有两个问题给我的深刻印象:一个是在20世纪60年代,当时我在水利电力部工作,有人问我水和电两个东西那个重要,我当时说水和电都重要。水离不开电,电也离不开水。城市和农村日常使用自来水,没有电就没有水;现在发电无论是水电、火电、核电也都离不开水,没有水就发不成电。中华环保联合会主席宋健刚刚在全球生态管理大会上作了一个报告,题目是《水,而不是石油是中国最珍贵的液体》。另一个问题是在20世纪90年代,当时我在能源部工作,有人问我能源中石油和电力哪个重要,我当时就说石油和电力都重要,我们的生产生活既离不开石油,也离不开电力。2003年“非典型性肺炎”袭来,由于我们的城市有水、电力和天然气的供应,我们的生活照常运转,如果没有水、电力和天然气的安全供应,我们就得从城市撤退。这就是说任何一个国家的经济发展和人民生活水平的提高,都离不开类型适当,数量充足和价格合理的能源供应。
一、 电力供应安全是中国最重要的能源安全问题
在我国谈到能源安全都认为能源安全就是石油安全,或者说能源安全的核心是石油安全。这是因为大多数发达国家的石油和天然气居其能源结构的主体地位,对这些国家来说,能源安全就是石油安全,石油安全成为一个世界性的敏感话题。但是中国的情况与世界大多数国家特别是大多数发达国家有很大的不同,中国应当根据自己的情况制订自己的能源安全战略,这就是电力供应安全是中国最重要的能源安全问题,电力至少要与油气并列为两大能源安全问题。
中国有什么特殊性呢?
1、 中国的能源结构不以油气为主,而以煤炭为主。对中国来说石油安全在能源安全中的影响相对较多,而能源对环境的影响就更加突出。即使到21世纪中叶,中国对世界市场石油进口的依赖度超过50%时,仍然可以说在能源上中国以自给为主。
2、 中国是一个人口众多、经济基础薄弱的发展中国家。这意味着发展初期必然有较高的能源(和石油)消费弹性系数;另一方面,特别是发展的中后期,又有相当大的节能(油)潜力。
3、 中国是一个向成熟的市场经济过渡的“转型国家”。在成熟市场经济国家里所采取的安全对策可以成为我们的借鉴,但在应用时又必须符合“过渡期”的特点。
4、 中国电源结构以煤电为主,其余为水电、核电和可再生能源发电。电力将污染最严重的煤炭转化成最干净的能源电力,为在发电领域节约油气资源,并且在可能条件下替代油气作出了贡献。
能源安全是一个很广泛的概念,石油供应安全果然是最重要的内容,但是还应该包括其他能源的供应安全,特别是天然气和电力,还包括能源与环境的协调发展。中国的石油主要应用在交通领域,不象发达国家那样广泛,石油还可以采用建立战略石油储备,国内油田紧急增产能力,紧急石油替代和需求限制等措施来保证石油供应安全。中国的电力是应用最广泛的能源,涉及国民经济所有的领域和人民生活的各个方面,与现代生活贴得最近,电力供应不同于石油,是发电、输电、供电同时完成的,电力供应的可靠性成为直接影响老百姓和工商业活动,第三产业活动的重要问题,对于中国来说电力供应安全是最重要的能源安全问题。
二、 影响电力安全的因素
任何一个国家的经济发展和人民生活水平的提高都离不开能源供应。中国自改革开放以来,经济的高速度发展,是以充足的能源供应为后盾的。1980年至2000年间,中国人均能耗增长了50%,人均石油消耗增加了一倍,中国在世界能源消费总量及分品种能源消费中的比例不断上升。特别以电力和石油增长尤为迅速,近几年的电力增长率大大高于GDP的增长率,石油的增长率几乎与GDP的增长率持平。中国自1993年成为石油纯进口国以来,中国已成为世界上石油消费和进口最快的国家,目前,中国石油对外依赖率已达40%左右,中国对外石油依赖不断上升,石油安全具有内外部两种因素。中国电力的增长虽然比石油快,但中国电力主要依靠国内能源转化,对外的依赖不大,今后我国有可能要从俄罗斯、蒙古等国家进口电力,对外电力依赖率不会很大,电力安全主要是内部因素。
