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我国电力发展的前景

我国电力发展的前景
        关于2020年的电力规划,首先应对电力需求、建设规模、电力结构及其可持续发展等问题进行深人的研究。十六大提出的全面建设小康社会和到2020年要使我国国民经济再翻两番这一目标,是我们电力发展规划的依据,也是目标。电力的发展及其供应,要确保全面建设小康社会的顺利进行,要为国民经济翻两番提供电力的可靠保证。关于到2020年的电力电量需求预测及供应的规划工作,是一个复杂的系统工程。例如全面小康社会对于电力的需求分析就涉及到社会各行各业各部门各单位,需要做大量的调查研究,进行地区和国际的比较,及历史资料的分析对比研究工作,并做定性、定量的分析,其工作量是非常大的,需要进一步组织力量进行研究。但是对于2020年或更远的电力长期需求和供应的分析工作,在90年代以来政府部门、研究单位和学校以及一些公司,国内与国际组织都陆续的开展了研究工作,进行了预测分析,并且已取得相当重要的研究成果,留下大量的研究资料。
        根据已有的一些研究成果和资料分析,预计到2020年全国需要的发电量为4.3万亿kWh,相应的装机容量为9.5亿kW左右。这与今后20年GDP平均增长速度为7.2%基本上是相适应的。电力增长速度与国民经济增长速度的关系,根据1980年到2000年的20年的统计,其电力弹性系数约为0.82,也是基本吻合的。而且这一预测值也基本上在以前各种预测值的范围内。
        到2020年全国达到4.3万亿kWh的电量,相当于全国人均占有电量约为2900kWh(按预测2020年全国人口数为14.7亿人),这只比2000年世界人均电量2500kWh略高,相当于美国50年代初,英国60年代初的水平,且比西班牙1982年人均占有电量(3100kWh)还低。而西班牙的用电水平是作为我国电力水平国际比较的参照量之一。
        考虑到预测时期内许多不确定的因素,因此对2020年的发电量预计值,可取在3.8万亿、4.3万亿、4.7万亿kWh的高、中、低3个方案,相应发电装机容量将在8.5亿、9.5亿、10.5亿kW之间,而把4.3万亿kWh的发电量和9.5亿kW的装机容量,作为达到全面小康社会所需要和保证20年内GDP再翻两番的基本方案。
       根据上述预测,今后20年内,中国电力发展的任务将是十分艰巨的。从2000年起到2020年的20年内需要增加装机容量将在6.3亿kW,平均每年要新增装机容量3000多万kW,如再考虑期间还有大量寿命期已到需要更新改造的设备,其建设规模将更为巨大。如何保证中国电力的可持续发展将是一个非常重要与迫切问题,我们必须从现在开始对其能源供应、电源结构、电网结构技术进步、环境保护等进行全面研究。
 关于电力可持续发展的展望
        实现电力可持续发展,目的在于扩大可靠的和能支付得起的电力供应,同时减少负面的健康与环境影响,重点在于优化电源结构、扩大供应范围、激励提高效率、加速再生能源的利用。推广先进技术的应用等方面。
       我国的电力结构将包括电源结构、电网结构、电力的产业结构和电力技术结构。而电源结构则更大程度决定于能源结构,电网结构决定于电源布局与负荷分布,产业结构则决定于企业发展战略,技术结构则随科技进步、装备水平等而变动。
目前,从总体上说,我国平均的电力供应水平低,到1999年我国人均发电量979kWh,只为世界平均水平2479kWh的39%,为OECD发达国家8348kWh的12%;我国民用电比例更低,2000年我国人均生活用电为132kWh,只占总消费电量的13.7%,而发达国家达30%以上,按此推算,则相差近20倍;从电力占终端能源消费比例来看,1999年我国占10.9%,而OECD国家为19.2%,相差近1倍。从上述人均占有电量,人均生活电量和电力占终端能源消费比例3个指标,可以明显看出我国电气化处于较低水平。而电力是人类社会可持续发展的桥梁,电气化水平低也就意味着社会总体的能源转换效率低,也是造成森林砍伐、水土流失,生态破坏的重要原因之一。因此,为实现人类社会的可持续发展,加快电力的发展,提高电气化程度是一个重要的途径。
