準確理解水電裝機與發電量的科學意義
2012/8/10 11:58:49 新聞來源：188BETApp
文/張博庭
水電站的裝機容量與發電量都是在簡單不過的概念了。然而，就是這樣一個極為普通的常用概念，卻在很大程度上正在誤導著我們整個社會。之所以會出現這種局麵，是因為我們很多的能源和水電專業工作者對區分這量個不同概念的意義，缺乏足夠的重視，以至於很少認真的去考慮這兩個參數的具體差別。
我以前曾經多次寫文章強調過水電裝機與發電量的區別，但是，至今似乎都沒有引起足夠的重視，以至於目前很多能源和水電問題的專家，也經常不能準確的應用和表達這兩個概念。這種現象又反過來加速了錯誤概念的社會傳播。其他行業的人員，在談論水電的時候，當然要引用水電界權威人士的結論。可是，他們卻沒想到，在這一點上，即便就是權威人士的結論，也經常會發生錯誤。例如，在2010年舉行的慶祝中國水電100年的大會上，由我們學會給理事長周大兵準備的講話稿中的關於水電開發程度的數字，就是錯誤的。那句話說“我國的水能資源居世界首位，但開發程度僅為技術可開發量的35%左右，遠遠低於發達國家的60%到70%的水平。”遺憾的是，當我看到這篇報告的時候，已經來不急更正了。
我們為什麼要說那個報告的數字是錯誤的呢？原因在於，雖然用水電的裝機和發電量來表示我國的水電開發程度都是可以的，但是，在與國外的水電開發程度進行比較的時候，和在判別我國的水電資源的潛力的時候，絕對不能再用水電的裝機來表示。否則，就會出現概念上的錯誤。因為世界上幾乎很少有別的國家，采用我們的用裝機容量表示水電資源的方式。因此，我們看到的國際上其它國家的所謂水電開發程度，一定是指水電發電量的開發程度。如果我們拿我們的裝機容量計算出來的開發程度與之進行比較的話，難免就是錯誤的。
那麼在判別我國的水電資源的潛力的時候，為什麼也不能用水電裝機表示開發程度呢？因為從水能資源的性質來看，裝機容量表述的隻是功率，必須有了實際利用小時才能確定出實際的水能（所做的功）。一條河流的水能資源量（多年平均）是確定的，但如何開發建設水電站，怎麼樣合理的確定裝機容量則是人為的。也就是說用發電量表示的水能資源量是客觀確定的，而用裝機容量表示的水電資源，其實是由我們主觀設定的。既然是主觀設定的，就可能會隨著人們的認識水平而發生變化。所以，我們所公布的水電資源中的可裝機容量，其實隻是一個相對的概念，往往不能準確的反用出實際的水能資源情況。甚至在這個水電站已經建設完成之後，我們也還不敢說已經完全確定。因為，很多水電工程運行多年之後，還免不了要進行擴機增容的改造。
因此，隻有按照年發電量計算水電開發程度，才能夠比較科學地反映出水能的實際利用率。所以，國外基本上都僅采用發電量表示其水能資源量，以避免人們由於主觀認識水平的提高，所帶來的資源量的不斷變化。不過按照年發電量計算水電開發程度也有一些弊端。比如，不易計算，且經常變化。因為發電量不像水電站的實際裝機數量是確定的，水電站的年發電量也會根據每年的來水情況，不斷的變化。而且這個數字隻能在一個年度結束之後，才能統計出來。所以，我國和個別發展中國家習慣采用水電的裝機容量來計算水電的開發程度，也不是完全沒有道理的。
用水電裝機容量來計算水電的開發程度的好處是數據確定、計算簡單。隻要我們把某個電站建設好了，不管它發不發電，就可以按照已經開發完了，來計算開發程度。這種算法在一些欠發達國家，確實能比較簡單的反映出水電的實際開發程度。同時，由於欠發達國家的工業化和機組製造水平往往都不高，發電機組的成本占了水電站很大的比重。考慮到成本的因素，一般水電站的實際裝機，都盡可能的采用夠用即可的原則。然而，對於發達國家由於機組製造水平和能力較高，機電成本的比重對總投資的影響有限。同時，由於發達國家現代化用電水平的要求也較高，保證社會用電的峰穀需要則顯得更加重要。為了能增加電網的調峰能力，他們已經開始大量的建設抽水蓄能水電站。因此，發達國家的常規水電站的建設，常常都會根據情況盡可能的加大可裝機的容量，以便使得該電站有更大的靈活性，在電網需要調峰的時候，能夠多出力。也許就是在這種水電站裝機常常不能夠確定的情況下，發達國家在表述自己的水電資源的時候，往往隻表述年發電量，而不再同時表述可裝機容量。
