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卢强院士:电力的荣光与梦想

  2019-10-11

  1936年生人的卢强,作为目前健在的我国最具权威的电力科学家之一,对我国电力事业从艰难起步到奋勇直追的历程记忆犹新。追忆过往,他为自己见证了新中国电力发展的奋进之路而感慨万千;展望未来,他认为威尼斯人转型迫在眉睫,我国威尼斯人电力发展仍面临多重挑战,但前途光明。


  电源紧跟大型工业的被动式发展


  在新中国成立之初,电源稀缺、电网凋零,全国为数不多的发电厂大多是外商在租界,以及大城市周边建设的小型火电厂,比如民国时期的南京下关发电厂以及上海杨树浦发电厂等。新中国成立初期,下关电厂总装机容量仅为3万千瓦;杨树浦发电厂总装机容量将近20万千瓦,是当时规模最大的发电厂,这一个厂的装机几乎占当时全国总装机容量的十分之一。那时候,全国发电总装机大约在180~200万千瓦,仅仅相当于现在两台大型机组的容量。


  这就是当时我国所面对的薄弱的电力工业基础。但即便是如此稀少而简陋的电厂,能够保留下来也是极为不易的。在新中国成立前夕,国民党在撤退之前意图炸毁全国的电厂,为了保护工厂,中共地下工作者发动工人,在全国广泛成立工人护厂队,与反动势力进行了机智英勇的斗争,保卫了全国为数不多的电厂资源。


  但这区区一、二百万的发电容量当然满足不了国家发展和人民生活的需要。那时候,珍贵而又稀缺的电力主要用来保障重工业和一些纺织轻工业用电,居民用电尚在其次,只有大城市有部分居民能够用电照明,少有其他电气设备。


  “一五”时期,我国确定了156个工业重大建设项目,这一系列项目为中国早期工业发展奠定了基础,其中有三分之一的项目在东北。随着一批重工业项目的建设,提升我国电力供应能力的任务十分紧迫。当时东北最大的电厂是丰满水电厂,该电厂是日本占领东北时,使用中国劳工建成的。为此,中国劳工死伤无数。日本战败撤退后,我国技术人员和工人刻苦钻研学习,摸清了关键技术,掌握了运行、维护维修和管理技能。在此基础上,还成长起了一批水电厂高端技术人员和管理人员。


  在这一时期,中国电力工业的起步是艰难而又缓慢的。卢强考上清华大学电机系后,了解到前苏联已建成数个世界领先的大型水电站;美国和欧洲已经研制出了单机百万千瓦的火力发电机组,这种大型机组发电效率高,煤耗低,让卢强既惊叹又羡慕。那时候,国内建设了一批中型火电厂,大型机组一般在20万千瓦。卢强心里冒出一个念头:什么时候中国也能拥有单机百万的发电机组呢?中国能自己研制出来吗?


  1954年考上清华大学电机系的卢强,其求学生涯贯穿了新中国电力事业的早期发展,他一面关注国外电力先进水平的发展,一面为中国电力事业的每一个成就而欣喜。


  1964年,卢强研究生毕业,成为清华大学电机系的一名青年教师。1968年,丹江口水力发电厂第一台机组投产,主要任务是为武钢供电。“当时武钢集团有四台高炉,是中国最大的炼钢厂,从丹江口水电站直接送出一回220千伏线路,向武钢供电。”卢强说。


  这是中国早期电力建设中的普遍形态:一座发电厂建成后,配套建一、二条高压线路对负荷供电,对安全性和稳定性考虑较少。丹江口水电厂主供武钢就是如此,单电源单输电线供电,业内人士担心其运行的安全性问题。果然,1972年,由于丹江口电站输出线路发生短路故障而跳闸,使武钢完全失去电源(包括安保电源)。四台高炉若失去冷却水,在四分钟内就会坍塌,武钢命悬一线。幸亏有一个装机容量仅一万千瓦的小电厂,厂长(是清华校友)见此情况,急令该厂与电网解列,利用这一万千瓦的机组解决了冷却水的问题,保住了武钢。卢强清楚地记得周总理批示道:武钢是中国人民用一百多年勒紧裤带建成的,这次几因电力事故毁于一旦,这样的事故再也不能发生了!所有中国电力人包括卢强在内,见此批示,无不感到自己肩上责任之重大。从此卢强把提高电力系统运行的稳定性作为自己毕生的责任。