而在发展电力的同时,必须重视电力自身的可持续发展。为此,要重视电力自身结构的调整。目前我国电力自身结构中突出的问题:
①电源与电网相比较而言,电网相对落后于电源的建设,电网结构薄弱损耗大。
②在电源结构中,水电及新能源发电比重较低,水电开发程度低,到2000年水电容量开发率为20%,电量开发率仅12%,远低于世界平均水电开发率20%;核电和新能源比重极小,特别是核电到2000年仅为210万kW,仅为总装机容量的0.66%,电量的1.2%,而世界平均占到16%左右,从能源投人量来看,中国核能投人只占电源的1.3%,而世界平均水平为20.2%(1999年)。
③发电设备技术结构不合理,调峰能力弱;技术经济指标差。在火电机组中,燃气轮机比例低,3亿kW多的机组中,燃机只有70。多万kW,燃机最大机组只有E级水平、单机17万kW。在电力能源结构中,1999年天然气只占0.4%,而世界平均水平为18.8%(1999年);我国煤电的比重大,且机组技术装备水平较低,特别是超临界大机组,我国到2001年底只有780万kW,约占电力工业宏观管理火电机组容量的3%,加上在建容量也不到5%,而日本、俄罗斯等国超临界大机组比重大,如日本占到60%左右。至于调峰能力弱,主要由于火电机组的调节性能差,燃气轮机容量少,特别是抽水蓄能机组比例低。我国2000年统计抽水蓄能电站容量只有550万kW,占全国机组容量的1.8%,而世界平均水平达到3%左右。以上这些问题,都需要在今后20年内,根据我国能源结构及分布特点,要予以调整,并要按实现电力可持续发展目标做好相应的规划工作。
2020年我国电源结构规划设想
       根据我国能源结构的状况,我国电源结构在相当长的时期内,直到2020年都将以煤电为主,这是难以改变的。但为了努力减少电力对大气的CO2排放及,必须要尽可能降低煤电的比例,尽可能的早开发、多开发水电,并尽快增加核电、天然气及可再生新能源发电的比例。根据世界电力发展规律并结合中国的资源和技术供应情况,对2020年的电源结构的规划设想是:在9.5亿kW中,煤电为6亿kW,占63%(电量3万亿kWh,占4.3万亿kWh的70%);水电2亿kW,占21.1%(电量为7000亿kWh,占16%);另有抽水蓄能电站2500万W,占2.6%;核电4000万kW,占4.2%(电量2600亿kWh,占6%);气电7000万kW,占7.3%(电量3000亿kWh,占7%);新能源1500万kW,占1.5%(电量400亿kWh,占1%)。
(1)、煤电发展。
        到2020年约为6亿kW,占总装机9.5亿kW的63.1%,发电址3亿kWh,占总电量的70%,比2000年火电装机的74.4%和电量的81%下降11个百分点,平均每年下降0.5个百分点;相应的发电量约3亿kWh需耗原煤约14亿t,占2020年原煤预计产旦20~22亿t的64%~70%左右。
        这种电源结构是由我国的能源结构决定的。在世界化石燃料中,随着经济技术的发展以及工业化和城市化的进程,其结构不断发生变化,其中煤炭比重在下降,油气比重在上升,世界平均从50年代初的煤占60%下降到90年代的初的30%,到1998年世界第一次出现全球天然气消耗占能源的比例超过了煤炭的比皿,到1999年煤下降到24.95%,而气上升到26%。但我国却不然,我国在化石燃料资源中,气的比重比世界平均水平低得多,因此我国能源一直以煤为基础,煤在能源中的比重一直踞高难下,1949年我国煤炭在能源中的比例为100%,随后逐年下降,但速度缓慢,到1990年煤仍占76.2%,直到2000年仍为67%,比世界平均水平高出40多个百分点。根据初步分析,即使到2020年,我国煤在能源中的比重也在55%以上,而煤主要用于发电,因此在2020年煤电在全部发电量中占70%的预计也是难以再有大幅度下降的。