目前，隨著我國的經濟發展水平和設備製造能力的提高，我國的水電投資和建設情況也已經發生了較大的變化。與此同時，隨著我國電力的發展，電網調峰的需求也在急劇上升。近年來不僅我國新建的電站都要盡可能的增加裝機容量，以便適應電網調節能力的需要，而且，也已經開始大規模的建設抽水蓄能電站了。這樣一來，我國水電站的實際裝機容量一般都會大大超過原規劃設計的可裝機容量。
例如我國的三峽水電站，水能資源的年發電量約為847億度，按照原規劃每年運行5000小時計算，原來計劃可裝機應該是1600多萬千瓦。而在建設中考慮到更好的發揮防洪、調節作用，1994年開工時把實際裝機增加到1820萬千瓦。2004年根據我國電力市場的發展需要，又增加了420萬千瓦裝機，以便提高三峽電站的調節能力。這樣三峽的裝機容量已經達到2240萬千瓦比最早的規劃提高了近40%，大大提高了它的調節能力。
不僅是三峽，我國早期最大的豐滿裝機容量原來為55萬千瓦，後來改造增容到100萬。我國的新安江水電站，早期裝機66萬千瓦，後來也加到81萬。總之，隨著社會發展的需要，水電站增加裝機容量的現象在我國已經非常普遍。加上我國現在已經有近兩千萬的純抽水蓄能水電站，所以，再用目前我國的水電可裝機容量來判別我國的水電開發程度，已經變得非常不準確了。
但是，由於我們早已經習慣了用裝機容量的表示，而且它的統計數字又比較容易獲得，所以，我們在很多情況下仍然離不開用裝機容量來表示我國的水電開發程度。不過，我們的專業水電和能源工作者在沿用曆史習慣的同時，一定要知道這個用裝機容量表示的我國水電開發程度的應用範圍是有限的。否則的話，我們可能就會對我國的水電開發現狀產生誤判。
即使是國際上通用的用年發電量表示的水電開發程度，也有兩種表示方式。一種是技術可開發程度；另一種是經濟可開發程度。根據慣例，目前這兩種表述的方式都存在。技術可開發量的定義是：根據梯級開發方案，以年發電量和裝機容量表示的在當前技術水平條件下可開發利用的資源量。經濟可開發量的定義是：技術可開發量中與其它能源相比具有競爭力且沒有製約性環境問題、水庫淹沒問題的資源量和已建（包括在建）的水電工程的開發量。
不過，我們建議盡量采用技術可開發程度進行比較。因為，經濟可開發量不僅經常要隨著社會經濟的發展變化（例如煤價的上漲），而且，一些我們暫時來不及不深入開展工作的水電項目，也都隻能算在技術可開發的範圍內。目前很多國家的實際水電裝機已經超過其經濟可開發資源量，也就是說，不少國家水電的經濟可開發程度已經超過百分之百。因此，為了減少將來不必要的麻煩，我們建議最好采用年發電量的技術可開發程度來準確地表示水電開發程度。我國2009年發布的能源白皮書中就是這樣表示我國水能開發程度的。用這個開發程度去和國際上進行比較才能比較準確。
在評價我國水電的開發潛力的時候，采用水電裝機和發電量的開發程度進行評價也將有巨大的差距。例如，2009年9月在國家水電可持續發展研究中心的成立大會上，代表環保部門的官員在發言時居然信誓旦旦的說“目前，我國水力資源開發程度按1.9億千瓦估算，約占技術可開發量的35％左右，占經濟可開發量的48％左右。歐美一些國家開發程度已達到70％左右。我國雖然開發程度較低，但水電開發攤子已鋪至絕大多數江河，完整的天然江河少之又少。”據此，該官員指責、批評當前我國水電開發有：“空間上，188體育官網app 遍地開花；時間上，水電發展大躍進”的嚴重問題。
如果按照這位官員的計算方法，根據目前最新的數據（截止到2011年底）我國水電的經濟開發程度已經到了57.6%，而到了2020年我國的水電開發程度早已經遠遠的超過了美國，達到了百分之百以上，這難道還不算是大躍進嗎？
