有很多的有点,但是要搞清楚,水能自然只有在有河川的地方才能够充分开发出来,要是在没水或者没有落差势能的地方,根本没有水电。

就好像长三角与珠三角地区,当地虽然有河流,但基本没有落差,开发不了水电。

我国的水电大多集中在中西部地方,尤其是西南山区,开发难度是相当巨大的。

我国人口经济密集地区与水能聚集地区,距离甚远,东部地区要使用水电只能通过线路远程输送,成本会迅速上升,且电力输送过程中会损耗掉很多,水电远程运输并不是那么经济。

不仅是水电在区域分布的问题上,存在着无法弥补的短板,而且水电站也是有季节性的,我国大多数地方都在季风气候区,降水季节分布明显,也比较集中。

水电站都并非单纯的水力发电,还要起蓄洪泄洪调节径流等功能作用。

如果河流丰水,那么自然电能足够,但若是遇到枯水期,水电量就会锐减。

在需要用电的时候,偏偏遇到了河流没什么水量,发电量不足,这种时候要是没有其他的能源进行补充,那么就会大规模缺电,这是很难进行弥补的问题

火力发电,尤其是用煤炭来发电,存在着很大的污染等问题,但也不可否认,火电一直都是最稳定、可调节性最强也是最经济实惠的发电方式。

其他的新能源,尽管污染不是那么大,但各有各的毛病,与火电也差不离。

比如风能不稳定,太阳能不仅不稳定而且占地太大,成本太高,核电站的问题就更多,至于水能发电,也存在着不容易调配、建设周期很长等缺点。

我国对于电能的需求量极其巨大,就算在如今新能源发展如火如荼的状况下,也很难撼动火力发电的地位,水电未来会继续增长,但想要完全取代火电,那基本是不可能的。

中国建了这么多水电站,为什么还要大量依赖火力发电?

我国2018年底全年发电量累计值为71118亿千瓦时;2019年我国发电量产量累计值为71422.1亿千瓦时;2020年我国发电量产量累计值达74170亿千瓦时 。而十年前,2010年,我国的发电量仅为42072亿千瓦时,十年时间我国发电量几乎增长了一倍左右。随着我国国力发展,近几年我国一直是世界发电量第一大国,是第二名美国发电量的1.6倍。我国几乎是以“一己之力”,生产了全球超过1/4的电量,平均每2秒产生的电力,就足以满足一个中国人,一辈子的电力需求(我国人均平均寿命为76岁)。

目前,我国发电的方式主要有:火力发电(煤等可燃烧物)、水利发电、太阳能发电(光伏发电)、大容量风力发电、核能发电、氢能发电、潮汐发电、生物能发电、地热能发电等等。

请看下面两幅图片,我国2019年和2020年两年间,我国各种电源发电量占总发电量的比例。据国家统计局数据显示,在2020年中国发电量中,火力发电量占71.2%(去年72.32%);水力发电量占16.4%(去年16.15%);核能发电量占比4.9%(去年4.8%);风力发电量占比5.6%(去年5.01%);太阳能发电(光伏发电)量占比1.9%(去年1.64%)。可见火力发电比例逐年下降,新能源发电比例逐渐增高。

据国家统计局数据显示,2019年全年中国火力发电量达到46522.1亿千瓦时;2020年全年中国累计火力发电量达到了52798.7亿千瓦时,累计增长1.2%。2019年全年中国水力发电量达到了11534.4亿千瓦时;2020年全年中国累计水力发电量达到了12140.3亿千瓦时,累计增长5.3%。从数据显示可以看出,火力发电仍是我国最主要的发电模式,而且占的比重较大,在七成以上,而水力发电占了总发电量的不到两成。请看下图,我国十年来各种电源发电量所在总发电量的比例情况。

那么,我国建了这么多水电站,为什么还要大量依赖火力发电呢?

