超级中国第四集（中国超级工程再次获得世界第一！） 2021年6月28日，中国的超级工程再次获得了一项世界第一。位于四川的白鹤滩水电站，百万千瓦水电机组投产发电，这是世界上单机容量最大的水电机组。 你可能对百万千瓦这个数字没什么概念，这个百万千瓦指的是水电机组的容量。咱们平时说的1度电，就是1kW·h（千瓦时）。那么一台这样百万千瓦的水电机组满功率运行一个小时所发的电，就是100万kW·h（千瓦时），也就是100万度电。 白鹤滩百万千瓦水电机组的巨型叶轮 这样高的水电单机功率在全世界可谓绝无仅有，堪称世界第一 水电 中国水电在世界排名多少？ 其实中国水电工程领跑全世界已经不是什么新鲜事了。2009年全面竣工的三峡工程装有32座70万千瓦的水电机组，总容量达到2240W千瓦，至今无人能敌。 全世界十大水电工程，中国占了4个。如果等到今天的主角白鹤滩水电站完全建成，这个数字就将变为5。白鹤滩规划建造16台百万水电机组，届时将成为仅次于三峡的世界第二大水电工程。 为什么只有中国会如此积极建造水电工程？ 那么你可能就问了，为什么世界上只有中国这么积极地建造水利枢纽工程。 那么我先问你一个问题，你知道全世界河流资源最丰富的国家是哪个吗？ 没错，就是中国。 中国无论是河流数量还是流域面积都是世界首屈一指。在中国，流域面积在一百平方公里以上的河流超过了5000条，流域面积在一千平方公里以上的超过有1500条。如此巨大的河流资源为我们的河运和灌溉提供了便利，但也大幅增加洪涝灾害的风险。 而另一方面，能源，特别是电力，是关系到国计民生的重要支撑。国家和社会的发展促使我国的用电需求连年保持增长。 在这种大环境下，水利水电工程既能充分利用我国河流资源优势，将河水的动能和势能转换为电能；又能蓄水泄洪，降低洪涝风险。就显得非常重要了。 用水电能省多少钱？ 水电的另外一个优势是，运营成本相对低廉。我们知道，火力发电的主要成本来自于煤炭，现在我国先进的煤电机组每发一度电，需要消耗300g左右的标准煤。 咱们就以，即将完全建成的白鹤滩水电站为例，16台100万千瓦水电机组全功率发电一个小时，那就是1600万度。如果这些电由火力发电来发，则需要消耗大约4800吨标准煤。 4800吨，这个数字好像也没什么感觉，咱们换算成钱，就明白了。 根据北极星电力网的数据，2021年6月份，进口煤炭折算成标准煤后的价格达到了人民币921元每吨，如果再考虑各地的浮动，很多火电厂用煤成本已经超过1000元每吨。 这么算的话，4800吨标准煤就是480万人民币，而这么大的一笔成本，只够发一个小时的电而已！ 那么，如果是一个天，一个月，或者一年呢？成本绝对是个天文数字。而水电则不需要这一块成本，水电的运营成本只有火电的1/10到1/15。 以官方估算，白鹤滩水电全部建成后，每年预计可节约1968W吨标准煤，屏幕前的你可以自己估算一下这是多少钱~ 火电撑起了全国电力的大头，背后则是巨额的燃煤成本 更重要的其实是水电的环保性。 我们知道12公斤纯碳在空气中完全燃烧，将生成44公斤二氧化碳。 固定碳是煤的主要成分，如果再考虑到煤所包含的灰分，水分，挥发分等组分，刚才说的每年节约1968W吨标准煤，同时将意味着减排5100W吨左右的二氧化碳，17万吨二氧化硫、15万吨氮氧化物。 白鹤滩水电站 这个数字对于我国的环保事业太可观了，中国的目标是在2030年碳达峰，2060年碳中和，而这其中，使用水电等清洁能源逐步替代火电就是重要路径之一。 水电的独门绝技 水电还有一个独门绝技，那就是极其优秀的调峰能力。 社会用电量在不断变化 调峰这个词是一个电力行业的专业词汇。咱们可以这么理解： 我们首先要知道，电能是难以大规模储存的。电网上的电在不停地流动，这一刻社会用多少电，电站就发多少电，并维持一定的平衡。 当然了，社会的用电量每时每刻都在变化。早上，大家起床上班，工厂开工，社会用电量猛增，出现了一个高峰。到中午大家停工吃饭，社会用电量下降，出现一个低谷。 如果今天天气很热，人们纷纷打开空调，社会用电量大增；如果今天下了大雨，气温下降，人们又不开空调了，社会用电量下降。 火力发电厂集中控制室，根据社会用电量不断调整发电机组出力 总电量就是这样不断地起起伏伏，这就要求电站必须随时调整发电量，跟着社会走，这个过程就叫做调峰。 要做到调峰，需要快速改变机组的运行出力，或者是在用电低谷时快速停掉一些机组，在用电高峰时再启动一些机组，但是并不是所有发电站都有这个能力。就比如核电，为了保证核安全，我国大部分核电都只带基本负荷，尽量不改变运行工况，所以核电无法进行调峰。 核电厂 那么重任就落在了煤电和水电的肩上。 煤电只有部分调峰能力，发电功率在40%~100%之间时可以自由调节，但如果功率下调至40%以下，煤电机组的锅炉燃烧将出现不稳定，直接威胁到生产安全。 另外，煤电机组也不可能通过快速启停来调峰，煤电从锅炉点火到发电一般需要几个小时到十几个小时，速度太慢。而且煤电机组启动一次的额外成本太高，要十几万到几十万人民币。 水电站大坝 这个时候，水电的优势再一次显现出来了，水电机组的启动和停止都极其迅速，只需要几分钟。社会用电量低了，我可以马上停下几台水电机组，社会用电高了，我也可以立即启动几台水电机组，响应快速成本又低。 说到这里你可能又会问了，既然水电优势这么多，那为什么不立刻取代火电呢？ 首先，即便我们大力发展水利水电工程，但截至2020年，我国水电仍只占全国总装机的16.8%。而火电占比虽然逐年降低但仍高达56.6%，而且我国的化石能源组成，俗称＂富煤，贫油，少气＂，因此想要支撑起中国这个世界第二大经济体，在短时间内我们离不开燃煤发电。 而且，水电的选址是很苛刻的，也不是哪里都能建造的，既要考虑其对航运的影响，也要水流落差，因为这将直接关系到水电的发电能力。就比如说金沙江，从青藏高原经云贵高原流入四川盆地，天然落差达到了3300米，是我国的最重要的水电基地。 除了三峡工程，我国其他几座跻身世界前十的水电站，乌东德，溪洛渡，向家坝，以及最近刚投产的白鹤滩，全部都建设在金沙江下游。全国像金沙江流域这样适合建造大型水利水电工程的地方，其实并不多。 金沙江 再加上建设水电站是否会影响到周围的生态环境，都必须经过科学调研和论证，以及可能造成的征地和居民安置问题，这些都让水电不可能像下饺子一样的全面铺开。 水电 我国是世界上最大能源消费国，我们需要足够的电能去支撑起我们的经济和民生。但同时，我也在想办法逐步降低对化石能源的依赖，逐步发展水电和其他清洁环保的新能源，逐步降低火力发电的占比，减少排放和环境污染。希望在不远的将来，我们不仅拥有发达的社会，也拥有绿色健康的生活环境。