水力發電是我國能源革命電力轉型的安全保障

張博庭

(中國水力發電工程學會，北京 100044)

2021年11月召開的COP26認為，近年來世界各國在落實《巴黎協定》的減排承諾方面，雖然取得了不小的成績，但距離全球要把溫升控制在1.5℃之內的目標，還有很大的差距。各國必須加速能源轉型，盡快讓化石能源退出歷史舞臺。目前，100%的使用可再生能源，被認為是最可行的碳中和方式之一。因為，零碳的電力供應，是社會實現碳中和的前提。

1 零碳的電力是碳中和的前提

各國實現碳中和的前提，是首先要實現零碳的電力。因為，從可持續發展的角度看，未來人類能源的來源，只能是可再生能源。況且，自然界中的可再生能源也非常豐富，科學家們保守的估計，大約是目前全球所用能源總量的三千多倍，足以滿足人類的生存和發展。當前人們獲得可再生能源的最有效方式，主要是發電。所以，人們只有先實現了零碳的電力供應，再通過不斷地擴大電能替代，逐步解決交通、建設、冶金、化工等領域的碳排放，才能最后實現碳中和。

也有人認為：即使電力不能實現零碳，還可以通過其他碳匯，實現電力的碳中和。但是，要知道，目前人類社會的電氣化水平只有30%左右。未來要實現全社會的碳中和，即使實現了零碳的電力，還有要逐步替代60%以上各種化石能源的艱巨任務。 因此，如果連電力都不能做到零碳，如何替代其他各領域的化石能源？況且，在其他領域，幾乎不可能替代全部的化石能源，所以，需要創造一定的碳匯來實現碳中和。

總之，如果一個國家的電力都需要碳匯的平衡才能做到零碳排放，那么整個社會的碳中和幾乎是不可能的。所以，實現碳中和社會的前提，是實現100%的由可再生(初期至少是非化石)能源供電。

1.1 水電是可再生能源的主力軍

從2020年全球各種發電構成比例可知，水能仍是最主要的可再生能源，總量接近風光發電總和的二倍。水能不僅是當前最主要的可再生能源來源，而且還是風、光等間歇性能源入網的最重要的保障。尤其是水能中的抽水蓄能，是在當前化學儲能技術還不成熟的情況下，人類能源轉型的基礎保障。因此通常認為：水電是能源革命的主力軍，風能是第二梯隊，太陽能是決勝力量[1]。

此外，水、風、光發電的特征也存在著很強的互補性。其中的水電通常是可以人工調控，是能夠讓風、光的發電滿足電力負荷的保障。只可惜自然界中的水能資源太少，所以，各國水能資源的大小，往往是決定其能否順利實現100%的由可再生能源供電的一個關鍵因素[2]。

根據各國的國情，國際上眾多權威能源研究機構都預測，多數國家都可以在2050年實現100%的由可再生能源供電。這不僅在技術上可行，而且經濟上最優[3]。在這項研究預測中，各國水能的情況至關重要。

1.2 中國的可再生能源資源極為豐富

由于青藏高原的存在，我國水、風、光資源都比較豐富。高原的地形構成了豐富的水、風、光能源資源，尤其是我國的水能資源，世界儲量第一[4]。

目前我國不僅各種可再生能源發電技術、成本，都走在了世界的前列，而且輸電技術也是全球領先。所以，我國的資源稟賦和條件，是世界上最具有實現碳中和優勢的[5]。不過，我們的能源轉型與國外的路徑有所不同。國外通常是高碳-低碳-零碳，需要經歷三個階段。而我們則可以直接從高碳過度到零碳。因此，我國減碳的道路與國外相比，似乎是起步相對困難，但卻比較容易實現碳中和。

2 豐富的水能讓我國具備了實現雙碳條件和可能

2.1 由于退煤電，我國曾一度實現了碳達峰

其實，我國早在2013年曾經一度實現了碳達峰[6]。其原因，就是因為2009年我國的煤炭價格的高企，國內的煤電行業普遍出現了成本倒掛的嚴重虧損，不愿意再新建煤電廠。所以在2009年“十二五”前夜，能源電力行業幾乎非常一致的把滿足社會電力需求增長的希望寄托在了水電、核電和風電上(當時的光伏發電成本還非常高)。為此，我國曾要求“十二五”期間水電的新開工量達到1.2億kW。盡管后來我國的核電發展規劃，由于日本福島的311地震事故而擱淺。但是，僅僅是當時大力發展的水電和風電，就已經連續多年滿足了我國社會電力需求的增長。