影响电力安全的因素可以分为两个方面,一是电源不足,造成缺电的电力危机;二是电网薄弱,运行、调度失误,造成停电事故。
电源不是造成缺电的电力危机,在发展中国家相当普遍,我国在计划经济年代长期缺电,改革开放以后经过多年的努力,到1997年解决了全国严重缺电,但从2003年开始又经历了几年缺电,缺电是电力安全的一种表现,而且延续时间长。发达国家和转型经济国家一般不缺电,电力安全情况比较好,但近年来由于电力体制改革措施不挡,造成缺电。突出的例子是美国加州,由于在电力体制改革中采用单一购买机制,在缺电情况下,发电厂竞价上网,上网电价急剧上涨,终端用户电价固定不复,造成电网公司巨额亏损就,扰乱了正常的生产,生活秩序,前后经历了一年多时间才克服了危机。
电网薄弱,运行、调度失误,自然灾害,造成停电事故,危及电力安全。近年来世界停电事故频发,给事故发生地区的社会与经济发展带来很大影响,同时也给我国电力安全敲响了警钟。
2003年8月14日,电网故障造成美国纽约市曼哈顿首先发生大面积停电,继而影响到美国东部和加拿大部分地区。这次历史上最大规模的停电给成千上万的市民的工作,生活造成了损失。
2003年8月28日,英国伦敦和英格兰东南部部分地区突发重大停电事故,伦敦近三分之二地铁和部分列车停运。
2004年6月29日,来自印度尼西亚的天然气供应突然中断,造成新加坡全岛突然发生长达一小时的大面积停电事故。
2004年11月18日,西班牙首都马德里市中心以及南部地区因变电站发生火灾导致大面积停电,25万市民处于黑暗之中。
2005年8月25日,飓风“卡特里娜”袭击美国人口稠密的佛罗里达州东南岸地区,导致供电中断,200万人陷入黑暗世界。
2005年12月26日,加拿大魁北克省西南部遭遇1998年以来最严重的暴风雪,7万用户失去电力供应。
2006年5月25日,由于变电站事故造成俄罗斯首都莫斯科大停电,给莫斯科的工业生产、商业活动和交通运输造成不利影响。
2006年7月17日,由于天然及电网调度等人为原因,纽约东部昆斯区及一个机场的两个航站楼发生停电事故,直到8月18日才全部恢复电力供应,成为纽约历史上最严重的一次停电事故。
2006年8月14日早晨,由于一家建筑公司的起重船吊臂坏了跨河输电线,造成东京、千叶和神奈川两县共139.1万个用户蒙受停电之苦。
2006年9月24日,由于电网故障,巴基斯坦发生全国大停电。全国70%以上的居民受到停电影响,数百万人无电可用。巴基斯坦最大的城市、经济中心卡拉奇受停电影响最大。这是巴基斯坦近5年来所遭遇的最严重的停电事故。
2006年11月4日,由于德国的一起电网事故,引发西欧的法国、德国、意大利、比利时和西班牙等西欧国家遭遇大停电事故,约1000万人受停电影响,法国有500万人受影响,是近30年来最严重的停电事故。
从上面对世界停电事故的分析可以看到,造成停电的原因是多种多样的,除了电网不够坚强之外,人为破坏和自然灾害也是造成停电事故的重要原因。中国面临着非常严峻的电力安全挑战,外国发生过的电力安全事故,在中国同样存在,而且可能有过之而无不及,如中国东南沿海的热带风暴和飓风,对电力设施的破坏也是非常突出的;中国应当建立长期、全面、有效的电力安全体系。
三、 中国电力安全的保障措施
在中国的改革开放大潮中,中国电力工业取得了长足的发展,中国已拥有世界第二大电力工业。从中国的自身的情况来看,经过努力可以弱化甚至消除某些不安全的因素,争取建立一个长期、全面、有效的电力安全体系。这种努力可以概括为以下几个方面。
