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，而屬于中國的這場能源革命的序幕早在幾十年前便已徐徐展開。
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(xù)奮斗的勝利果實，也是中國制造從無到有、由苦及甜的真實寫照。這一張張亮眼的成績單表明，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總理，幾次召集有關人員開會，反復告誡大家：“長江出亂子，不是一個人的事，不是你的事，也不是我的事，是整個國家、整個黨的事?！笔恰耙d入黨史的問題”，“我對這個問題是戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢，如臨深淵，如履薄冰”。
讓周總理如此關注的正是剛剛開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，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，全國水電裝機容量只有36萬千瓦，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，想要上馬葛洲壩工程，將長江水截流，不外乎“天方夜譚”。
這個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、三門峽、映秀灣和新安江五個樞紐工程量的總和。兩臺17萬千瓦發(fā)電機設備零件，重則幾千噸，工廠都見所未見、聞所未聞。葛洲壩的設計，光原圖就畫了1.3萬多張，藍圖200萬張，圖紙有100噸重。參與建設的大學生，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271.5萬千瓦，實現(xiàn)了我國大江大河大電站大機組的設計制造和運營。當年的人們也許無法想象，這個曾經(jīng)的“長江巨無霸”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70萬千瓦的發(fā)電機組，設備還需進口。1996年年初，中國工程院專家提出關鍵技術“引進、消化、吸收”的路線，以三峽工程為契機，由簡單的設備購買向引進核心技術轉變。
三峽集團原副總工程師、機電總工程師程永權介紹，通過這樣一條技術路線，國內廠家承讓技術并且分包生產(chǎn)，國家學會了70萬千瓦整套設計制造技術，在三峽右岸、地下電站建設中實現(xiàn)了70萬千瓦設備的國產(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百萬千瓦級水輪發(fā)電機組，實現(xiàn)了我國高端裝備制造的重大突破。
在程永權看來，白鶴灘水電站標志著中國水電已處于世界領先水平，“從金沙江下游到長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(jié)約了9000萬噸標準煤。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，我國的核電技術也走過一段漫長的“自主路”。
上世紀60年代，我國的核工業(yè)者們在西方的技術封鎖下，接連研制成功原子彈、氫彈。同樣是在1970年，周恩來總理指出：“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)合向國務院提出了“建設30萬千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題的中央專門委員會會議上通過。
18年后，這座由我國自行設計建造的秦山30萬千瓦核電站并網(wǎng)成功，實現(xiàn)了中國內地核電零的突破。1994年，引進國外技術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，甚至每一個零配件都要依賴進口。
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，標志著中國打破了國外核電技術壟斷，正式進入核電技術先進國家行列。
中國核電工程有限公司顧問劉巍表示，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30萬千瓦自主化時，就不斷在深化和探索核電自主化的道路，一直到現(xiàn)在的百萬千瓦級核電技術。
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現(xiàn)起到重要的支撐作用?！彼f，一方面，核電非常穩(wěn)定，可保證18個月周期內滿負荷發(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，自日本福島核事故以來，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，比如不會在斷裂帶、海嘯易發(fā)區(qū)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等，形成全方位的最高等級安全保障。”王鑫說，“我相信未來中國的能源結構是多元的，但是它需要有壓艙石來保證電網(wǎng)的穩(wěn)定，核電必將在這個過程中起到關鍵作用?！?/p>
光伏、風電、特高壓
近年來，在綠色能源的舞臺上，不僅有水電、核電等傳統(tǒng)“老大哥”的身影，更有“后浪”在奮起直追，比如光伏和風電。
中國光伏行業(yè)協(xié)會副秘書長劉譯陽表示，我國的光伏產(chǎn)業(yè)已走上高質量快速發(fā)展之路。從2014年開始，我國已經(jīng)42次打破了實驗室的光電轉換效率紀錄，今年就打破世界紀錄11次，“我們有著全球最多的發(fā)明和使用專利，量產(chǎn)的光伏電池轉換效率已經(jīng)突破了23%，而2005年這個效率只有10%”。
