品評四方｜雅下水電工程開工　為何舉世無雙？

文/關品方

去年，中國的年發電量是10.1萬億千瓦時（千瓦時即kWh）。如果年複合增長率維持在2%，2060年發電量約為18萬億千瓦時。如果電力需求隨經濟增長及電氣化率提升，年複合增長率3%，2060年發電量或高達25萬億千瓦時。為了確保供電量先行、避免拖慢經濟發展，中國的目標是到2060年年供電量25萬億千瓦時。

本月19日，國務院總理李強宣布，中國雅魯藏布江下游水電工程（以下簡稱雅下水電工程）正式開工。建造完工後，預期年發電量高達3000億千瓦時（全國年供電量的1.2%），可滿足大概4億中國人的日常生活用電所需。這是一個劃時代的大行動，是偉大的工程壯舉。消息傳出，全球嘩然，各國媒體紛紛第一時間報道。

為什麼雅下水電工程引發全球關注？這是因為該工程將創造無數人類奇跡，斬獲眾多世界之最。

首先，它是有史以來人類最大的水電工程。此前全球所有水電工程，無論是我國的三峽水電站還是外國規模最大的伊泰普水電站，在這個超級巨無霸面前都黯然失色。據預測，雅下水電工程竣工後，其發電量與裝機量將會是世界頂級水電工程，相當於3個三峽水電站的供電能力。

其次，該工程的施工難度堪稱世界之最。雅下水電工程地處海拔3300米以上的青藏高原，工程面臨諸多嚴峻挑戰：施工人員需要克服高海拔缺氧的環境；技術人員要提前精準勘測當地複雜的地質結構；當地廣袤的原始森林、陡峭的峽谷等極端環境都是工程建設需要克服的困難。該區域潛藏8.5級地震帶的風險，地質地理環境複雜、有17條地殼斷裂帶。這些困難前所未有，是世界級難題，遠超全球人類此前所遇。在高達兩千多米引水落差形成巨大水壓的環境下，如何順利開展施工？這裏面任何一個難題單獨拿出來都足以在全球水電工程領域的史冊上留下濃墨重彩的一筆。

雅下水電工程在水技術創新方面，同樣創造世界之最。從首個引水位置開始施工，直至最下方的墨脫水電站出水口，水落差大約2230米。為了攻克如此巨大水壓帶來的難題，我國採用了兩項創新發電技術。首先，通過截彎取直技術，安排我國自主研發的盾構機實現隧洞引水。引水隧洞最大埋深落差約3000米，截彎長度約30公里，創出世界紀錄。這方法旨在確保水能利用率達到85%以上，大幅超越其他水利工程60%的水平。其次，為了承受大約2230米高度的水頭衝擊力度，雅下水電工程將首次應用500兆瓦（即50萬千瓦）級衝擊式水輪機組。這是人類首次使用如此巨型的水輪機組，此前從未有國家能夠研發並投入使用如此強大的發電設備。雅下水電工程規劃建設5座梯級電站，每級12台單機容量百萬千瓦級的發電機組，一共60組。這意味着每個機組的容量甚至可能是總共60個100萬千瓦級或120個50萬千瓦級的發電機組；具體安排還未最後決定。

雅下水電工程建設完成後，必將刷新全球水利工程的歷史紀錄，成為全球水能利用效率最高、水輪機組技術最先進、發電量最大的水電站。

中國公布評估預算，這項超級工程總投資將高達1.2萬億元人民幣，帶動超過百萬人就業，是另一個世界之最。與此同時，在工程建設的過程中，還將秉持環保理念，為保障水域中魚類的生存與洄遊，將設立100億元人民幣生態基金，保留30%原始天然河道，確保魚類在每年的洄遊季節都能暢通無阻。這是一個人性化的生態補償方案，得到全球相關業界的充分肯定，人類與大自然可特續地和諧共生。

這真是一個偉大壯舉。凡是不存偏見的人，都渴望見證這項人類基建史上亘古未有的偉大工程取得成功，看到中國如何憑藉智慧與力量，造化天工、創造奇跡。

根據筆者的畏友李焯芬教授的介紹，雅下水電工程（坊間一度稱之為「墨脫水電站」）是中國未來電力能源規劃的一部分。中國有2060年達到碳中和的目標，亦是一個面向國際的承諾。中國的碳中和目標是努力爭取在2060年之前實現二氧化碳排放與吸收的平衡，也就是碳排放量達到峰值後不再增長然後逐漸下降、最終達到淨零排放。為了實現這一目標，意味着中國需要大幅提高能源效率，大力發展可再生能源（風、水、核、光），並在社會、經濟、技術和能源系統等方面進行深刻變革。目前，中國約七成的電能來自火電（煤電+油電、主要是煤電）。如果2060年要達到碳中和的目標，火力發電的比例要下降到兩成左右。