遺憾的是，2011年前后煤炭行業出現了嚴重的產能過剩，煤價出現大幅的下跌。煤電企業的利潤大增，新建燃煤電廠的積極性重新高漲。再加上2014年中央審批權下放，各地新建的燃煤電廠建設規模嚴重失控。最終導致社會新增的電力需求的份額，幾乎完全都被煤電奪回。結果我國的碳排放量從2017年之后，重新恢復增長。

2.2 “先立后破”不應“只立不破”

從2013～2017年，在“先立后破”的思想指導下，電力產能已經出現了嚴重的過剩。不僅煤電機組運行小時數屢創新低，而且，棄水、棄風、棄光(三棄)嚴重。最多時每年棄水的損失已經超過千億kWh[7]。風電的棄風程度，有些地方最多時已經接近50%。這時候，非但沒有采取任何“后破”(退煤)的舉動，反而是繼續加碼建設煤電。最后的結果只能是可再生能源不得不給煤電讓路。到2015年前后我國通過全國性大規模的“三棄” 終于壓制住了我國可再生能源快速大發展的良好勢頭。結果使得風電的年新增裝機，從最高的年份4千多萬kW，猛跌到1千多萬kW；一些年份水電的投資和年新增發電量，比最高峰時下降了90%左右。

包括某些一刀切的拆除小水電的歪風，也是從2015年刮起來的。后來居然出現了很多保留水庫大壩只拆發電設備的怪事。這到底還是不是因為小水電破壞了生態？難道還看不清楚嗎？相比之下，美國為了能履行巴黎協定，正在規劃給數萬座原來沒有發電功能的水庫大壩，加裝發電設施[8]。這里難道會沒有要為過剩的煤電產能讓路的因素嗎？

客觀上，這10年的能源轉型非但不是“先立后破”，而且連“只立不破”都不能算。而是在與能源轉型反其道而行之的繼續發展煤電。有關數據顯示，近10年來煤電發電量的增長，是風光發電的2倍多，甚至遠遠超過全部水、風、光發電增長的總和。

歷史已經用事實證明，一旦真正開啟了煤電退出的步伐，不長時間之后就能實現碳達峰。同時也證明：要想讓煤電退出，必須大力發展以水電為基礎的可再生能源。而要想保住煤電，只要壓制了水電就足以，因為沒有了水電的支撐，新能源很難發展好。2014、2015年的電力數據均已經說明，只要大力發展水電和其他新能源，我國完全可以用可再生能源發電量的增長，滿足全部社會電力需求的增長[6]。2014年的時候都沒問題，現在應該更沒有問題。因為最近幾年的光伏發電技術、成本都又有了極大飛躍。

2.3 中國具有100%由可再生能源供電的巨大優勢

首先我國的水能可再生資源最豐富，此外我國的各種發電、輸電技術全產業鏈領先， 開發和制造成本的優勢也十分明顯。

我國水電的可開發年發電量超過3萬億kWh。目前我國的水電裝機3.7億kW，年發電量1.35萬億kWh。雖然已占世界的27.0%，但我國的水電開發利用程度還不足45%，還有巨大的發展潛力。我國的風能資源也十分豐富，僅在陸地80m、功率密度≥150 W/m2的技術可開發量超過100億kW(2018年普查數據)。我國的太陽能資源，僅陸地理論儲量1.86萬億kW。不僅如此，當前我國的水、風、光各種可再生資源的開發利用量，均為世界第一。

唯一令人遺憾的是，我國水能開發利用程度不僅遠低于發達國家，而且，龍頭水庫電站的開發也嚴重滯后。以至于我國水電的電能質量普遍較差。經常是夏季的洪水期不得不棄水，而到了冬季，又因為蓄能量太少，而不得不靠煤電幫忙。這種現狀造成電網部門對水電的印象非常不好。所以他們才寧愿建設最不適合給電網調峰的煤電，也不敢相信水電對電網的重要調節作用。

