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中国能源30年

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2020年12月底,浙江、湖南等多地突然公布的限电通知,唤醒了中国人尘封已久的“限电”记忆。
说起“限电”,现在40岁以上的人应该还能清楚地记得,在上世纪80年代末至90年代初,“拉闸停电”对于广大城市家庭来说,算是家常便饭。
那是中国能源形势最严峻的时期,一边是改革开放后,突飞猛进的工业、民生用电需求,另一边却是老旧落后的能源供应,能源缺口甚至高过百废待兴的建国初期。
为此,近30年来,中国分别在能源开采、发电设备、输电网络三个关键环节,掀起了三次“能源革命”。
而中国的能源产量,也在“革命”之中,从1980年的世界第八、美国的1/3,成为世界第一,美国的1.7倍(2019年数据)。
转眼间30年过去了,中国人使用的家庭电器种类越来越丰富。从电灯、电冰箱,到空调、新能源汽车,用电量越来越高,但“限电”的困扰,却在悄然间退出了普通人的生活。
仔细想一想,你家里有多长时间没有停过电了?
30年来,在生产与生活用电爆炸式增长的同时,中国究竟是怎么做到“不限电”,这一看似简单,但实则宏伟的目标的?
今天就来看看,中国能源工业背后的那些困苦、汗水和传奇……
(文章较长,请坐好小板凳,仔细感受中国能源的奋进历程)
黑色的起始
1992年8月28日,星期五,是让北京市供电局通讯员唐松寒,印象深刻的一天。
这天下午,唐松寒所在单位,接到华北电管局下达的紧急命令——因为电网负荷过载,电力供应不过来,北京需要“拉闸限电”。
一个小时后,北京1000多路电网,被唐松寒的同事们断掉了765路,相当于总负荷的三成。
全市大停电之后,很快,供电局的电话铃声便如骤雨般袭来。
“喂!我们是回民医院,我们要给重病人手术,请求马上供电。”
“叔叔,快给电吧,还等着看电视呢。”
热线电话里有人告急,有人询问,当然还有不少抱怨。
这场史称“8·28”的北京大停电,一直持续到了夜里。
仲夏夜,停电时间长了,有人家冰箱里的雪糕化了不说,连冻肉都馊了。
唐松寒下班回家后,还平白受到街坊邻居们不少埋怨,人们纷纷质问他:“你还是供电局的呢,怎么把自己家的闸也拉了啊?”
至于他亲手带来的这场停电,还造成了哪些事故,唐松寒后来才知道:
停电那一天,北京四大商场之一的“隆福大厦”,建店40年以来第一次被断电,据估计一天营业额损失过百万;
而玻璃五厂等电等不来,只能忍痛把溶液放掉……
因为停电造成的损失过大,唐松寒给《北京晚报》撰稿时,称“8·28”这一天为“黑色星期五”,引发一场舆论风波。
中国能源30年
《北京晚报》报道
为了减少“拉闸限电”的窘境,当时的北京也想出不少招数节约用电。
例如“错峰用电”,将不同区域的企业职工公休时间错开,周三崇文、周四宣武、周五西城。
居委会大妈们则每日巡视街道,提醒居民们随手关灯。而要是谁家要是偷偷安装、当时被视为“奢侈品”的空调,那一定会被大妈们批评为“不顾大局”,有空调也不敢开。
30年前的用电困境,硬是逼着一代中国人,养成了“节约用电”的习惯。对比今天没日没夜开着空调、亮着灯的美国人,不禁让人倍感辛酸。
不过,仅仅让居民节约用电是不够的。
当时的北京,还是一座不折不扣的工业城市,仅首钢及其配套工厂,用电量就占到了全北京的20%。工业用电更加重要,可是万万断不得的。
据统计,为了保障工业用电,1992年这年,从1月到8月的244天里,北京居民有184天是在拉闸限电中度过的。
作为重点城市的首都北京尚且如此,其他地区的用电环境就更差。
例如在四川,80年代普遍实行每周“停三保四”制度,但依旧保不住每周用电四天。江苏则是“停二保五”,实际上也保不了五天。广州必须以高价和外汇向香港买电,而且依然停电频繁。
全国除西北、云南、广西外,所有工业发达的地区都严重缺电。
而在农村,很多农民甚至没有“电力”这个概念,直到1989年,农村电力入户率也只有不到80%,有电的地方,一天也仅通电几个小时,民用燃料短缺高达1/3。