       由于煤电的比重大,所以在进行电源规划时,特别是进行燃媒电站规划时,必须同时做好煤炭发展和运输的规划,将煤、电、运和环境保护的规划统一起来。协调发展。为了减轻电煤对运输的压力,因此要高度重视煤炭基地的煤电联合开发和外送电网的建设。特别是山西、陕西、宁夏、内蒙、贵州、东四盟等煤电基地的开发,要努力实现开发体制上的创新。这几个煤电基地可装机容量在1.5亿kW以上,如山西煤藏丰富,1997年的保有储量是2600多亿t,占全国的1/4,根据其水量可建2000万kW以上,蒙西根据其水量,规划可建6000万kW,东四盟可建2500万kW,陕北基地可建1000万kW,宁夏1000万kW,贵州规划3000万kW等等。煤电基地的电站建设规模,主要受水的制约,因此,我们要大力发展空冷机组,以节约电厂用水,现在我们已掌握20万kW空冷机组的制造技术,30万kW的空冷机组正准备实施,60万kW的空冷机组要尽快掌握,并在煤电基地推广应用。
       在大规模的燃煤发电站建设中,一定要高度重视技术装备的科技进步,要积极推广高效、经济、清洁、可靠并具有较好调节性能的装备的应用。要积极推广使用超临界和超超临界的发电设备,首先要在东部沿海的港口、路口电厂中推广应用,并要努力加快发电设备制造供应上的国产化、本地化。使发电热效率由目前一般亚临界机组的37%左右提高到45%左右,并要使火电设备的调峰能力达到50%以上,此外要高度重视燃煤电厂的环保问题与清洁燃烧。我国现有火电厂的单位发电量的CO2、SO2、NO2,的排放量明显高于发达国家,据有关统计资料表明,我国火电厂每发1kWh电的SO2排放比日本高出6.678,NO2高3.82g,CO2高0.93g。这涉及到发电热效率和脱硫、除氮等电力环保以及煤的清
        洁燃烧等技术装备的推广应用问题。目前我国火电厂中装有脱硫设备的只有500多万kW,不到火电容量的2%,而发达国家的火电厂一般都装有脱硫装置,因此今后必须严格按国家规定,对含硫量超逐步推广循环流化床(CFBC)和整体煤气化联合循环(IGCC)等清洁煤燃烧技术,这对于我国大规模建设燃煤电厂来说更为迫切。因此必须抓紧“十·五”期间的白马30万kW的CFBC和山东烟台的30~40万kW的IGCC的示范工程试点,尽快总结经验,并实施国产化。
上述高效、清洁、节水、经济的电力技术装备的国产化和充足的供应,这是实现我国电力的可持续发展和保障电力的可靠经济供应的基础与前提。
(2)水电发展。
        到2020年水电要达到2亿kw,占总装机容量的21.1%,电盘7000亿kWh,占总电量的16%;抽水蓄能电站装机达到2500万kW,占到总装机容量的2.6%,比2000年装机比重的24.9%下降了1个百分点,电量比重的17.8%下降1.8个百分点。但水电开发率已由2000年装机开发率的21%提高到2020的53%,电量开发率相当由12.6%提高到36%,都超过目前世界平均水平。
       我国水电开发速度比较慢,从1910年开始,经过90多年的开发,到2000年水电开发率只有12.6%,只为世界平均水平的一半多一点,因此优先并加快开发水电,仍然是我国电力发展的基本方针,也是西部开发、西电东送的主要内容。争取在20年内将中部水电基本开发完,西部的大型水电也得到较大程度的开发,即到2020年东部地区、中部的湘西、长江中游、红水河以及西部的乌江、澜抢江中下游和金沙江下游段、黄河上游基本开发完毕,容量在1.2亿kW左右,其中包括如红水河的龙滩、大藤峡,乌江的构皮滩、彭水,清江的水布娅,沉水的三板溪、金沙江的溪洛渡、向家坝,大渡河的瀑布沟,雅碧江的锦屏一、二级,澜沧江的小湾、糯扎渡、景洪,黄河上游的公伯峡、拉西瓦、黑山峡以及乌东德、白鹤滩、独松等等,另外还有一批中型水电站将在20多年内建成。