事實上，我國已探明可開發的水能資源就有：常規水電7億kW(目前開發不足1/2)，抽水蓄能資源16億kW(2020年普查的數據)[9]。再加上我國先進的特高壓輸電技術，這些資源足以支撐未來20～30億kW風電、30～50億kW光伏的入網。目前，我國僅四川省就還有20多個未開發建設的龍頭電站。如金沙江上游的崗托、大渡河上游干支流的下爾呷及上寨，雅礱江上游干支流的木能達、關門梁等。云南省的龍頭水庫資源更豐富，如虎跳峽等。因此，龍頭水電站建設的滯后，是我國能源電力轉型的最大障礙。

2.4 上網電價讓龍頭水電建設受到嚴重制約

早期的成本加成上網電價，確實曾經導致了龍頭水電站的造價不斷增高。這種造價過高，主要是由水庫移民造成的。如果客觀的分析，開發水電本應是政府扶貧和促進社會公平的好機會。但由于政策引導不力，一些地方政府把水電開發商當成了唐僧肉，因此，才導致了水電移民的費用一漲再漲。

我國的三峽工程，是世界上最難開發的水電項目。但由于我們發揮了制度優勢，我國不僅成功地開發了三峽，而且，還給全世界做出了榜樣。遺憾的是，后來我國電力市場化，沒有發揮好三峽開發的成功經驗，反而把一些地方政府推到了水電開發的對立面。水電開發的扶貧作用是全世界公認的。我們各級政府本來就要扶貧，為什么就不能與水電開發結合起來呢？

例如，怒江的水電不開發，扶貧只能靠不斷往里投錢。因為怒江貧困的根本問題，是地質災害高發，導致的生存環境惡劣。而水電開發則可以把造成災害的水能用來發電。變害為利，從根本上改變怒江地質災害頻發的惡劣環境。從而能讓怒江地區富裕起來[10]。

世界銀行對水電的定義是“減貧、減碳”。開發水電造福民眾，我們當然支持。但如果地方政府把水電開發看成了唐僧肉，難免會有一些腐敗分子就會利用這種機會，乘機敲詐公共利益。例如，我們在考察某電站時就發現，一些尚待開發的水電項目用地，已經被人大量的收購，種上了名貴的樹苗。只等著讓開發商賠錢。這些能夠事先就得到消息并大量收購土地的人，能和地方的官員沒有關系嗎？顯然，這類的問題只有調動起地方政府的積極性，才能予以避免。

總之，水電移民本應是促進社會進步、公平的大好時機。補貼給貧困群體，不僅應該，且花多少錢都值(不開發水電，我們也要扶貧)。但事實上，水電開發中最難解決的移民矛盾和最大的資金缺口，往往來自某些私有經濟勾結腐敗官員，乘機敲詐公共利益的腐敗行為。

由于水電大規模市場化開發之后，沒有注意調動地方政府水電開發的積極性，導致龍頭水電建設的成本大幅度上升。最后，有關部門為了控制水電開發的成本快速上升，已經把原來成本加成定的上網電價，在2013年改成了標桿電價。這雖然有利于用經濟手段控制水電開發成本，但也把龍頭水電的高成本矛盾，壓在了開發企業上了。從而導致我國長期效益最好的龍頭水電站的開發受阻。

3 加速我國龍頭水庫電站開發是實現雙碳的當務之急

3.1 唯有政府才能解決好龍頭水庫電站開發難題

首先，最好的辦法是：按照三峽開發的成功模式，通過政策引導地方政府成為龍頭水電開發的首要責任人。爭取讓每一個龍頭水庫，都像三峽的開發一樣成功。這樣才有可能繼續實施成本加成的水電開發電價政策。客觀地說，成本加成電價曾經是我國水電市場化開發的成功經驗。這是我國電力體制改革后，水電大發展的重要保障。記得當年很多外國專家，對我國電力體制改革后水電的大發展非常納悶？經過探討才發現，是成本加成的電價政策，讓電網公司成為了我國水電開發效益的蓄水池(因為水電市場化開發的難點就在于：短期效益極差、長期效益極好)。只可惜，后來由于解決不了地方政府與水電開發央企之間的矛盾，控制不住電價只能廢棄。