为了解决用电问题,1985年至1992年,中国实行了数年“夏令时”制度——由交通部工程师窦莘元首倡,每年从4月中旬至9月中旬,时间调快一个小时,借此督促民众早睡早起,减少夜生活时间和用电量。
然而,夏令时却在不习惯早睡的南方和西部地区,造成了不小的混乱。
例如在广州,汽车司机们由于“晚睡早起”、疲劳驾驶,交通事故率上升3成。在中西部地区,学生们往往每天天不亮就要爬起来上学,而放学时太阳却正是正午。
千方百计遏制电力消费,终究不是长久之策,也不利于经济发展。解决中国的能源短缺问题,归根结底要从提高能源供应下手。
而能源供应的第一站,则是燃料开采。
燃料开采:有水快流
中国的能源结构,用一句话就可以总结——“多煤、少油、缺气”
自从1877年唐山开滦煤矿投产以来,煤炭一直在我国能源结构中占据着主导地位,最高占比超过95%,至今仍有60%的比重。
新中国成立后,经历了数轮“五年规划”,中国煤炭生产取得了不俗的成绩,从1949年的年产3000万吨,上升至改革开放初期的年产5亿吨。
不过,相比于我国庞大的煤炭储量,煤炭开采受制于落后的开采设备,增产潜力还远远没有被激发出来。
1980年,中国煤矿机械化率只有33%。也就是说2/3的煤矿,是靠工人们徒手挖出来的,和100年前的大清没什么区别。
为了尽快满足我国的能源缺口,80年代中期,中国政府提出“大矿大开、小矿放开,不要细水长流、而要有水快流”的观点。
在“有水快流”的思想指导下,国家与民间一起上,拉开了轰轰烈烈的煤矿体制改革:
1983年,煤炭部公布了《关于积极支持群众办矿的通知》,开始允许私人从事煤矿开采。
1985年,煤炭行业学习农村改革,实施投入产出总承包政策;1992年,又取消计划外价格限制,显露出市场经济的本色。
1995年,煤矿试行现代化企业制度;1998年,国务院下放直属煤炭企业,推进政企分开。
在一系列体制改革的加持下,煤炭企业生产动力大大增强。这一时期诞生的“五大露天煤矿”,就是体制改革的丰硕成果。
改革开放前,我国露天煤矿多是“一五”时期苏联援建的,开采工艺基本为“铲车+铁路”的组合,设备进口自苏联及东欧国家。
尽管露天煤矿开采成本低、效率高,但由于中苏交恶后,煤矿设备更新困难,露天煤矿开发长期停滞。
直到改革开放后,我国用宝贵的外汇,再度引入美国卡特彼勒、日本小松等外国公司更加先进灵活的“铲车+卡车”设备,甚至与美国能源公司合作办矿,露天煤矿事业才再度重启。
中国能源30年
平朔煤矿进口的巨型铲车+卡车
1987年,作为中外合作的重点项目之一——平朔露天煤矿,拿着“中外合作001号营业执照”正式投产,并一举摘得“世界最大露天煤矿”的桂冠。
结果投产不到4年,世界煤炭行情不好,平朔煤矿的美国管理方选择退出。美国人走之前,破坏性地采掘煤层,使得整个煤矿项目面临夭折。
但中国人并不服输。
美国人撤摊后,国家将空出来的管理岗位,全部换上年轻大学生,结合着几年间煤矿工人积累下来的经验,硬是自己把煤矿撑了起来。
有了平朔煤矿的运营经验,我国后续又自行设计了霍林河、伊敏河、元宝山、准格尔露天煤矿,他们与平朔煤矿一起,并称为“五大露天煤矿”,每一座煤矿年产量均在1500万吨以上,至今仍在我国煤矿业界,有着举足轻重的地位。
除了国营大矿突飞猛进之外,体制改革,也让民间小矿如雨后春笋般出现。
“有水快流”最火的时候,商店办煤矿、学校办煤矿、连农民也办煤矿。一时间,全国煤矿数量最多达8万多家。
在这些小煤窑的背后,财大气粗的煤老板们,正式登上历史的舞台。
不可否认,在我国工业化的关键时期,特别是2001年入世之后,民营小煤矿为我国能源供应,做出了卓越贡献。
从2001年至2012年,我国原煤年产量从不到15万吨,上涨至接近40万吨,其中民营煤矿产量占到1/3,并支撑我国年发电量从1.5亿千瓦时,上涨至5万亿千瓦时。
同一时期,煤炭价格也从每吨150元上涨至500元,与发电量涨幅惊人的一致,煤老板们因此赚得盆满钵满。
