30年,三次革命,中国将美国拉下能源霸主地位

财经国家周刊 2021-05-05 14:47
来源 | 柏年说(ID:LANGCHAOBAINIAN),原题《中国能源30年》
作者 | 柏年

2020年12月底,浙江、湖南等多地突然公布的限电通知,唤醒了中国人尘封已久的“限电”记忆。

说起“限电”,现在40岁以上的人应该还能清楚地记得,在上世纪80年代末至90年代初,“拉闸停电”对于广大城市家庭来说,算是家常便饭。

那是中国能源形势最严峻的时期,一边是改革开放后,突飞猛进的工业、民生用电需求,另一边却是老旧落后的能源供应,能源缺口甚至高过百废待兴的建国初期。

为此,近30年来,中国分别在能源开采、发电设备、输电网络三个关键环节,掀起了三次“能源革命”。

而中国的能源产量,也在“革命”之中,从1980年的世界第八、美国的1/3,成为世界第一,美国的1.7倍(2019年数据)。

转眼间30年过去了,中国人使用的家庭电器种类越来越丰富。从电灯、电冰箱,到空调、新能源汽车,用电量越来越高,但“限电”的困扰,却在悄然间退出了普通人的生活。

仔细想一想,你家里有多长时间没有停过电了?

30年来,在生产与生活用电爆炸式增长的同时,中国究竟是怎么做到“不限电”,这一看似简单,但实则宏伟的目标的?

今天就来看看,中国能源工业背后的那些困苦、汗水和传奇……

(文章较长,请坐好小板凳,仔细感受中国能源的奋进历程)

黑色的起始


1992年8月28日,星期五,是让北京市供电局通讯员唐松寒,印象深刻的一天。

这天下午,唐松寒所在单位,接到华北电管局下达的紧急命令——因为电网负荷过载,电力供应不过来,北京需要“拉闸限电”。

一个小时后,北京1000多路电网,被唐松寒的同事们断掉了765路,相当于总负荷的三成。

全市大停电之后,很快,供电局的电话铃声便如骤雨般袭来。

“喂!我们是回民医院,我们要给危重病人手术,请求马上供电。”

“叔叔,快给电吧,还等着看电视呢。”

热线电话里有人告急,有人询问,当然还有不少抱怨。

这场史称“8·28”的北京大停电,一直持续到了夜里。

仲夏夜,停电时间长了,有人家冰箱里的雪糕化了不说,连冻肉都馊了。

唐松寒下班回家后,还平白受到街坊邻居们不少埋怨,人们纷纷质问他:“你还是供电局的呢,怎么把自己家的闸也拉了啊?”

至于他亲手带来的这场停电,还造成了哪些事故,唐松寒后来才知道:

停电那一天,北京四大商场之一的“隆福大厦”,建店40年以来第一次被断电,据估计一天营业额损失过百万;

而玻璃五厂等电等不来,只能忍痛把溶液放掉……

因为停电造成的损失过大,唐松寒给《北京晚报》撰稿时,称“8·28”这一天为“黑色星期五”,引发一场舆论风波。

▲《北京晚报》报道

为了减少“拉闸限电”的窘境,当时的北京也想出不少招数节约用电。

例如“错峰用电”,将不同区域的企业职工公休时间错开,周三崇文、周四宣武、周五西城。

居委会大妈们则每日巡视街道,提醒居民们随手关灯。而要是谁家偷偷安装当时被视为“奢侈品”的空调,那一定会被大妈们批评为“不顾大局”,有空调也不敢开。

30年前的用电困境,硬是逼着一代中国人,养成了“节约用电”的习惯。对比没日没夜开着空调、亮着灯的美国人,不禁让人倍感辛酸。

不过,仅仅让居民节约用电是不够的。

当时的北京,还是一座不折不扣的工业城市,仅首钢及其配套工厂,用电量就占到了全北京的20%。工业用电更加重要,可是万万断不得的。

据统计,为了保障工业用电,1992年这年,从1月到8月的244天里,北京居民有184天是在拉闸限电中度过的。

作为重点城市的首都北京尚且如此,其他地区的用电环境就更差。

例如在四川,80年代普遍实行每周“停三保四”制度,但依旧保不住每周用电四天。江苏则是“停二保五”,实际上也保不了五天。广州必须以高价和外汇向香港买电,而且依然停电频繁。