據(jù)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(jù)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99%。在應用層面，中國連續(xù)8年新增光伏裝機世界第一，過去十年間，光伏電價下降超過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元人民幣的價格也創(chuàng)造了我國最低的光伏電價紀錄?！眲⒆g陽說，“光伏發(fā)電成本的下降不僅意味著我們可以用上便宜的能源，也意味著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電場，我國首臺10兆瓦、亞洲單機容量最大的海上風電機組成功并網(wǎng)發(fā)電，刷新了我國海上風電機組單機容量的新紀錄。
東方電氣風電股份有限公司副總經(jīng)理劉世洪介紹，東方電氣從2004年開始進入風電領域，經(jīng)過10多年的發(fā)展，目前已提供陸上、海上風機超過1.3萬余臺。“在水電領域我們已經(jīng)走到世界前列，但在風電，特別是海峽風電領域，我們跟國外還有一定的差距，所以這個10兆瓦海上風電機組就是我們打造海上風電大國重器的成果”。
他告訴記者，我們國家海上風電資源非常豐富，有1.8萬公里的海洋線，海上可開發(fā)的風電資源能達到7.5億千瓦。在10兆瓦機組并網(wǎng)以來，運行性能良好，創(chuàng)下了單周發(fā)電172萬度的優(yōu)異成績，目前已經(jīng)在福建海域批量投入運用，今年在此基礎上，東方電氣又著手開發(fā)了13兆瓦的海上風電機組，可將發(fā)電量進一步提高25%以上。
有人問，中國的水電、風電、光伏等發(fā)電區(qū)域很多都距離用電中心較遠，清潔能源所在區(qū)與電力消費負荷區(qū)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(qū)域？
劉東升是兵器裝備集團首席科技專家、保變電氣技術負責人、特高壓變壓器首席專家，他所從事的特高壓領域便是實現(xiàn)電力遠距離輸送的關鍵技術。
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，可遠距離、大規(guī)模輸送電力，被稱為電力的高速公路，“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。實現(xiàn)能源革命，離不開特高壓”。
2020年建成投運的青海-河南正負800千伏工程，便是世界上首條專門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(qū)。
國務院發(fā)展研究中心世界發(fā)展研究所研究員丁一凡說，過去沒有特高壓傳輸技術之前，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、物力和時間成本。中國特殊的地域特點要求我們必須要掌握特高壓技術。
劉東升表示，特高壓可以說是中國的獨創(chuàng)技術，是世界上最先進的輸電技術，目前中國的特高壓技術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，在促進全球能源互聯(lián)互通以及全球清潔能源革命中，特高壓也會發(fā)揮關鍵作用。
雙碳、機遇、挑戰(zhàn)
雖然我國的清潔能源在過去的幾十年間經(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，便是對清潔能源的進一步開發(fā)利用。
劉譯陽表示，很多人聽到碳達峰、碳中和，就認為我們要少開燈、少用能、少用車，要節(jié)衣縮食，其實不然。“剛剛結束的中央經(jīng)濟工作會議中指出，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)造條件盡早實現(xiàn)能耗‘雙控’向碳排放總量和強度‘雙控’轉變?！彼忉?，“這也就是說，如果是風能、光伏、水電核電等零排放的清潔能源，我們用得越多越好”。
但從另一角度來看，目前我國的清潔能源還沒有達到最大程度的開發(fā)利用，能否滿足社會需求還要劃上一個問號。
他進一步解釋道，在《關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》里面指出“到2060年，非化石能源消費比重要達到80%以上”，而目前這個比例只有16%。意味著未來40年，我們的電力系統(tǒng)，我們的能源系統(tǒng)要進行重構。
“以光伏行業(yè)為例，我們國家有261萬平方公里的荒漠化土地，按照現(xiàn)有的發(fā)電效率，拿出里面3%-5%來建光伏電站，它發(fā)的電就足以夠我們全年使用，更不要說我們的轉換效率還在不斷提升?！彼f，“去年我國的風電光伏發(fā)電量大概占全社會用電量的11.5%，跟英國40%的比例相比，我們還有很大的發(fā)展空間?！?/p>
王鑫也認為，目前我國的核電裝機容量相對偏低，2020年統(tǒng)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，美國這個比例占到40%，法國占到將近70%。
對此，復旦大學特聘教授、重慶市原市長黃奇帆分析，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、風力等清潔能源裝置，如果按每一千瓦5000元便需要60萬億元的投資。
在消費端，各種終端用電用能設施更新改造，比如電動車、智能環(huán)保建筑以及儲能技術、儲能電池的投入，至少需要40萬億元的投資需求，再加上遠距離輸配電的特高壓和智能電網(wǎng)設施等投資，就會達到150萬億元。
“對此要鼓勵有條件的地區(qū)發(fā)揮自身優(yōu)勢，通過破鏈、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，我相信在這個過程中中國將出現(xiàn)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。
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