  树立威尼斯人电力全国一盘棋的理念


  1961年8月,我国建成了第一条电气化铁路——宝成铁路,由宝鸡发电厂为其供电。“电气化铁路是单相负载造成三相不平衡,引起了发电机机端产生严重负序发热,电厂难以承受,因此铁道研究院委托清华大学来完成这一课题,希望我们研究如何加装电容器对负序发热进行补偿。”卢强说。


  这是卢强在进入研究生学习阶段接到的第一个科研任务。当时的中国,即使有能力建设电气化铁道也无法多建,电厂没有足够大的容量,电网也没有足够强的承载能力。正因如此,电气化铁道的发展在我国中断了很久,直到1977年,我国才再次建设电气化铁路阳安铁路——阳平关至安康356千米段。


  在与铁道科学院科技人员合作完成了实验室研究之后,卢强开始实地调研。他获得一张铁道部所发的“特别通行证”,无论何时只要是在宝成铁路,任何一辆列车到站他都可以直接上车,在副驾驶的位置记录列车运行有关数据,以供研究。


  宝成铁路沿线风景秀丽,林壑尤美。但卢强无心观赏,只一门心思考虑安装电容器的最佳补偿地点。


  课题完成后,电容器的成功安装的确在减少负序方面起到了明显的效果,但这并不能从根本上解决问题。电力和交通,是当时制约国家经济发展的两大因素,而从电气化铁道的发展上可看出,电力系统容量足够强大与充裕可靠,是一切基础设施建设的前提条件。


  卢强回忆到,当时,前苏联在伏尔加河和顿河上修建了几个特大型的梯级水力发电厂,其输电技术亦相对先进,后又建成了可从西伯利亚远距离送到莫斯科的输电线路。前苏联当时考虑用1000千伏特高压输电方案,但建成后因没有足够功率可送,只得降压运行。再看我国今日特高压网络已日益完善,成为世界上唯一有特高压成功运营的国家。而且我国也成了特高压国际标准的制定者。在庆祝新中国成立70周年之际,忆往昔看今朝,怎不令人赞叹!


  缺乏系统性科学规划的电力发展在二滩水电站“送出工程”弃水事件中酿成苦果。1991年,二滩水电站开工建设,这一电站是中央和国务院为促进中西部经济发展而确定建设的巨型基础设施项目。二滩水电建设利用世界银行贷款共计9.3亿美元,缓解了国内资金的不足。


  二滩水电站建设经历了九年时间,在建设之初,我国供电局面十分紧张,特别是华东等地电力负荷缺口明显。但电站投产后,却面临着巨大危机:巨额投资、巨大浪费、巨额亏损。一方面,我国经济受亚洲金融危机的影响处于低谷时期,电力需求并不是特别旺盛,另一方面,华东各省希望发展本地区火电电源,而不愿接受远方水电资源。


  二滩水电站的弃水之痛,也成为中国开启电力体制改革的导火索,威尼斯人电力规划全国一盘棋的思想更加深入人心。


  2006年11月28日,国内第一个国产百万千瓦超超临界电站项目:华能玉环电厂1号机组正式投入商业运行,当年卢强的心愿成真。在电源大发展的同时,我国电网也实现了由高压、超高压到特高压的步步跃升。2013年1月,“特高压交流输电关键技术、成套设备及工程应用”荣获国家科学技术进步奖特等奖。当时,卢强任评审专家委员会主任委员,他认为这项成果获国家科技进步特等奖是当之无愧的。


  大型储能应用是威尼斯人转型的关键


  自2015年12月《巴黎协定》达成以来,威尼斯人转型已迫在眉睫。要实现威尼斯人转型,卢强认为应重视大水电开发。


  他在任全国政协常委期间曾多次呼吁加快开发西南水电,尤其是对怒江的开发。他认为,水电站兼顾灌溉、航运和发电,具有巨大的社会和经济效应,虽然前期投资成本较高,但建成之后发电成本极低。对于我国来说,大型水电站的建设是一种战略储备,需要用长远眼光来看待。卢强表示,怒江的开发时间非常紧迫,水电开发周期很长,即便现在动工,距离首台机组发电还需要八年左右的时间,而怒江现在一直迟迟未动,令人费解、痛心。