然而，實際情況到底如何呢？截止到2011年底，我國水電的年發電量6626億千瓦時，按照我國第三次資源普查公布的水電資源技術可開發量2.47億計算，實際水電開發程度僅為27%。如果根據尚未公布的最新資源普查結果計算，我國目前的水電開發程度其實才隻有25%。還達不到環保官員的指責的開發程度的一半。可見，不管是否是有意的，反正這位環保官員利用水電裝機容量計算開發程度的辦法，成功的達到了汙蔑水電開發“大躍進”的目的。這就是利用水電裝機容量來估算我國水電開發潛力可能所存在的問題。由於嚴重高估了我國水電開發程度，不僅將給某些敵視水電開的極端環保人士提供汙蔑水電開發的口實。而且，還將造成低估水電能源在我國能源中所產生的作用。
一些能源研究、規劃或者管理部門，根據目前我國水電裝機所得到的開發程度，認為我國的水電已經開發的差不多了，不會再有多大的潛力了。其實，我國的水能資源截止到2011年底的開發利用程度，隻有技術可開發的四分之一。如果，我們要達到美國的開發程度，粗略的估計水電的規模也還能增加兩倍。如果能達到歐洲一些國家的開發程度（90%），我國水電的發展潛力更大。
關於如何大眾化的表述水電的能源量的問題，已故的潘家錚院士曾與我討論後共同建議用一度電，一斤煤的辦法估算。常常有人覺得原煤的概念不準確，最好用標準煤來表述。但是，我們認為，我們的水電能源的資源量，是利用火力發電的煤耗轉化過來的。一方麵發電煤耗本身就是不斷變化的，過於精確，將總是變化無常。另一方麵，發電煤耗與供電煤耗之間還有區別，火電廠的廠用電，比水電廠要多很多。所以，當我們用火電廠的發電煤耗折算水電的能源資源量時，其實也不可能精確。這樣，與其怎麼著，都不可能精確，還不如索性采用更簡單、更方便的“一度電、一斤煤”的辦法估算。
如果按照這種辦法折算，我國的水電能源理論蘊藏量約為每年30億噸原煤，技術可開發量約為13億噸，我國水能資源未來的開發潛力大約還有每年近10億噸原煤。總而言之，我們隻有準確理解水電裝機與發電量的科學意義，才能把我國的水電開發與國外的發達國家進行客觀的比較，並對我國的水電開發前景，做出符合實際的科學判斷。
水電站的裝機容量與發電量都是在簡單不過的概念了。然而，就是這樣一個極為普通的常用概念，卻在很大程度上正在誤導著我們整個社會。之所以會出現這種局麵，是因為我們很多的能源和水電專業工作者對區分這量個不同概念的意義，缺乏足夠的重視，以至於很少認真的去考慮這兩個參數的具體差別。
我以前曾經多次寫文章強調過水電裝機與發電量的區別，但是，至今似乎都沒有引起足夠的重視，以至於目前很多能源和水電問題的專家，也經常不能準確的應用和表達這兩個概念。這種現象又反過來加速了錯誤概念的社會傳播。其他行業的人員，在談論水電的時候，當然要引用水電界權威人士的結論。可是，他們卻沒想到，在這一點上，即便就是權威人士的結論，也經常會發生錯誤。例如，在2010年舉行的慶祝中國水電100年的大會上，由我們學會給理事長周大兵準備的講話稿中的關於水電開發程度的數字，就是錯誤的。那句話說“我國的水能資源居世界首位，但開發程度僅為技術可開發量的35%左右，遠遠低於發達國家的60%到70%的水平。”遺憾的是，當我看到這篇報告的時候，已經來不急更正了。
我們為什麼要說那個報告的數字是錯誤的呢？原因在於，雖然用水電的裝機和發電量來表示我國的水電開發程度都是可以的，但是，在與國外的水電開發程度進行比較的時候，和在判別我國的水電資源的潛力的時候，絕對不能再用水電的裝機來表示。否則，就會出現概念上的錯誤。因為世界上幾乎很少有別的國家，采用我們的用裝機容量表示水電資源的方式。因此，我們看到的國際上其它國家的所謂水電開發程度，一定是指水電發電量的開發程度。如果我們拿我們的裝機容量計算出來的開發程度與之進行比較的話，難免就是錯誤的。