其次，水電的發電效益，至少都在百年以上，但是核算還貸期，最多只能30年。缺乏了電網的初期上網電價這個蓄水池，所有的龍頭電站開發企業[11]，都要先忍受幾十年的巨額虧損。試問，這種情況各級國資委能答應嗎？

還有，龍頭水電站的建設，會給下游的各個梯級電站帶來較大的補償效益。但如果一個流域電站分屬不同的企業，龍頭電站的開發企業根本就無力回收應有的效益。例如，虎跳峽水電站建成后，長江上的所有電站都會取得巨大的補償效益。但是，華電集團如何能從三峽集團收取補償？

由于這些原因，讓我國本來非常重要的、效益也非常好的龍頭水電站，反而不能得到正常的開發。如果國家能從政策上解決這些矛盾，就能完美的體現出龍頭水電站開發的經濟性。例如，在當前市場化開發的前提下，可否建立龍頭水電基金。專門用來補貼初期的上網電價，減少一些開發企業初期還貸壓力，待還貸期過后，再逐步收回。同時，該基金還可理直氣壯的對下游的受益電站，適當收取補償效益。

即使上述的辦法都不行，還可以利用法律手段解決。我國的可再生能源法中曾明確規定，水電屬于可再生能源，但因其本身已經具有市場競爭力，無需財政支持，所以，不屬于可再生能源法的調整范圍。并規定，對水電的具體支持政策，可由有關部門另行制定。在當前龍頭水庫電站遭遇開發困境的情況下，國家能源局完全可以依據可再生能源法的授權，具體的制定出一套對龍頭水電站的支持政策，解決龍頭水電初期效益差，長期效益好，市場化開發難的瓶頸問題。

事實上，我國龍頭水電的開發嚴重滯后，不僅使得我國的水電電能質量非常不好。而且也嚴重的影響我國水資源調控能力。歐洲的庫容系數 0.9以上，美國是0.66，我國只有0.3多。以至于我國旱澇災害，總是交替發生[12]。總之，龍頭水庫電站的開發滯后，是對我國經濟發展和現代化進程全面的、嚴重的制約，亟需國家出手，盡快解決[13]。

3.2 開發龍頭水電須準確理解生態優先

生態優先是我國水電開發的重要原則[14]。然而，生態系統是有不同層次，對應著不同主體的綜合系統。水電開發的生態優先，既不能簡單的理解成是某種魚的生態優先，也不是某種草的生態優先，更不是某種鳥的、猴子的生態優先。而必須是包括人在內的綜合生態系統的生態優先。總書記在給烏東德水電站投產的賀信中，把水電開發的生態優先，詮釋的非常高明。具體的表述是“生態優先、綠色發展”。如果只提生態優先，我們確實不知道到底是誰的生態應該優先。但是，有了后面的綠色發展，我們就能非常明確的體會到，因為發展只能是對人而言的，所以，生態優先的主體也一定是人。

以前，我們一些持有極端環保理念的官員，對生態優先的理解就有很大的偏差。例如，在長江保護法立法的草案中，就曾經有過要“嚴格限制大中型水電開發”的表述。直到總書記關于烏東德水電站的批示出來之后，他們才修改了這種荒唐的措辭[15]。

總之，要落實雙碳，一定要學好總書記生態文明的思想。總書記的很多語言，非常淳樸但卻富有深刻的哲理。例如，著名的“兩山理論”。眾所周知，金山、銀山對于任何動植物都是生命的禁區，但是，卻代表能給人帶來幸福的財富。所以，“兩山理論”很好的詮釋了，保護生態的目的是為了人類更好的生存和發展。這和“江山就是人民，人民就是江山”一樣，是我黨執政為民的環保理念的體現。

正因為此，總書記也高度重視碳減排[16]。大家知道，以前我國對于碳減排的態度是“要我減排”，現在我們的態度是“我要減排”。這里面的差別極其巨大。以前我國的減排談判代表，只認為碳排放是發展權，所以希望多多益善。認為即使排放多了，最多是有點損人利己而已。但在“我要減排”的理念下，結論則完全不一樣了。從人類命運共同體的高度看，“碳排放”的本質，絕對是損人不利己，所以自己也一定要減排。

