盧強院士:電力的榮光與夢想

發布時間: 2019-10-11   來源:中國電力企業管理  作者:本站編輯

  1936年生人的盧強,作為目前健在的我國最具權威的電力科學家之一,對我國電力事業從艱難起步到奮勇直追的歷程記憶猶新。追憶過往,他為自己見證了新中國電力發展的奮進之路而感慨萬千;展望未來,他認為能源轉型迫在眉睫,我國能源電力發展仍面臨多重挑戰,但前途光明。

  電源緊跟大型工業的被動式發展

  在新中國成立之初,電源稀缺、電網凋零,全國為數不多的發電廠大多是外商在租界,以及大城市周邊建設的小型火電廠,比如民國時期的南京下關發電廠以及上海楊樹浦發電廠等。新中國成立初期,下關電廠總裝機容量僅為3萬千瓦;楊樹浦發電廠總裝機容量將近20萬千瓦,是當時規模最大的發電廠,這一個廠的裝機幾乎占當時全國總裝機容量的十分之一。那時候,全國發電總裝機大約在180~200萬千瓦,僅僅相當于現在兩臺大型機組的容量。

  這就是當時我國所面對的薄弱的電力工業基礎。但即便是如此稀少而簡陋的電廠,能夠保留下來也是極為不易的。在新中國成立前夕,國民黨在撤退之前意圖炸毀全國的電廠,為了保護工廠,中共地下工作者發動工人,在全國廣泛成立工人護廠隊,與反動勢力進行了機智英勇的斗爭,保衛了全國為數不多的電廠資源。

  但這區區一、二百萬的發電容量當然滿足不了國家發展和人民生活的需要。那時候,珍貴而又稀缺的電力主要用來保障重工業和一些紡織輕工業用電,居民用電尚在其次,只有大城市有部分居民能夠用電照明,少有其他電氣設備。

  “一五”時期,我國確定了156個工業重大建設項目,這一系列項目為中國早期工業發展奠定了基礎,其中有三分之一的項目在東北。隨著一批重工業項目的建設,提升我國電力供應能力的任務十分緊迫。當時東北最大的電廠是豐滿水電廠,該電廠是日本占領東北時,使用中國勞工建成的。為此,中國勞工死傷無數。日本戰敗撤退后,我國技術人員和工人刻苦鉆研學習,摸清了關鍵技術,掌握了運行、維護維修和管理技能。在此基礎上,還成長起了一批水電廠高端技術人員和管理人員。

  在這一時期,中國電力工業的起步是艱難而又緩慢的。盧強考上清華大學電機系后,了解到前蘇聯已建成數個世界領先的大型水電站;美國和歐洲已經研制出了單機百萬千瓦的火力發電機組,這種大型機組發電效率高,煤耗低,讓盧強既驚嘆又羨慕。那時候,國內建設了一批中型火電廠,大型機組一般在20萬千瓦。盧強心里冒出一個念頭:什么時候中國也能擁有單機百萬的發電機組呢?中國能自己研制出來嗎?

  1954年考上清華大學電機系的盧強,其求學生涯貫穿了新中國電力事業的早期發展,他一面關注國外電力先進水平的發展,一面為中國電力事業的每一個成就而欣喜。

  1964年,盧強研究生畢業,成為清華大學電機系的一名青年教師。1968年,丹江口水力發電廠第一臺機組投產,主要任務是為武鋼供電?!爱敃r武鋼集團有四臺高爐,是中國最大的煉鋼廠,從丹江口水電站直接送出一回220千伏線路,向武鋼供電?!北R強說。

  這是中國早期電力建設中的普遍形態:一座發電廠建成后,配套建一、二條高壓線路對負荷供電,對安全性和穩定性考慮較少。丹江口水電廠主供武鋼就是如此,單電源單輸電線供電,業內人士擔心其運行的安全性問題。果然,1972年,由于丹江口電站輸出線路發生短路故障而跳閘,使武鋼完全失去電源(包括安保電源)。四臺高爐若失去冷卻水,在四分鐘內就會坍塌,武鋼命懸一線。幸虧有一個裝機容量僅一萬千瓦的小電廠,廠長(是清華校友)見此情況,急令該廠與電網解列,利用這一萬千瓦的機組解決了冷卻水的問題,保住了武鋼。盧強清楚地記得周總理批示道:武鋼是中國人民用一百多年勒緊褲帶建成的,這次幾因電力事故毀于一旦,這樣的事故再也不能發生了!所有中國電力人包括盧強在內,見此批示,無不感到自己肩上責任之重大。從此盧強把提高電力系統運行的穩定性作為自己畢生的責任。