那麼在判別我國的水電資源的潛力的時候，為什麼也不能用水電裝機表示開發程度呢？因為從水能資源的性質來看，裝機容量表述的隻是功率，必須有了實際利用小時才能確定出實際的水能（所做的功）。一條河流的水能資源量（多年平均）是確定的，但如何開發建設水電站，怎麼樣合理的確定裝機容量則是人為的。也就是說用發電量表示的水能資源量是客觀確定的，而用裝機容量表示的水電資源，其實是由我們主觀設定的。既然是主觀設定的，就可能會隨著人們的認識水平而發生變化。所以，我們所公布的水電資源中的可裝機容量，其實隻是一個相對的概念，往往不能準確的反用出實際的水能資源情況。甚至在這個水電站已經建設完成之後，我們也還不敢說已經完全確定。因為，很多水電工程運行多年之後，還免不了要進行擴機增容的改造。
因此，隻有按照年發電量計算水電開發程度，才能夠比較科學地反映出水能的實際利用率。所以，國外基本上都僅采用發電量表示其水能資源量，以避免人們由於主觀認識水平的提高，所帶來的資源量的不斷變化。不過按照年發電量計算水電開發程度也有一些弊端。比如，不易計算，且經常變化。因為發電量不像水電站的實際裝機數量是確定的，水電站的年發電量也會根據每年的來水情況，不斷的變化。而且這個數字隻能在一個年度結束之後，才能統計出來。所以，我國和個別發展中國家習慣采用水電的裝機容量來計算水電的開發程度，也不是完全沒有道理的。
用水電裝機容量來計算水電的開發程度的好處是數據確定、計算簡單。隻要我們把某個電站建設好了，不管它發不發電，就可以按照已經開發完了，來計算開發程度。這種算法在一些欠發達國家，確實能比較簡單的反映出水電的實際開發程度。同時，由於欠發達國家的工業化和機組製造水平往往都不高，發電機組的成本占了水電站很大的比重。考慮到成本的因素，一般水電站的實際裝機，都盡可能的采用夠用即可的原則。然而，對於發達國家由於機組製造水平和能力較高，機電成本的比重對總投資的影響有限。同時，由於發達國家現代化用電水平的要求也較高，保證社會用電的峰穀需要則顯得更加重要。為了能增加電網的調峰能力，他們已經開始大量的建設抽水蓄能水電站。因此，發達國家的常規水電站的建設，常常都會根據情況盡可能的加大可裝機的容量，以便使得該電站有更大的靈活性，在電網需要調峰的時候，能夠多出力。也許就是在這種水電站裝機常常不能夠確定的情況下，發達國家在表述自己的水電資源的時候，往往隻表述年發電量，而不再同時表述可裝機容量。
目前，隨著我國的經濟發展水平和設備製造能力的提高，我國的水電投資和建設情況也已經發生了較大的變化。與此同時，隨著我國電力的發展，電網調峰的需求也在急劇上升。近年來不僅我國新建的電站都要盡可能的增加裝機容量，以便適應電網調節能力的需要，而且，也已經開始大規模的建設抽水蓄能電站了。這樣一來，我國水電站的實際裝機容量一般都會大大超過原規劃設計的可裝機容量。
例如我國的三峽水電站，水能資源的年發電量約為847億度，按照原規劃每年運行5000小時計算，原來計劃可裝機應該是1600多萬千瓦。而在建設中考慮到更好的發揮防洪、調節作用，1994年開工時把實際裝機增加到1820萬千瓦。2004年根據我國電力市場的發展需要，又增加了420萬千瓦裝機，以便提高三峽電站的調節能力。這樣三峽的裝機容量已經達到2240萬千瓦比最早的規劃提高了近40%，大大提高了它的調節能力。
不僅是三峽，我國早期最大的豐滿裝機容量原來為55萬千瓦，後來改造增容到100萬。我國的新安江水電站，早期裝機66萬千瓦，後來也加到81萬。總之，隨著社會發展的需要，水電站增加裝機容量的現象在我國已經非常普遍。加上我國現在已經有近兩千萬的純抽水蓄能水電站，所以，再用目前我國的水電可裝機容量來判別我國的水電開發程度，已經變得非常不準確了。
但是，由於我們早已經習慣了用裝機容量的表示，而且它的統計數字又比較容易獲得，所以，我們在很多情況下仍然離不開用裝機容量來表示我國的水電開發程度。不過，我們的專業水電和能源工作者在沿用曆史習慣的同時，一定要知道這個用裝機容量表示的我國水電開發程度的應用範圍是有限的。否則的話，我們可能就會對我國的水電開發現狀產生誤判。
