超级中国第四集(中国超级工程再次获得世界第一!)

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。


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