然而,相比于国营大矿,民营小煤矿效率低、污染大、安全风险高的缺点也暴露了出来。小煤窑开采1吨煤,损耗资源是大矿的3倍,工人死亡率则是大矿的7倍。
特别是在隆冬时节,煤炭价格上涨,小煤窑为了利益超负荷运转,导致矿难的现象更是屡禁不止。
例如在煤炭大省山西,2006年供暖季前后的一个月内,就发生了5起小煤窑矿难:
10月24日,太原市万柏林区耙沟煤矿发生炸药爆炸事故,11人死亡。
11月3日,吕梁市临县新民煤矿发生雷管爆炸事故,9人死亡;
11月7日,太原市冀家沟煤矿发生透水事故,造成10人死亡。
11月12日,晋中市灵石县南山煤矿井下发生炸药燃烧事故,34人死亡;
11月26日,临汾市尧都区河底乡芦苇滩煤矿发生瓦斯爆炸事故,24人死亡。
接连不断的矿难新闻,让政府和社会反思,“带血的煤炭”是否符合社会的根本利益。
作为对“有水快流”的纠正,从2007年开始,国家推动煤炭企业“大并小”。从3万吨、6万吨再到9万吨,逐步淘汰私人小煤窑。
2011年,山西年产30万吨以下的小煤矿,全部被淘汰。
低效落后的小煤窑关停后,中国煤矿机械率提升至98%,煤矿事故死亡人数,也从世纪初的每年六七千人,下降至去年的200余人。
煤炭行业彻底告别了粗放式发展,进入平稳、规范的新时代。
发电设备:团结造机
有了煤炭等燃料,还需要发电厂将化学能转化为电能,送入电网和千家万户。
然而发电设备是第二次工业革命的产物,技术进步需要一点点积累。整个20世纪,在这一技术领域里领先的国家,例如美、日、法、德,都是第二次工业革命的先驱者,
当时还没有一个国家,可以在发电领域,实现后来居上。
由于我国工业起步的晚,直到改革开放初期,我国发电装备技术,依然落后西方三四十年,成为能源供应的最大障碍。
1975年,中国“大干快上”、自主研发的30万KW发电机组,安装在河南姚孟电厂——彼时,距离世界第一台30万KW机组被研发出来,已经过去了20年。
然而,忽视客观规律、强行研发出来的设备,可靠性极低。动不动就漏煤漏水、锅炉爆管、叶片断裂,完全无法发挥设计能力。
等到了改革开放时,中国最多使用的,还是10万KW以下的机组,而当时的德国、法国已经能制造90万KW、乃至130万KW的设备,技术领先中国4到5代。
为了尽快满足用电需求,摆脱“小马拉大车”的尴尬局面,国内发电厂开始逐批引进西方先进的发电设备。
例如1978年、1985年,内蒙古元宝山电厂就先后从法国、瑞士进口30万KW、60万KW机组,用于向工业重镇东北供电,开国内之先河。
然而,尽管花费了大量外汇进口外国机组,中国仍然不能掌握背后的制造技术。长此以往,宝贵的外汇消耗殆尽,不可持续。
对此,国家决定要将发电设备完全国产化,干前无古人、后无来者的事情。
1978年底,当时的第一机械工业部同时组织了两批考察团。一批由周子健部长带队,考察德国、法国等6个欧洲国家,包括11个发电设备厂和5个高压开关厂;另一批由副部长周建南带队,考察日本三菱、东芝、日立等公司。
中国能源30年
1978年 一机部欧洲考察团 参观德国大众工厂
考察结束后,一机部联合水电部,向国家计委提出,同时引进30万KW、60万KW两代火电机组技术的方案,大胆实现“弯道超车”
经过反复论证、货比三家,1980年,两部门最终选择引进美国西屋公司和美国燃烧工程公司的制造技术,电厂设计引入美国伊巴斯库工程公司技术。1985年,又引进了日本日立公司的相关技术。
至于为什么外国公司这么放心大胆地将技术传授给中方?一方面是因为这些技术虽然先进,但还算不上顶尖。另一方面,还没有一个国家能够实现如此大步子的“跨越发展”。
历史上,马来西亚、土耳其等国家,曾向西方取过经,但充其量学了个皮毛,到头来关键零部件仍然要从西方进口。
但是中国人不信这个邪。
“七五”、“八五”期间,经过研究所、电力设计院、规划院、电厂的通力合作,和哈尔滨、上海、东方三大动力制造厂的国产化改造,两代引进型发电机组,分别于1985年、1987年,在山东石横电厂和安徽平圩电厂落地,首批国产化率平均在50%左右。
各部门密切配合、众志成城,当时被业内称为“团结造机”