我国大大小小的水电站全部算上,约10万座。在这些水电站中,单站5万kW以上的大中型水电站是中国水电的主力,经过五十余年的开发建设,已建成230余座,其中百万kW级以上的水电站25座,五十万kW级以上的40余座。较著名的水电站有三峡水电站 、葛洲坝水电站、溪洛渡水电站 、向家坝水电站 、白鹤滩水电站、以及在建的墨脱水电站、拉哇水电站等等。

其中三峡水电站,安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组,装机总量2250万千瓦,年最大发电能力约1000亿千瓦时。值得一提的是11月15日8时20分,三峡工程2020年发电量达到1031亿千瓦时,打破了此前南美洲伊泰普水电站于2016年创造并保持的1030.98亿千瓦时的单座水电站年发电量世界纪录。但是与雅鲁藏布江乖“大拐弯”处的在建中的墨脱水电站相比,其建成后总装机容量达到6000万千瓦,是三峡水电站的2倍还多。而今年6月28日,白鹤滩水电站正式投产发电,初拟装机容量1600万千瓦,多年平均发电量602.4亿千瓦时,也 入选世界前十二大水电站。

随着我国大型水电站越来越多,水力发电占的比重越来越大,但是目前依然没有超过发电总量的20%。火力发电,也就是化石能源发电(煤炭、石油、天然气)的总发电量是水力发电的3倍多,而火力发电稳定性要比水力发电稳定的多,这是目前我们面临的现在。而且火力发电占主导地位的趋势还会持续相当长的一段时间,想要从传统发电向新型能源转变是一个漫长的过程。当然今年“电力缺口巨大”,主要是因为世界能源涨价,化石能源枯竭所致,这也给我们敲响了“警钟”。

结束语:我国水力发电虽然如火如荼的进行中,但是水量发电不稳定性短板比较致命,加上火力发电在总发电量中所占比例较大,这就是为什么我们建了这么多水电站,目前依然大量依赖火电的原因所在。

(数据来源:国家统计局、中电联,占比系计算所得)

中国建了这么多水电站,为什么还要大量依赖火力发电?

我们建那么多水电站,发电量一直很少,这个少是相对于我们的消费总量来说的,其实水力发电量世界第一。我国是一个能源大国,制造业规模相当于美国、日本、德国等多国的总和,是世界工厂,生产了世界40%的商品,这么大一个生产量,能源消耗非常大,需要很多能源供给。

从我国能源消费构成来看,水电占12.47%,仅次于火电居于第二位,火力发电仍占有73%。通过上面图表数据告诉我们,目前我国能源消费仍然以火电为主,占有绝对量,短时间内还难以改变,这是我国目前所处的经济发展阶段所决定的。

从能源属性来看,水力发电属于清洁能源,利用水的落差把重力势能转化为电能,不会对环境产生污染,而火电是主要利用煤炭燃烧产生的热能转化为电能,在燃烧过程中要对大气产生污染,向大气排SO2、H2S、CO2、烟尘等污染物质,长此以往,会改变大气成份,产生温室效应,引发气候异常。

既然一个是清洁能源,一个是污染性能源,那么我们就会提倡使用水电 ,这是全世界所有国家的共识,不仅如此,与水电同是清洁能源的光伏发电,风能发电,仍然是人类追求的能源类,加之我国在巴黎气候协定中也做出承诺,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。而水电、光电、风电不排放CO2,为此这些年来国家大力扶持,媒体宣传,支持减排的能源发展,水电在我们的生活中,地位越来越高。而相应的火力发电却受到了冷落,社会关注度越来越低。给我们的感觉是,这些年来水电、光电、风电媒体反复提及,似乎是我们的能源构成中占据的主要地位,事实上风能才占了7.28%,核能2.22%,光电更少,这是表象错觉。

其次,从能源的发展历史来看,人类首先使用的是火力发电,从第二次工业革命初期,煤炭首先得到的利用,当时工业布局一直摆脱不了能源的控制,世界上很多工业区如美国五大湖区、德国的鲁尔区、我国的东北鞍本工业区,都是煤铁资源丰富,就近能源进行布局,因为工业初期海运、铁路运输还很落后,只有煤炭资源丰富的地方,才能进行工业生产。