我們再深入一點分析中國今後35年的發電量相關預測與展望，可以了解到中國在電力發展領域展現出強勁的增長態勢和明確的綠色轉型戰略。今年的發電量已有具體的預測數據，可以引伸出2060年的展望需要並定出長期目標。

中電聯預計今年全國的社會用電量同比增長5%至6%；十四五規劃以來，我國電力彈性系數保持在1.2左右（用電量增速高於不變價GDP增速的20%）。筆者的簡單解釋是這樣：假定不變價GDP年增長率是2.5%，用電量增速將是年3%（2.5%x1.2），因此供電量年增速不應低於3%；這個系數與產業結構轉型、數字經濟發展（大數據處理的耗電量大）等因素密切相關。

從數字經濟驅動的角度看，以互聯網、大數據等為代表的數字經濟高速發展，數據中心等核心基礎設施用電量需求將會有剛性增長。2018至2024，6年間互聯網和相關數據服務業的用電量年均增長高達19.2%，因此不可不作長期打算。

從發電總裝機容量的角度看，預計今年全國發電總裝機容量將突破36億千瓦，其中新能源發電裝機規模新增2億千瓦以上，非化石（火力）能源發電裝機佔比將提升至60%；這個減少火力發電的趨勢，相當正面，十分可喜。

中國的區域發電情況如按省份排序，前五名分別是內蒙古644億、廣東604億、江蘇490億、山東463億、新疆409億；西南區域略嫌不足。中國的長距離遠程供輸變電的網格基本運行圓熟，關鍵是前瞻安排。因此，今後35年（到2060年）的發電量展望宏圖十分關鍵，要能夠符合長期能源戰略布局目標。正如李教授所言，中國提出2060年（之前）實現碳中和的目標，為達此目的，電力行業是核心。到2060年，非化石能源佔能源消費總量的比重應高達80%，這目標並不容易達成，因此水風核光四方面要齊頭並進；對水力發電的發展尤其要寄予厚望，雅下水電工程因此是重中之重。

中國為了優化能源結構以實現碳中和，正加速降低以煤炭和石油發電的消費比重，大力發展風電、光伏、水電、核電，還有「生物質能」（有待開發）等可再生能源。

筆者早前已提出，資源+能源=動能（momentum）是新質生產力之一。發電量增長趨勢是動能的體現，提供經濟持續增長的動力。隨着電氣化率的進一步提升（交通運輸、工業領域的高端製造和深度自動化/電氣化）、經濟的持續發展、城鎮化和生活用電增長等因素要求的影響，2060年發電量和用電量預計將在今年的基礎上大幅持續增長，具體數值還需結合經濟發展速度和技術進步預期等多方面要素綜合估算。到2060年，目標或應該設定在年總發電量21萬億為佳（在18萬億至25萬億之間）。

最後，筆者認為值得一提的是，月球背面存在新能源的可能性較大，尤其是氦-3這種清潔、安全、高效的核聚變發電燃料。月球土壤中含氦-3的儲量在其背面尤為豐富，為人類未來的能源發展提供了新的方向。地球形成於約46億年前，月球形成於約45.1億年前，其背面就是不讓人類肉眼看得到。估計月球背面的氦-3儲量高達500萬噸，而地球的儲量僅有500公斤。這巨大的儲量差異使得月球背面成為未來能源開發的重要目標。氦-3與氘進行核聚變反應時，能夠釋放出巨大能量但不會產生放射性危害，是一種理想的可控核聚變燃料。專家估計，1噸氦-3聚變產生的能量可供全人類80億人使用一年；因此月球背面的氦-3資源具有可持續性，能夠滿足未來人類在地球上的能源需求；但開採及運輸不易。

在中國探月工程項目不斷推進的過程中，需要慎防敵對勢力搞破壞，因此強軍建設、尤其是火箭軍、衛星通信、月球定期旅行、空間站建設等十分關鍵。這方面筆者還沒有足夠深入的認識，有待認真學習。