此后,国家又拨款1亿多美元、配套投入30亿人民币,进行产业链改造,提高国产化率。等到生产第十套机组时,国产化率已经提升至90%以上。
到了90年代,我国已经具备了年产发电设备1000万KW-1500万KW的能力,进口设备数量开始减少。
也是在那个时候,高效、可靠的国产发电设备进驻全国各大电厂,“用电荒”的现象逐渐消失。
1995年冬天,北京居民彻底告别了“拉闸限电”的生活。这一年,我国发电装机容量达到2亿千瓦。
此后,中国发电装机容量狂飙突进,从2亿到3亿,用时5年,从3亿到4亿,用时3年,从4亿到5亿用时2年……
2006年之后,中国发电装机容量,平均每年增长1亿千瓦。
同一时间,我国又研发出国产100万KW发电机组,技术跻身世界第一梯队。三大电气公司制造的发电设备,甚至能远销东欧、拉美、东南亚,抢他们“西方老师”的市场份额。
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山东华电邹县电厂 国内首批落地百万千瓦机组
2010年,中国打破美国保持110年、“世界第一发电大国”的记录。
截止2017年末,中国电网里运行的30万KW、60万KW、100万KW机组分别有1100台、650台、120台。
这近2000台大型发电机,就是今天中国工业的心脏。
输电网络:全国一盘棋
中国的输电技术,从诞生之日起,就注定要成为世界第一。
由于我国幅员辽阔,华北的火电、西部的水电、西北的风电和光电,距离东南沿海工业区,都有着上千公里的距离,因此世界上没有任何一个国家像中国一样,对于高电压、大功率、长距离的电力传输网络,有着如此高的渴望。
然而和发电技术一样,我国的电网技术也是“先天不足”
由于起步晚,改革开放前我国主流的220千伏输电线路,晚了世界上第一条同级别线路31年;即使是当时国内较为先进的330千伏线路,也落后西方国家20年。
改革开放后,重工业新项目的上马,使得中国对高级别输电线路的需求,立刻急迫了起来。
例如1979年,为了解决武汉钢铁厂1.7米新轧机的用电稳定问题,河南平顶山至武昌之间,架起了中国第一条500千伏输电线路。
然而,当时中国并没有自主建造高压线路的能力,这条线路上的变电设备、继电保护和通信设备,都是从日本、法国等6个国家和7个公司择优进口的。
1984年,我国第一次尝试自主建造500千伏输电线路,从元宝山电厂经锦州、辽阳到达海城。结果国产设备质量问题不断,电缆漏油、变压器漏油,断路器还发生过爆炸。
但这些挫折,并没有阻止中国追求电网国产化的脚步。
1985年,中国全套引进瑞士BBC公司的电网技术,建设葛洲坝至上海500千伏直流电输电工程。当时,为了满足外方配套引进的要求,我们连建设上海电站的草皮都是进口的。
在BBC这套技术的基础上,中国电力人开始了吭哧吭哧的国产化之路。
10年之后,这套技术的国产化率超过50%,20年之后,国产化率达到100%。
2005年,国家电网建设的西北-华中灵宝输电工程,第一次实现完全自主设计、自主制造、自主建设管理。
接下来,中国的电力工程师们,开始向一个更高的目标攀登——特高压
21世纪初,中国提出发展特高压的时候,正值全国电网互联互通的特殊时期。
由于历史原因,我国电网一直以省和七个跨省大区(东北、华北、华中、华东、西北、南方、西南)为管理单位,各大区之间互不联通。
但随着东部省份用电需求日益高涨,将西部与东部地区,通过高压电网连接起来的计划,被国家提上日程。
更重要的是,这张电网是一张“扶贫网”,西部省份通过向东部出售电力,可以获得源源不断的资金流入。
从2001年东北-华北电网联通,到2010年新疆-西北输电线路建成。10年间里,全国通过建设大区电网之间的超高压、特高压线路,基本实现了“全国一盘棋”
中国能源30年
特高压连接西部能源基地与东部工业区
中国特高压项目纷纷上马的时候,西方国家却停止了探索。
当时西方业界普遍认为,特高压项目占地面积大、投资效益低,不适合西方增长停滞的电力市场,于是给了中国后来居上的机会。
通过在特高压项目上积累的技术优势,中国成为继美、德、英、法、日之后,第六个国际电工委员会(IEC)常任理事国。