  樹立能源電力全國一盤棋的理念

  1961年8月,我國建成了第一條電氣化鐵路——寶成鐵路,由寶雞發電廠為其供電?!半姎饣F路是單相負載造成三相不平衡,引起了發電機機端產生嚴重負序發熱,電廠難以承受,因此鐵道研究院委托清華大學來完成這一課題,希望我們研究如何加裝電容器對負序發熱進行補償?!北R強說。

  這是盧強在進入研究生學習階段接到的第一個科研任務。當時的中國,即使有能力建設電氣化鐵道也無法多建,電廠沒有足夠大的容量,電網也沒有足夠強的承載能力。正因如此,電氣化鐵道的發展在我國中斷了很久,直到1977年,我國才再次建設電氣化鐵路陽安鐵路——陽平關至安康356千米段。

  在與鐵道科學院科技人員合作完成了實驗室研究之后,盧強開始實地調研。他獲得一張鐵道部所發的“特別通行證”,無論何時只要是在寶成鐵路,任何一輛列車到站他都可以直接上車,在副駕駛的位置記錄列車運行有關數據,以供研究。

  寶成鐵路沿線風景秀麗,林壑尤美。但盧強無心觀賞,只一門心思考慮安裝電容器的最佳補償地點。

  課題完成后,電容器的成功安裝的確在減少負序方面起到了明顯的效果,但這并不能從根本上解決問題。電力和交通,是當時制約國家經濟發展的兩大因素,而從電氣化鐵道的發展上可看出,電力系統容量足夠強大與充??煽?,是一切基礎設施建設的前提條件。

  盧強回憶到,當時,前蘇聯在伏爾加河和頓河上修建了幾個特大型的梯級水力發電廠,其輸電技術亦相對先進,后又建成了可從西伯利亞遠距離送到莫斯科的輸電線路。前蘇聯當時考慮用1000千伏特高壓輸電方案,但建成后因沒有足夠功率可送,只得降壓運行。再看我國今日特高壓網絡已日益完善,成為世界上唯一有特高壓成功運營的國家。而且我國也成了特高壓國際標準的制定者。在慶祝新中國成立70周年之際,憶往昔看今朝,怎不令人贊嘆!

  缺乏系統性科學規劃的電力發展在二灘水電站“送出工程”棄水事件中釀成苦果。1991年,二灘水電站開工建設,這一電站是中央和國務院為促進中西部經濟發展而確定建設的巨型基礎設施項目。二灘水電建設利用世界銀行貸款共計9.3億美元,緩解了國內資金的不足。

  二灘水電站建設經歷了九年時間,在建設之初,我國供電局面十分緊張,特別是華東等地電力負荷缺口明顯。但電站投產后,卻面臨著巨大危機:巨額投資、巨大浪費、巨額虧損。一方面,我國經濟受亞洲金融危機的影響處于低谷時期,電力需求并不是特別旺盛,另一方面,華東各省希望發展本地區火電電源,而不愿接受遠方水電資源。

  二灘水電站的棄水之痛,也成為中國開啟電力體制改革的導火索,能源電力規劃全國一盤棋的思想更加深入人心。

  2006年11月28日,國內第一個國產百萬千瓦超超臨界電站項目:華能玉環電廠1號機組正式投入商業運行,當年盧強的心愿成真。在電源大發展的同時,我國電網也實現了由高壓、超高壓到特高壓的步步躍升。2013年1月,“特高壓交流輸電關鍵技術、成套設備及工程應用”榮獲國家科學技術進步獎特等獎。當時,盧強任評審專家委員會主任委員,他認為這項成果獲國家科技進步特等獎是當之無愧的。

  大型儲能應用是能源轉型的關鍵

  自2015年12月《巴黎協定》達成以來,能源轉型已迫在眉睫。要實現能源轉型,盧強認為應重視大水電開發。

  他在任全國政協常委期間曾多次呼吁加快開發西南水電,尤其是對怒江的開發。他認為,水電站兼顧灌溉、航運和發電,具有巨大的社會和經濟效應,雖然前期投資成本較高,但建成之后發電成本極低。對于我國來說,大型水電站的建設是一種戰略儲備,需要用長遠眼光來看待。盧強表示,怒江的開發時間非常緊迫,水電開發周期很長,即便現在動工,距離首臺機組發電還需要八年左右的時間,而怒江現在一直遲遲未動,令人費解、痛心。