1. 加强电力可靠性管理,保证发电、输电、配电设施的可靠性。为了保证供电的可靠性,无论是发电还是输配电设施都应当有充足的备用能力。中国在电力工业统计中只有分省、分网的装机容量和统调最大的统计,无法计算分省、分网的备用率,这是我国电力工业统计中的一大问题。另一个问题是,在中国历史上由于长期缺电,为了弥补电力缺口,往往靠提高发电设备利用小时数来增加发电量,由于用煤电发电设备高利用小时数来测算标杆电价,因此所有的燃煤发电厂都要求达到较高的利用小时数,以保证其有足够的收入和利润,这种发电机组的高利用小时,不能保障电力供应和留有充分备用。所以为了提高供电可靠性,保证电量安全供应,要下决心解决好这两个问题。
2. 加强电力中长期规划和区域电力规划,是保证电量安全的重要措施。电源、电网结构是否合理,电力运行是否安全可靠,调度能否适应电力市场发展的需要,电力规划是基础。因此,必须强调统一规划,科学规则。这既是我国多年来的成功经验,也是许多国家大停电事故得出的教训。
为了安全供电不仅要有全国的电力规划,还要编制分区(即分网)的电力规划。目前区域电力规划已成为国家宏观调控的重要手段。随着我国从计划经济向市场经济的逐步推进,要促进地区间的协调发展,提高区域经济竞争力,也必须重视强化区域电力规划。在制订区域电力规划时要注意两个问题:一是规划内容不是一撑不变的,区域电力规划作为客观调控的一个手段,区域电力规划内容也应随政府职能转变和市场化程度的提高而变化,可以因时因地而宜,不是一成不变的。二是电力规划的发展目标和空间应有弹性,由于未来市场经济的发展,科学技术进步、自然条件等方面会遇到多种不确定因素,不能将其发展目标和发展空间定得过死,将原来过于具体的刚性电力规划转变为应变能力较强的弹性电力规划,防范各种风险和被动的境况。
3. 电源建设要适当超前发展,逐步提高电源备用率,以保障电力供应安全。首先应在保障电力供应总量的基础上,努力实现煤炭发电先进技术的产业化,加快超临界,超超临界燃煤机组开发利用,加快超临界循环流化床和整体煤气化燃气蒸汽联合循环发电技术的研究,发展洁净的煤电为主,核电、水电为辅的多元电力生产体系,保障电力供应安全。还要积极推进可再生能源和其他新能源发电,以期逐步替代传统能源,从长远逐渐改变能源供给的构成。对于一些重要的场合,比如大学、医院、机场、高档酒店,要建设热电联产或楼宇热电冷三联供系统,以提高供电的可靠性。
4. 提高电力输送技术、完善电网安全措施,是电力安全供电的重要保障。我国电网建设滞后,是影响电力安全的重要因素。要加快输电和配电网的建设,在有条件的情况下,应适当加快推广应用灵活交流输电(FACTS)技术,紧奏型输电技术,采取先进的无功功率补偿手段(STATCH),实现对交流输电功率潮流的灵活控制大幅度提高电力系统的稳定水平要研制开发应用实时在线快速解列装置,进一步完善电网安全的技术手段,保证系统稳定,保障电力工业安全。
5. 坚持统的一调度,建立事故应急处理机制,保证电力系统的安全稳定运行。统一调度是保证电网安全稳定运行的重要条件。电网调度的第一要务是协调发电、输电、配电和用电之间的关系,保证电网的安稳定运行,保证向用户可靠供电。各级电网调度机构严格执行《电网调度管理条例》和《电力系统安全稳定导则》,加强“三道防线”建设。电力用户要积极参与节约用电和电力需求侧管理;在缺电或事故状态下,要积极参与需求的响应。
综上所述,能源安全是一个很广泛的概念,同样电力安全也是一个广泛的概念,不仅发电、输电、配电各环节的安全、煤电、水电、核电各种电源的安全,还有用于发电的各种一次能源如煤炭、石油、天然气供应的安全,能源运输如铁路、水运、管道运输的安全,其他如煤电等化石燃料电厂的污染治理等都会影响电力的安全。除此之外,还有天气、气候变化,酷热、严寒、飓风等其他恶劣气候,干旱少,雨不仅会影响水电站的发电,而且会危及煤电、核电的发电。所以涉及电力安全的问题很多,有的可以采取防范措施,有些自然灾害还难以防范。为了应对中国电力安全的挑战,必须建立一个长期、全面、有效的电力安全体系,首先要从电力系统内部做起,提高发电、输电、配电的备用率,提高可靠性,提高各种抵抗自然灾害和人为灾害的能力。
作者:中国能源研究会学术委员会主任 朱成章