即使是國際上通用的用年發電量表示的水電開發程度，也有兩種表示方式。一種是技術可開發程度；另一種是經濟可開發程度。根據慣例，目前這兩種表述的方式都存在。技術可開發量的定義是：根據梯級開發方案，以年發電量和裝機容量表示的在當前技術水平條件下可開發利用的資源量。經濟可開發量的定義是：技術可開發量中與其它能源相比具有競爭力且沒有製約性環境問題、水庫淹沒問題的資源量和已建（包括在建）的水電工程的開發量。
不過，我們建議盡量采用技術可開發程度進行比較。因為，經濟可開發量不僅經常要隨著社會經濟的發展變化（例如煤價的上漲），而且，一些我們暫時來不及不深入開展工作的水電項目，也都隻能算在技術可開發的範圍內。目前很多國家的實際水電裝機已經超過其經濟可開發資源量，也就是說，不少國家水電的經濟可開發程度已經超過百分之百。因此，為了減少將來不必要的麻煩，我們建議最好采用年發電量的技術可開發程度來準確地表示水電開發程度。我國2009年發布的能源白皮書中就是這樣表示我國水能開發程度的。用這個開發程度去和國際上進行比較才能比較準確。
在評價我國水電的開發潛力的時候，采用水電裝機和發電量的開發程度進行評價也將有巨大的差距。例如，2009年9月在國家水電可持續發展研究中心的成立大會上，代表環保部門的官員在發言時居然信誓旦旦的說“目前，我國水力資源開發程度按1.9億千瓦估算，約占技術可開發量的35％左右，占經濟可開發量的48％左右。歐美一些國家開發程度已達到70％左右。我國雖然開發程度較低，但水電開發攤子已鋪至絕大多數江河，完整的天然江河少之又少。”據此，該官員指責、批評當前我國水電開發有：“空間上，188體育官網app 遍地開花；時間上，水電發展大躍進”的嚴重問題。
如果按照這位官員的計算方法，根據目前最新的數據（截止到2011年底）我國水電的經濟開發程度已經到了57.6%，而到了2020年我國的水電開發程度早已經遠遠的超過了美國，達到了百分之百以上，這難道還不算是大躍進嗎？
然而，實際情況到底如何呢？截止到2011年底，我國水電的年發電量6626億千瓦時，按照我國第三次資源普查公布的水電資源技術可開發量2.47億計算，實際水電開發程度僅為27%。如果根據尚未公布的最新資源普查結果計算，我國目前的水電開發程度其實才隻有25%。還達不到環保官員的指責的開發程度的一半。可見，不管是否是有意的，反正這位環保官員利用水電裝機容量計算開發程度的辦法，成功的達到了汙蔑水電開發“大躍進”的目的。這就是利用水電裝機容量來估算我國水電開發潛力可能所存在的問題。由於嚴重高估了我國水電開發程度，不僅將給某些敵視水電開的極端環保人士提供汙蔑水電開發的口實。而且，還將造成低估水電能源在我國能源中所產生的作用。
一些能源研究、規劃或者管理部門，根據目前我國水電裝機所得到的開發程度，認為我國的水電已經開發的差不多了，不會再有多大的潛力了。其實，我國的水能資源截止到2011年底的開發利用程度，隻有技術可開發的四分之一。如果，我們要達到美國的開發程度，粗略的估計水電的規模也還能增加兩倍。如果能達到歐洲一些國家的開發程度（90%），我國水電的發展潛力更大。
關於如何大眾化的表述水電的能源量的問題，已故的潘家錚院士曾與我討論後共同建議用一度電，一斤煤的辦法估算。常常有人覺得原煤的概念不準確，最好用標準煤來表述。但是，我們認為，我們的水電能源的資源量，是利用火力發電的煤耗轉化過來的。一方麵發電煤耗本身就是不斷變化的，過於精確，將總是變化無常。另一方麵，發電煤耗與供電煤耗之間還有區別，火電廠的廠用電，比水電廠要多很多。所以，當我們用火電廠的發電煤耗折算水電的能源資源量時，其實也不可能精確。這樣，與其怎麼著，都不可能精確，還不如索性采用更簡單、更方便的“一度電、一斤煤”的辦法估算。
如果按照這種辦法折算，我國的水電能源理論蘊藏量約為每年30億噸原煤，技術可開發量約為13億噸，我國水能資源未來的開發潛力大約還有每年近10億噸原煤。總而言之，我們隻有準確理解水電裝機與發電量的科學意義，才能把我國的水電開發與國外的發達國家進行客觀的比較，並對我國的水電開發前景，做出符合實際的科學判斷。