       另外为了适应系统调峰要求,我们还要建设相当规模的抽水蓄能电站。比照世界平均抽水蓄能电站占总容量的测算,我国抽水蓄能电站到2020年应达到。2500万kW以上。这就要求20年内建设抽水蓄能机组约2000万kW,约需上百台的20万kW级的抽水蓄能机组,因此水头在200.左右,20万kW级大型蓄能机组成套设备要抓紧研究并实现国产化。
(3)核电发展。
      到2020年,规划核电容量约为4000万kW,占总装机的4.2%,发电量的6%,比2000年1.2%上升约5个百分点,使电源结构有所改善。
      我国核电起步不晚,发展缓慢。2000年只有210万kW,到2002年末为370万kW,加上现在在建规模也只有870万kW。在“十·五”期间内计划开工600~800万kW规模的核电,已过去2年,至今一个也没有批准开工。
       然而,核电是一个“安全、可靠、高效、经济、清洁”的电力,是实施电力可持续发展战略的重要方面。这也是全世界438座核电站运行近一万堆年的实践所证明了的。核能是目前世界电力技术发展水平下,技术上成熟、可以大规模用以替代矿物燃料电站。
      并能有效地作为减少向大气排放CO2的根本措施。我国政府已承诺了控制的CO2排放的“京都协定书”,因此今后20年内必须高度重视我国核电的发展。特别在沿海能源短缺、环境容量有限的地方,更应积极加速核电发展。现在我们,己选核电厂址在4000万kW左右,从现在开始抓紧到2020年使我国核电达到4000万kW是有可能的,但任务十分艰巨。而在进人21世纪后的世界核电复年兴的浪潮,应当是一个有力的促进。
      首先是要在思想认识上,上下左右要统一。同时要加快核电成套设备的国产化和设计自主化的步伐,使核电设备制造尽快实现国产化和本土化,以大大降低核电造价,并确保安全可靠性,提高运行的负荷因子,大幅度降低核电上网电价,使之具有与煤电同等的竞争力。这是完全可以做到的,现在的广东岭澳电厂和秦山二期60万kW核电我们看到了希望。
       在2020年以内建设的4000万kW核电站,在技术路线上建议原则上仍坚持以原定的100万级压水堆的路线,并充分吸取国际上的技术进步和改造的经验。具体堆型可在明确安全、经济及国产化率的条件下,通过国际标准来确定,并用以批量建设100万级核电站。这是充分发挥现有核电制造能力和建设、管理方面的经验,尽快实现核电设备供应和建设、管理上的国产化的重要条件之一,是使我国核电”既安全,又经济”的可行路线。与此同时,还要在核电技术上加强开发研究,跟踪国际的先进技术,努力发展有自主知识产权的新一代堆型的核电,争取在20年内建设示范堆型,为20年后批量过渡到新一代堆型做好技术供应的准备。
(4)气电发展。
      规划到2020年燃气发电的容量达7000万kW,占总装机容量的7.3%,电量约3000亿kWh,占总电量的7%。这将使20年内燃气轮机组的比重提高6个百分点多,使电源结构得到一定程度的改善。
       由于我国天然气资源相对贫乏,再加燃气轮机制造技术落后,所以在世界各国燃气轮机快速发展,在电力比例中很快上升时,我国仍处于很低水平。随着我国“西部开发”“西气东输”及海洋气和进口天然气的计划的启动,在“十·五”期间,国家计划安排建设10个电站23台燃气轮机联合循环机组,约800万kW,并拟打捆招标,实现技术转让,引进国外先进的F型35万KW级的燃气联合循环机组的制造技术,这可为今后我国气电的发展打下基础。
      根据石化部门规划,到2020年全国天然气用量约2000亿澎,其中进口约600亿矽。根据建设部的能源密度最大的能贵,核电是预测到2020年全国天然气用于民用的约937亿m3,即约1000多亿m3可用于工业与发电,先初步按800亿m3用于发电能源系统,即其中700亿m3用于常规发电,100亿m3用于分布式发电系统,一共约可建7000万kW左右的电站。