后期工业布局摆脱了能源的控制,依赖于港口运输成本低的优势,进行工业布局,最为典型的是日本工业快速崛起,它们依赖世界各地的煤铁资源,在沿海港口建火力发电厂,摆脱了地域控制,自主进行能源布局,实现了工业生产。

时已至今,很多国家还是依赖于这个布局模式,如我们国家,我国东南沿海江浙沪,珠三角经济区,能源非常缺乏,本地能源又少,需求又大,为此我们前几年从澳大利亚进口大量动力煤,海运到工业区布局火力发电,目前火电仍然是主要的能源类。今年虽然澳大利亚煤炭进口量少了,摆脱澳国的控制,但我们从印尼依然进口大量动力煤,此外也加大本国煤炭供应,如唐山港有一个国投物流港口央企,往年企业亏损,从去年开始盈利,主要是国内煤炭加大对东南沿海经济区的支持而受益。

为什么我们依赖火力发电呢?火力发电历史发展早,技术最成熟,成本最低,还能摆脱地域控制,实现空间自主布局,还有一个大家所不曾感觉到的提供峰值供给,如夏季某区域持续高温,大家利用空调续命,电力供应达到一个峰值 ,我们只能多烧煤炭,发出更多的电来保证市场的供给,显然火力发电在关键的时候有担当,是我们的幕后英雄。

电不能大量存储,虽然储能发展很快,但对我们的需求还是杯水车薪。当遇到突发事件对电力更多的需求时,第一个冲上去的就是火电补量,所以火电最有担当,堪当重任的能源类。

水电呢,除了有不污染环境的优势外,相比火电有很多缺点:

第一,空间地域受限,水电站得建在落差较大的河流上,多位于上游,我国水电站多分布在青藏高原外缘,如金沙江,黄河上游龙羊峡为主的水力枢纽群,其次仅有落差还不行,地质条件要好,长江三峡大坝处,花岗岩为主体,如果是其它类型的石灰岩或页岩,即使其它条件再优越,也不能修建拉河大坝。

第二,建设周期长,投资大,三峡大坝总投资二千多亿,建设周期20多年,一个中等水电站的投入与产出,周期特别长,这对于经济不发达的国家,难以承受,反观火力发电,3~5年就能建成发电,见效特别快。

第三,水电受河流季节变化影响较大,我国河流夏季水量充足,冬春水量少,供给电网电量波动大。

第四,不能根据我们所需布局能源,远不及火电有自主性,这方面看日本正好,日本资源非常缺乏,可是工业发展规模很大,多得火电,而不是水电。

特高输电技术

我国能源分布与动力负荷区极不匹配,东部经济发达,承担着世界主要生活用品的生产,对能源消耗极大,可是东部能源缺乏,中西部四川、新疆、甘肃地区水能、煤炭、光能、风能却非常丰富,面临着西电东输问题。

远距离输电要承受着电损问题,据测算,从长江三峡水库输电至华东、华南地区电损高达30%以上,新疆、甘肃输电至东部,电损达100%,输电成为不可能,为了解决上述问题,我国实施特高压输电技术,电损减少了很多,从此才有三峡水电输送到华东及华南地区。

毫不夸张地说,我国特高压输电技术,世界第一,整个成套设备及技术全部自有,近几年出口到巴西、俄罗斯等国家,因为这些国家也面临着类似于我国“西电东输”问题。

目前即使有特高压输电技术,把新疆、甘肃光能、风能输送到华东、华南地区,仍然解决不了电损太大的问题,主要是距离太长,长达5000多公里。

我国雅鲁藏布江大拐弯处,水力资源蕴藏量更高,是三峡水库的7倍,可是这里的水电无法输出,如果卖给印度还可以,可是输出到我国东部就不行了, 出高路远,电损太大。

金沙江水能非常丰富,水电东输达到了极限,为此特高压技术一直处于研究发展阶段,如果能实现超导输电,所有问题才迎刃可解,一解千愁。

水电,光电,风能最好就近工业布局,金沙江水电最好就近输出到重庆、成都,二座城市正好位于一带一路的起点,加快这里的布局,很有必要,毕竟这里能源非常丰富,不存在着远距离输电问题。

