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      風、光、水互補開發具有哪些重要意義?“碳中和“與風光水關系

      來源:原創  時間:2022-07-19  點擊:253
      以水電開發為先導,通過風、光、水互補開發,將水電基地建設成清潔可再生能源基地,加快實現電力清潔化、能源電力化,是實現我國能源綠色高效發展和“碳中和”的必由之路。

        我國“十四五”開啟了新發展階段,充分發揮我國風、光、水電力全產業鏈世界領先的優勢,充分利用風能、太陽能、水能發電及其在資源、電力、投資等方面的互補性,以水電開發為先導,通過風、光、水互補開發,將水電基地建設成清潔可再生能源基地,加快實現電力清潔化、能源電力化,是實現我國能源綠色高效發展和“碳中和”的必由之路。


        一、中國的“碳中和”之路是能源電力化

        我國電力清潔化發展所需的風能、太陽能、水能等可再生能源的資源量是足夠的,通過風、光、水互補開發和“西電東送”的成本也是有競爭性的,可以充分發揮市場資源配置當中的決定性作用,加快實現電力清潔化。從經濟性考慮,水電在提完折舊和還完貸款之后,經營成本只有0.05 元 /(kW·h)左右,隨著風電和光電價格的進一步降低,清潔電力的成本越來越低。暢銷書《第三次工業革命》《零邊際成本社會》和《零碳社會》的作者杰里米 ? 里夫金在他的書里也預測:“一旦設施和相關技術建成并投入運行,開發太陽能、風能以及其他可再生能源的邊際成本趨近于零”[4]。我國在流域水電梯級開發、西電東送等基礎設施和物聯網、5G 等技術方面國際領先,這為可再生清潔能源發展走向邊際成本趨零的時代奠定了基礎,使能源電力化成為大勢所趨。


        能源電力化是我國實現“碳中和”的必由之路。從圖1可以看出,2018 年我國 89% 的 CO2 排放集中在發電供熱、工業和交通三大行業,美國、歐洲、日本等也主要集中在這三大行業,占比為 77.12% ~ 85.3%。


        我國在發電供熱領域,2021 ~ 2030 年力爭實現增量電力清潔化,2031 ~ 2050 年實現清潔電力替代化石電力。利用廉價的清潔電力電解水生產綠氫,形成綠色能源。在工業領域,2017 年電氣化率僅為 27%,通過鋼鐵行業從高爐轉向電爐,水泥生產逐漸使用綠氫和生物質能源等替代燃料,預計 2050年工業電氣化率可達到 52%。在交通領域,依托我國電動汽車的產業和技術優勢,加速實現交通電氣化。因此,通過電力清潔化和能源電力化,預計到 2050 年我國 CO2 排放量可減少 80% 以上,基本實現“碳中和”。


      2018 年部分國家和地區二氧化碳排放量對比

      圖 1 2018 年部分國家和地區二氧化碳排放量對比


        二、風、光、水互補開發具有重要意義

        我國《“十四五”規劃和 2035 遠景目標綱要》提出建設金沙江上下游、雅礱江流域、黃河上游等清潔能源基地,并出臺“電力源網荷儲一體化和多能互補發展”的指導意見,提出以先進技術突破和體制機制創新為支撐,構建以新能源為主體的新型電力系統,因此,充分利用我國風、光、水在資源、電力、投資上的互補性,努力突破風、光、水能互補開發的技術“瓶頸”,將促進清潔可再生能源高質量發展,加快實現“碳達峰”“碳中和”。


        我國風電、光電、水電等各行業全產業鏈世界領先,開發規模均居世界第一。在水資源綜合利用領域,我國形成了“自然—社會”二元水循環理論,以及水電“流域、梯級、滾動、綜合”開發的廣泛實踐,流域水電基地基本形成,“西電東送”的特高壓電網已經形成。然而,依托正在建設的流域水電基地,基于流域內風、光、水能資源和變化規律,優化開發風電、光電、水電,形成一組優質電源是我國電力清潔化發展的必然選擇。


        依托青藏高原獨特的自然環境,通過風、光、水互補開發,加快實現電力清潔化,對于貫徹新發展理念,以流域水循環推動雙循環,構建流域新發展格局,實現高質量發展具有重要意義。