      燃气轮机能否很快发展、达到预期的目标,关键在于天然气和燃气轮机设备供应的保证与天然气价格问题。我们规划中希望天然气发电比重的进一步提高,这也是电力可持续发展的迫切要求。但同时也要理顺能源价格体系,‘使天然气发电能与其他煤电、核电等电力相比具有一定的竞争力,使气电成为可支付得起的电力,这同样也是电力可持续发展的目标。
(5)新能源发电。
       规划到2020年达到1500万kW,占总装机的1.5%,发电量400亿kWh,占1%。新能源发电主要包括风力发电、潮汐发电和太阳能发电,也包括地热发电和垃圾、生物质能发电等。
      人类保护环境的较好出路是大力发展再生能源的利用,而再生能源利用的最好形式是通过发电系统,将新能源转化为电能。20世纪80年代以来,新能源发电是发展速度最快的一个新领域,虽然目前新能源只占总能源的2%左右,犹如一百年前的石油工业也只占商品能源的2%(1912年)。在新能源发电中,近20年内重点抓好风力发电。我国风力发电1986年起步,到1990年为0.41万kW,2000年为34.7万kW.10年间平均每年递增55%,其发展速度是很快的。从2000--2020年,按年增20%左右来安排,则到2020年风力发电可达1500万kW左右。
       风电场的发展,关键在于风电设备国产化和规模化,增大单机容量到2000kW左右,形成规模经济,从而将风电场造价降下来。目前国内正在生产600kW和660kW的风机,同时正在引进生产1300kW的风机。正如欧洲的风机由20世纪70年代的100kW提高到现在的2000kW,风力发电成本由1970年的16美分/(kWh)下降到1999年的6美分/(kWh).再加政府政策的支持,风力发电有可能成为具有一定竞争力的电能。
      其他新能源发电是太阳能发电,目前和今后20年内主要用于解决边远无电地区居民的供电。我国光伏电池产量和安装容址仅为世界的1%左右,我国目前初步统计太阳能单晶硅电池和非晶硅电池产旦在5MW,而世界光伏电池装机容量已达1500MW,光伏电他的能源转换效率已达16%~17%,且其造价和电价也大幅度降低。我国“十·五”规划高效晶硅太阳电池工业化生产达到年30MW的生产能力,发电容量达到5.3万kW;并规划开发5座3~5MW的屋顶并网发电系统和2座10~20MW的大型并网系统电站;以及开发薄膜太阳电池生产技术,建立0.5MW的实验生产线。这些都预示着到2020年我国太阳能电池发电会有一个大的发展,对于解决边远无电地区的电网所未及的用电问题,将会起重要作用。
      关于地热发电,我国已探明地热可用于发电的为150万kW(现已开发3.2万kW),“十·五”规划中,要建立KW级高温地热发电示范工程以及促进热泵技术的开发及产业化,以进一步充分用好地热资源。
      关于海洋能源我国也有很丰富的资源。据统计为4.6亿kW,其中潮汐能1.1亿kW(技术可开发2000多kW),温差、波浪和潮能等约2.4亿kW(技术可开发约为1.6亿kW)。现在我国潮汐发电装机已有1.1万kW,十五期间拟开发万千瓦级潮汐电站示范工程,并完成波浪发电示范装置。海洋能的使用也有广阔前景,特别对解决海岛地区的供电供水等具有重要意义。
     生物质能潜力巨大。据农业部评估,我国生物质能资源约为7亿t标煤。沼气等生物质能气化发电,十五期间拟建立3~5MW级的发电示范工程;生物质液体燃料技术,也拟在十五期间建立规模为100t/年的液体燃料示范工程;此外还有城市垃圾焚烧发电等。使多种生物质资源得到充分利用,既可减少对环境的污染,又可增加能源的供应,是电力可持续发展战略中的重要一环,预计在今后20年内都会得到很快的发展,并成为电力供应的补充。
 

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