甘肃、新疆光电、风电最好是转储,近几年利用光电、风电电解水转储到氢能源,相当于石油一样,输送到东部地区利用。下面我们看看经济发达国家能源构成:

美国南部得克萨斯州2月份遭遇一场历史上罕见的暴风雪,这对该州的电力供应是一场考验,最终休斯顿城市电力系统瘫痪,导致部分人冻死,停电时长达103个小时。我们看看他们的电力构成,上图:

天然气发电占47.45% ,风电占比很高28.83%,煤炭12.52%,光电5.67%,核能12.52%。由于暴风雪导致太阳能、风能受损供给受了很大影响,天然气占比太大,没有提高的空间,只能压在煤炭身上,可是煤炭火电设备有限,不能接受太阳能、风能受损的承压,最终导致该州电力系统瘫痪,上百万人在寒风中挨冻,这场灾难给了我们很大警示,面对极端气候来临时火电还不能退出。

我国提倡节能减排,大力发展新能源,从长期发展来看,很有必要,就目前能源消费来看,消费总量太大,火电居高还要保持相当长的一段时间,当我们经济转型成功,发展技术服务型产业,对能源消费不断了减少的情况下,火电才有可能不断减少,不在依赖。

中国建了这么多水电站,为什么还要大量依赖火力发电?

中国主要依靠火力发电。

别看中国修建了大量巨型水电站,例如世界第一的三峡水电站,世界第二的白鹤滩水电站,世界第四的溪洛渡水电站,世界第六的乌东德水电站等。

但不要忘了,中国今天仍主要依靠火电。目前在中国的发电结构中,火电占67.9%,水电占17.8%,风电占6.1%,核电占4.8%,太阳能发电占3.4%。

中国在竭力发展水电、风电、太阳能发电和核电,取得的成就世界领先。但要实现限制火电减少碳排放,不突破碳峰值,在2050年实现碳中和的目标需要逐步推荐,现在为了经济可持续发展,还得继续依靠火电打主力。

一个国家仅依赖水电是不能满足需要的。

因为利用水资源发电是远远不能满足各国用电需求。

例如;中国2020年水力发电量占全球总量的31%,却只能满足中国17.8%的用电要求。至于水力发电量在世界排第2的巴西(9.4%)、排第3的加拿大(8.8%)、排第4的美国(6.7%)、排第5的俄罗斯(4.5%)等、现在也还得依赖火电,它们要重点发展的是核电而不会是水电。

中国建了这么多水电站,为什么还要大量依赖火力发电?

没有任何官方数据讲我国水电站发电己能满足我国国内电力需要。

从历史上看,我国1949年全国发电装机容量173万千瓦,全年用电量43亿度,到去年2020年,全国装机容量22亿千瓦,全年用电量7.5万亿度,可计算出,装机容量扩大了1271倍,用电量扩大了1744倍,全部用电量中城乡居民用电约佔15%,尽管大量电站的建设,发电能力迅速增加,但电力仍不能满足社会生产和人民生活的需要,用电高峰期有时会采取限电措施。

我国水电建设成就巨大,现我国水电装机容量37016万千瓦(含抽水蓄能发电3149万千瓦),但也只佔全国发电总装机的16.82%,举例说,当年三峡工程开始时,其发电装机容量2250万千瓦能佔当时全国电力总装机的11%,但十二年后三峡最后一机组开始发电时,2250万千瓦容量只佔当时全国总装机容量的2%,到去年,则只佔全国总装机容量的0.9%,可见全国发电能力的快速增长。核电佔总装机容量的2.27%,风电佔12.79%,太阳能发电佔11.52%,而火电则佔总发电容量的56.58%。我国煤资源丰富,燃煤发电相对比较经济,机组发电较灵活,便于电网调峰。但随着其他能源建设的发展,火电设备虽也增加,但在新装机的占比在下降,火电装机容量在总的发电装机容量佔比会逐渐下降,但在可预见的将来,仍会佔重要地位。

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