中国特高压标准随后被推荐为国际标准,而相关设备也出口到巴西、印度等,同样需要远距离输电的国家。
但对于中国来讲,除了出口、占领国际电力市场外,特高压还是开启下一场能源革命的“钥匙”。
这场革命,将彻底改变中国,在全球能源市场中的地位和格局。
新能源:下一场革命
2006年青藏铁路通车后,西藏经济快速发展,用电缺口扩大。如何解决西藏用电难题,摆在了中央领导们的面前。
当时,西藏电力主要以水电为主,但水电波动大,枯水期时西藏严重缺电,需要外部电力输入。
为此,以发改委副主任张国宝为首的一批专家,建议从青海拉一条高压输电线路到拉萨,将原本封闭的西藏电网,同全国连接起来。
但张国宝的建议,却遭到一些专家的反对。他们认为在青藏高原建设电网,十分浪费,不如在当地建设燃油发电厂更加省事。
最终出于长远考虑,发改委和国家电网还是力排众议,决定在西藏建设高压电网。
2011年,国家建成青海-西藏输电线路;2015年、2018年,国家又建设了川藏、藏中输电线路。
中国能源30年
西藏电网
当初国家投资西藏电网,普遍被视为扶贫之举,但随着新能源时代的到来,西藏巨大的新能源开发潜力,逐渐被世人所知。
例如西藏境内大江大河密布,非常适合水力发电。全国待开发水力资源一半以上,集中在西藏雅鲁藏布江、金沙江、怒江等河流。
同时,青藏高原又是全世界阳光最充足的区域,光伏发电效率是西北戈壁的1.5倍、东南沿海的2倍。
随着西藏新能源项目的大力建设,2015年,西藏开始向外部输送电力,完成了从“输入”到“输出”、从“扶贫”到“反哺”的角色扭转。
长远来看,随着中国做出“2030年碳达峰、2060年碳中和”的承诺,过去占能源主导地位的煤炭,势必将逐渐退出历史的舞台。
而拥有巨大潜力的西藏,将携着中国最先进的新能源发电及特高压技术走上台前,甚至有望成为新能源时代的“中国沙特”,一举改变几十年来贫穷落后的局面。
站在更宏观的角度,像建设西藏电网这样,中国在电力领域高瞻远瞩的布局,还有很多。
例如2004年,德国在世界范围内率先拉开新能源电力补贴的序幕。受补贴政策的刺激,2010年德国光伏产业比重,一度占到世界的40%。
看到德国新能源政策取得成功后,我国很快也在2006年施行《可再生能源法》,推出适合国情的新能源补贴政策。
这一次,中国和西方发达国家,几乎站在同一起跑线。
由于没有先天劣势,勤奋刻苦的中国工程师们,一举击败发达国家的竞争对手。今天,中国光伏企业霸占了海外市场的半壁江山,风电企业也占据全球份额的1/3。
过去30年,中国在能源领域一直落后、学习、追赶,直到与先进国家齐头并进。
而在下一个30年中,中国将傲立潮头,成为新能源革命中的头号强国!
后记
如今已经退休的唐松寒还记得,1995年北京电网经过系统改造后,“拉闸限电”彻底成为历史。
1996年,北京市区供电可靠率提高到99.841%,也就是说一年当中,平均有13.92小时不能用电。
不过对比当时的发达国家,年平均停电只有5分钟到半小时,我国还有很大的差距。
在此后几年里,电力公司经常有计划的停电,对仍不成熟的电网和发电设备进行检修。
作为通讯员,唐松寒负责根据供电公司的停电计划表,提前一个星期向《北京晚报》等媒体发送预告,给老百姓们留出充足的准备时间。
6年间,唐松寒共刊发了数千条停电预告,无一差错。
2003年以后,随着北京电力供应和电网管理水平的提高,“停电”预告逐步退出历史舞台。
2020年,根据国家能源局的数据,北京居民年平均停电时间只有27分钟,可以自豪地比肩伦敦、巴黎等国际大都市,更是全面超越美国。
今天,当我们享受着不间断的空调和网络时,我们应该意识到,在“不停电”这个逐渐被人们习惯的现象背后,是充足的能源供应、强大的发电机能和稳定的电网调度。
这是中国赶超世界的工业实力所带来的好处,更是30年来,一代人所付出的巨大心血。
向他们致敬!

作者:柏年,文章来源微信公众号:柏年说,版权归原作者所有,如有侵权请联系本人删除。

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