記得在2015年美國前總統克林頓到北京參加《中美清潔空氣論壇》時，他在報告中披露，美國的科學研究發現，氣候變暖，海平面上升之后，全球受淹沒人口最多的十個地區和經濟損失最嚴重的十個地區，都包括中國長三角和珠三角。也就是說，中國遭受氣候變暖的損失，要遠高于全球的平均水平。所以，過量的碳排放給中國帶來的不僅不是發展，而是一種毀滅。反之，減少甚至停止碳排放，中國不僅仍然可以發展，而且完全可能發展得更好。例如2013年我們碳達峰時，并沒有出現任何電荒，而2021年卻由于煤電的產能嚴重過剩，而出現了全社會的電荒。

3.3 實現雙碳才是最重要的生態優先

現有不少的龍頭水庫電站因為某些錯位的生態優先理念，被認為是為了保護某種珍稀動植物，而不可以被開發。但是科學家預計，如果兌現不了雙碳的承諾，地球的溫升一旦超過6℃，地球將有一半的物種滅絕。試問我們想要保護的那些珍惜物種，能逃脫嗎？

如果人類現有的儲能技術不能出現重大的突破，就很難實現100%依靠可再生能源供電。其后果幾乎必然是氣候變暖，冰山融化。科學家們預計，地球兩極的冰蓋完全融化之后，海平面將要上升66 m。顯然，如果控制不住碳排放，別說66 m，就是海平面上升6 m，也足以讓我國最富裕的長三角、珠三角都不復存在。

所以，我國的長三角、珠三角都應該被看成是我國的“碳中和”生態保護區。而且這才是最重要的保護區。其他各種保護區的生態紅線，如果與碳中和的保護目標有沖突，都應該給碳中和讓路。具體來說就是，重要的龍頭水庫和抽水蓄能的開發都不應該受各種生態紅線的制約[17]。

當然，我們也可以按照司法程序通過保護區的調整規定，逐一把某個具體的龍頭水庫或者抽水蓄能站點調整出生態紅線。但是，如果要確保我國雙碳目標如期實現，絕對應首先樹立碳中和才是最重要的生態優先的科學理念。從法理上闡明對重要的水能、風能資源的保護，是最重要的生態保護。總之，豐富的水能資源是我國實現雙碳目標的優勢和保障，若不能得到充分開發利用，雙碳目標的實現，只能寄希望于未來不確定的某種科技進步。

3.4 事實證明發展水電最有利于實現碳達峰

落實我國的雙碳目標，沒人公開反對。但是，真要想把雙碳目標落在實處，就必須要重視和發揮水電的作用。按照總書記“十四五嚴控煤炭消費的增長，十五五煤炭消費逐年下降”的指示。顯然在十四五末就必須要實現碳達峰。然而，根據歷史的經驗，若從現在起，我們就能像2009年那樣真心的開始“棄煤電”并盡快啟動水電的大開發，完全有可能在十四五末就實現碳達峰。不僅如此，我們電力的經濟狀況，還要比不退煤好得多。

在2013年的時候，我國煤電裝機僅為7億多kW。近年來，大約增加了近4億kW的煤電裝機。為這4億kW的過剩煤電，需要2萬多億的投資。這2萬億元的過剩煤電投資，其實是沒有任何實際效益的。然而，如要支付這2萬億元的貸款利息(按6%計息)，再加上償還本金4%。我們發電企業每年為過剩的煤電，支付約10%無效成本，最高可達2000億元。平均每年要有1 500億的經濟損失[18]。

假設我們從2013年起就不再新建煤電(不讓煤電的產能過剩)，而用這2萬億投資，建設約2億kW的龍頭水電，不僅我國現有水電的電能質量有極大提高，可以大幅度的增加電網接納新能源的能力。同時，我國的抽水蓄能也能按照最初的發展規劃，2020年裝機達到1億kW左右。

設想一下，如果這樣的話，我們當前的電力經濟效益和安全的保障程度，絕對會比現在好得多。即使我們假定煤電在現有電網中的總發電量不能變，也不過就是相當于讓現存的煤電機組運行小時數由4千多小時提高到6千多小時而已。這在1億多kW抽水蓄能電站的配合下，沒有任何問題。那樣的話，我們的煤電企業每年可減少支出1 500多億元。不僅不會出現當前的生存困境，而且由于煤碳用量的下降與我國嚴控煤炭產能同步，恐怕也不會出現煤炭產量的供不應求。因而，恐怕也不會出現這次嚴重的電荒。