        一是建設“亞洲水塔”形成水資源綜合利用體系。經初步估算,黃河上游、大渡河、雅礱江、金沙江、瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等主要流域,在風、光、水能互補開發完成后,形成了約 1000 億 m3 的“龍頭水庫”,這是最大規模的青藏高原水資源綜合開發工程體系建設,給“亞洲水塔”裝上“開關”調節徑流的豐枯變化,優化水資源配置,滿足生產、生活、生態對水資源的綜合需求,興利除害,形成“我在江之頭,君在江之尾,共飲一江水”的命運共同體,惠及我國及下游國家約 30 億人口。


        二是助力青藏高原生態屏障建設。實踐和研究表明,風電、光電裝置會提高地表粗糙度,降低風速,增強空氣的匯聚而形成上升氣流,提高降水,促進植被生長,降低地面反射率 [6]。因此,風電、光電具有遮陰、降低風速、減少水分蒸發等作用,有利于生態修復。高原濕地保護與修復方略——建設低壩有利于快速修復濕地 [7],水庫具有“冷湖效應”、濕地作用,能夠增加周邊的濕度和降水,改善陸生環境,而且,在青藏高原梯級水電站形成的“河—湖”系統,可改善水生生境,并順應了河流自然階梯化過程,起到了與黃土高原“淤地壩”“梯田”保持水土和穩定山體的類似作用。例如 :雅礱江二灘水電站建成 20 年,使植被稀疏的干熱河谷變成國家級森林公園,附近的攀枝花市也變成了熱帶水果王國。


        三是加快實現“碳達峰”“碳中和”。我國流域水電基地基本形成,短、平、快建設風電、光電“插接”到水電基地,就形成了風、光、水能互補的清潔能源基地,充分發揮有為政府和高效市場優勢,利用電網將清潔電力送到千家萬戶。同時,通過“西電東送”,市場化構建起黃河、長江流域上下游生態補償機制,實現生態建設的產業化和產業發展的生態化。因此,加快推動風、光、水能互補開發,可以筑牢水資源、生態、能源安全底線。


        我國實現“碳中和”從資源到技術并無多少懸念,關鍵是實現風、光、水互補開發的體制機制創新。我國發展風、光、水互補開發具有天時、地利、人和的優勢。新時代、新能源、新動能是我國可再生能源發展的動力之源 ;青藏高原是可再生能源發展的“風光水寶地”,是風、光、水互補開發的大舞臺;以水電為先導,統一開發主體、統一規劃、統一開發、統一市場,加快實現電力清潔化、能源電力化。


        人類利用自然界所提供的能源資源,從薪柴時代,到煤炭時代,再到油氣時代,最終走向清潔能源的新時代。人類社會也從原始文明到農業文明,再到工業文明,最終走向人與自然和諧共生的生態文明。人類每一次主要能源的改變,都推動著社會發生深刻變革。中華文明從大禹治水開始,興水利除水患,就是經濟社會發展永恒的主題,“水利興則天下興”,孕育了“天人合一”的人與自然和諧共生的生態文明思想基礎。今天,我們利用青藏高原的地理優勢,風、光、水的技術優勢,社會主義的制度優勢,通過風、光、水互補開發,將助力我國加快走向生態文明的新時代。


        三、結論

        本文以雅礱江水電基地風、光、水能互補開發研究為基礎,論證了以水電開發為先導,風、光、水電力互補開發實現我國“碳中和”之路的可行性和必然性。依托流域水電開發構建起環繞在青藏高原邊緣的生態屏障,實現生態優先、綠色發展,保障水、糧食、能源和生態安全,為加快實現習近平總書記提出的“以產業生態化和生態產業化為主體的生態經濟體系”建設奠定堅實的物質基礎。主要結論如下 :


        (1)風能、太陽能、水能均是清潔可再生能源,以人類目前的能源獲取途徑,要實現“碳中和”目標,必須大力發展風能、太陽能、水能資源。

        (2)國內外大量的研究表明,推動社會能源使用向電力化轉變是實現“碳中和”的重要內容和努力方向。

        (3)風、光、水能大規?;パa開發與我國倡導的“生態優先、綠色發展”的理念高度契合。

        (4)我國風能、太陽能、水能資源極其豐富,并且在時間和空間分布上具有很好的互補性,資源優勢得天獨厚。加之我國多年來在電力生產、輸送、使用方面積累了大量的人才和技術優勢,以水電為先導帶動風、光、水互補開發,可以快速實現電力生產的清潔化、生態化、低成本化,再用廉價的電力推動能源電力化,從而加速實現碳中和。(作者:楊永江,王立濤,孫卓)



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