  盧強認為,怒江的開發可以參照瀾滄江開發的成功先例。瀾滄江是我國水能資源的“富礦”,發源于青藏高原的唐古拉山東北坡,流經云南西南部,在我國的流域稱瀾滄江,出國后稱湄公河。瀾滄江在中國境內落差達5000米,非常適合做梯級開發。開發后不僅能產生大量的清潔電能,還對防災減災、水利灌溉、涵養水土、保護生態有積極意義。瀾滄江所發電量不僅可以供我國使用,也可以輸送給缺電的鄰國。

  盧強不同意以環保為名義而放棄對怒江開發的雜音。開發水電,同樣可以做得很環保。比如以華能公司為主,對瀾滄江所進行的水電梯級開發就非常注重生態保護,對于建設中不得已毀壞的森林和草地都予以了加倍補種,是水電生態開發的范例之一?!皩嶋H上,真正對生態產生破壞的,是兩岸居民的貧困。我去怒江考察過,兩岸人民生活很苦,沒有電,需以伐樹砍柴為炊,近岸的樹木都砍得差不多了,就只能去深山里砍,生態資源被無序開采。缺電和貧窮才是破壞怒江生態環境最嚴重的因素?!北R強說。

  在2011~2012年間,我國西南部以及湄公河流域的東南亞四國發生旱情,這讓我國的水利開發陷入了不利的輿情。但實際上,中國的水利開發并不會導致下游國家的旱情,反之還有利于這些國家旱澇調節?!斑@一點一定要正確認識,在怒江水利開發上應與有關國家友好協商,”盧強說,“總之,我們要有克服一切困難的魄力去開發怒江。這是一個具有重大意義的民生和生態工程?!?/p>

  自2015年12月《巴黎協定》達成以來,能源轉型已經迫在眉睫。我國承諾2030年煤炭消費達峰,以何種清潔能源替代煤炭減少的缺口?盧強認為有三大替代:一是我國小水電的裝機總容量可達一億千瓦,有效利用小水電資源,是廣大農村地區人民致富的一條途徑;其二是風電、光電,目前我國風電裝機約為一億三千萬千瓦,但風電利用效率很低,棄光情況亦較嚴重,應認真解決;第三,需要推動特大型儲能的研發和應用。我國自主研發的多聯產全壽命周期零污染壓縮空氣(即全綠色儲能)技術便是儲能技術的重要創新和突破。

  對于清潔能源中的核電未來如何發展,盧強認為,核電發展最大的問題,并不在于安全問題。只要把安全管理做得嚴格細致,核電安全是可以保障的。真正制約核電發展的在于核廢料后處理技術,如果能夠對廢棄放射源(核廢料)進行99.5%以上安全收儲,那么核電在全壽命周期內才可以稱為綠色能源。

  盧強表示,目前我國風、光和小水電(如雅安地區)利用率低,大規模配置儲能設施,是提升風光和小水電利用效率的根本辦法?!半娏ο到y的峰谷差是影響電力系統效率的最大難題,也是降低系統經濟性的原因所在。如何大幅縮小峰谷差?上述我國自主研發的壓縮空氣儲能技術的充分應用可以做到?!北R強說。

  儲能是影響未來能源格局的關鍵問題,對提高能源利用效率、促進新能源產業發展、推動能源戰略轉型有重要意義。但如何大容量、經濟、高效綠色地儲存電力和熱能等,是科學界至今沒有解決的難題。盧強教授的團隊在國家發改委、國網公司、華能電力、中鹽公司和清華啟迪公司的支持下,已開發出全壽命周期(40年至50年)零污染、集儲電、儲熱、儲冷氣(冷物流鏈)并兼調相于一身的壓縮空氣儲能系統。電-電效率從37.5%到50%,一步一個臺階的儲能系統已分別建成并在蕪湖市和青海大學運行數年;現發改委能源局已經批準第一期在常州建設60兆瓦電-電效率不低于60%的示范工程。該項直接關乎到能源轉型的示范工程將于2020年9月完工,并由江蘇省電力公司負責完成最后的并網發電工程。據專家預測,它的市場需求將遍及全國以及“一帶一路”沿線國家。

      關鍵詞: 盧強,電力

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