盡管歷史已經不能改變，但是，通過回顧分析，我們完全可以發現，倡導煤電為新能源調峰，對電力行業的危害有多大？今后如果我們繼續無序發展煤電，無疑就是繼續的加劇產能過剩，繼續增加不必要的財務成本，加劇煤電企業和整個電力行業的經營困難。正如發改委能源研究所與美國馬里蘭大學的《中國煤電退役報告》所說，如繼續新建煤電，將增加1.5萬億元的淹沒成本。筆者還認為，這可能也是我國領導人為了實現碳達峰，明確要求“嚴控煤電”以及國家能源局大力推進抽水蓄能建設的一個重要原因。

4 換一個角度看本次電荒

最近發生的電荒，讓大家的認識與2009年的電荒，似乎發生了根本性的轉變。那時候，我們電力界的主要結論是：只要減少對煤電的依賴，就能減少電荒。而這一次，更多的聲音卻變成了“煤電不能少”。似乎是因為煤電少了，才出現了本次電荒。

事實正相反。2011年前后我國的煤炭出現了全行業的嚴重危機。產能過剩，產品賣不出去，國家拿出大量的資金和力量對煤炭行業進行整頓、轉型。全國關閉了大量的小煤窯，安排了約80萬的下崗職工，并且對今后各年度的煤炭產能嚴格進行限制。以避免今后再次出現類似的危機。筆者認為，這本來是非常成功的政策。但是，由于我們電力的轉型發展出現了嚴重的倒退。燃煤發電量不僅沒有隨著新能源的增加而減少，反而逐年增加，且增加的幅度超過新能源的2倍，這必然會造成煤炭產量的供不應求。這一情況，被金融炒家利用后，出現了煤炭價格在幾個月內就翻翻的怪事。以至于造成了這次嚴重的電荒。

總之，本次電荒的原因，分明首先是由于煤電產能嚴重過剩，壓制了可再生能源的發展，造成了我國能源實質上的逆轉型(繼續增排)與我們能源轉型的控煤政策發生了矛盾。導致了供不應求，煤價快速上漲，煤電的成本倒掛。這時候，我們緊急采取措施控制煤價，漲電價和釋放煤炭產能都是解決矛盾的好辦法。但是，絕不應因此得出“煤電還必須要發展，否則今后就避免不了電荒”的錯誤結論[19]。

從社會可持續發展的角度看，任何化石能源都必然會發生周期性的危機。人類從根本上避免能源危機的辦法，就是盡快實現能源轉型，完全依靠可再生能源。此外，可再生能源在轉型初期的一些弱點，也會隨著開發規模的不斷擴大，而逐漸降低。不僅水能的深入開發會隨著庫容系數的增加，其水電的調節作用和能力會不斷的增強。氣候對風、光發電的波動影響，也能依靠不同區域的電網互聯，進行一定程度的跨區域調節。總之，克服和避免電荒的關鍵，是加速向可再生能源轉型。

5 結 語

在電力領域，國際社會對于實現碳中和的主流意見是“退煤棄核”100%的依靠可再生能源供電(并認為這不僅技術上可行，且經濟上最優)。因為只有可再生的能源，才能滿足人類的可持續發展。

我國的資源稟賦，是最有條件實現碳中和的。但國內很多人包括一些能源研究機構(甚至我們水電的同仁)，因為看不清這一點，竟然認為碳中和之后，也必須要保存一定數量的煤電。而用事實和數據澄清這些誤解，是我們當代水電工作者的責任和使命。

本次電荒的出現，非但不是我們嚴控煤炭產能的政策失誤，反而是由于我們的煤電打著為新能源調峰的旗號無序發展的結果，違背了能源轉型的大方向。采取緊急措施之后，應該繼續推進我國能源革命、電力轉型。遵照國家“嚴控煤電”的指示，創造條件，加速抽水蓄能和龍頭水電站的建設，為煤電的逐步退出和新能源發電的大規模入網，提供安全保障。早日實現我國100%由可再生能源供電，兌現減排承諾。