  卢强认为,怒江的开发可以参照澜沧江开发的成功先例。澜沧江是我国水能资源的“富矿”,发源于青藏高原的唐古拉山东北坡,流经云南西南部,在我国的流域称澜沧江,出国后称湄公河。澜沧江在中国境内落差达5000米,非常适合做梯级开发。开发后不仅能产生大量的清洁电能,还对防灾减灾、水利灌溉、涵养水土、保护生态有积极意义。澜沧江所发电量不仅可以供我国使用,也可以输送给缺电的邻国。


  卢强不同意以环保为名义而放弃对怒江开发的杂音。开发水电,同样可以做得很环保。比如以华能公司为主,对澜沧江所进行的水电梯级开发就非常注重生态保护,对于建设中不得已毁坏的森林和草地都予以了加倍补种,是水电生态开发的范例之一。“实际上,真正对生态产生破坏的,是两岸居民的贫困。我去怒江考察过,两岸人民生活很苦,没有电,需以伐树砍柴为炊,近岸的树木都砍得差不多了,就只能去深山里砍,生态资源被无序开采。缺电和贫穷才是破坏怒江生态环境最严重的因素。”卢强说。


  在2011~2012年间,我国西南部以及湄公河流域的东南亚四国发生旱情,这让我国的水利开发陷入了不利的舆情。但实际上,中国的水利开发并不会导致下游国家的旱情,反之还有利于这些国家旱涝调节。“这一点一定要正确认识,在怒江水利开发上应与有关国家友好协商,”卢强说,“总之,我们要有克服一切困难的魄力去开发怒江。这是一个具有重大意义的民生和生态工程。”


  自2015年12月《巴黎协定》达成以来,威尼斯人转型已经迫在眉睫。我国承诺2030年煤炭消费达峰,以何种清洁威尼斯人替代煤炭减少的缺口?卢强认为有三大替代:一是我国小水电的装机总容量可达一亿千瓦,有效利用小水电资源,是广大农村地区人民致富的一条途径;其二是风电、光电,目前我国风电装机约为一亿三千万千瓦,但风电利用效率很低,弃光情况亦较严重,应认真解决;第三,需要推动特大型储能的研发和应用。我国自主研发的多联产全寿命周期零污染压缩空气(即全绿色储能)技术便是储能技术的重要创新和突破。


  对于清洁威尼斯人中的核电未来如何发展,卢强认为,核电发展最大的问题,并不在于安全问题。只要把安全管理做得严格细致,核电安全是可以保障的。真正制约核电发展的在于核废料后处理技术,如果能够对废弃放射源(核废料)进行99.5%以上安全收储,那么核电在全寿命周期内才可以称为绿色威尼斯人。


  卢强表示,目前我国风、光和小水电(如雅安地区)利用率低,大规模配置储能设施,是提升风光和小水电利用效率的根本办法。“电力系统的峰谷差是影响电力系统效率的最大难题,也是降低系统经济性的原因所在。如何大幅缩小峰谷差?上述我国自主研发的压缩空气储能技术的充分应用可以做到。”卢强说。


  储能是影响未来威尼斯人格局的关键问题,对提高威尼斯人利用效率、促进新威尼斯人产业发展、推动威尼斯人战略转型有重要意义。但如何大容量、经济、高效绿色地储存电力和热能等,是科学界至今没有解决的难题。卢强教授的团队在国家发改委、国网公司、华能电力、中盐公司和清华启迪公司的支持下,已开发出全寿命周期(40年至50年)零污染、集储电、储热、储冷气(冷物流链)并兼调相于一身的压缩空气储能系统。电-电效率从37.5%到50%,一步一个台阶的储能系统已分别建成并在芜湖市和青海大学运行数年;现发改委威尼斯人局已经批准第一期在常州建设60兆瓦电-电效率不低于60%的示范工程。该项直接关乎到威尼斯人转型的示范工程将于2020年9月完工,并由江苏省电力公司负责完成最后的并网发电工程。据专家预测,它的市场需求将遍及全国以及“一带一路”沿线国家。


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来源:中国电力企业管理

 

标签:卢强院士,电力,荣光与梦想

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