全国除西北、云南、广西外,所有工业发达的地区都严重缺电。

而在农村,很多农民甚至没有“电力”这个概念,直到1989年,农村电力入户率也只有不到80%,有电的地方,一天也仅通电几个小时,民用燃料短缺高达1/3。

为了解决用电问题,1985年至1992年,中国实行了数年“夏令时”制度——由交通部工程师窦莘元首倡,每年从4月中旬至9月中旬,时间调快一个小时,借此督促民众早睡早起,减少夜生活时间和用电量。

然而,夏令时却在不习惯早睡的南方和西部地区,造成了不小的混乱。

例如在广州,汽车司机们由于“晚睡早起”、疲劳驾驶,交通事故率上升3成。在中西部地区,学生们往往每天天不亮就要爬起来上学,而放学时太阳却正是正午。

千方百计遏制电力消费,终究不是长久之策,也不利于经济发展。解决中国的能源短缺问题,归根结底要从提高能源供应下手。

而能源供应的第一站,则是燃料开采。

燃料开采:有水快流


中国的能源结构,用一句话就可以总结——“多煤、少油、缺气”。

自从1877年唐山开滦煤矿投产以来,煤炭一直在我国能源结构中占据着主导地位,最高占比超过95%,至今仍有60%的比重。

新中国成立后,经历了数轮“五年规划”,中国煤炭生产取得了不俗的成绩,从1949年的年产3000万吨,上升至改革开放初期的年产5亿吨。

不过,相比于我国庞大的煤炭储量,煤炭开采受制于落后的开采设备,增产潜力还远远没有被激发出来。

1980年,中国煤矿机械化率只有33%。也就是说2/3的煤矿,是靠工人们徒手挖出来的。

为了尽快满足我国的能源缺口,80年代中期,我国提出“大矿大开、小矿放开,不要细水长流、而要有水快流”的观点。

在“有水快流”的思想指导下,国家与民间一起上,拉开了轰轰烈烈的煤矿体制改革:

1983年,煤炭部公布了《关于积极支持群众办矿的通知》,开始允许私人从事煤矿开采。

1985年,煤炭行业学习农村改革,实施投入产出总承包政策;1992年,又取消计划外价格限制,显露出市场经济的本色。

1995年,煤矿试行现代化企业制度;1998年,国务院下放直属煤炭企业,推进政企分开。

在一系列体制改革的加持下,煤炭企业生产动力大大增强。这一时期诞生的“五大露天煤矿”,就是体制改革的丰硕成果。

改革开放前,我国露天煤矿多是“一五”时期苏联援建的,开采工艺基本为“铲车+铁路”的组合,设备进口自苏联及东欧国家。

尽管露天煤矿开采成本低、效率高,但由于中苏交恶后,煤矿设备更新困难,露天煤矿开发长期停滞。

直到改革开放后,我国用宝贵的外汇,再度引入美国卡特彼勒、日本小松等外国公司更加先进灵活的“铲车+卡车”设备,甚至与美国能源公司合作办矿,露天煤矿事业才再度重启。

1987年,作为中外合作的重点项目之一——平朔露天煤矿,拿着“中外合作001号营业执照”正式投产,并一举摘得“世界最大露天煤矿”的桂冠。

结果投产不到4年,世界煤炭行情不好,平朔煤矿的美国管理方选择退出。美国人走之前,破坏性地采掘煤层,使得整个煤矿项目面临夭折。

但中国人并不服输。

美国人撤摊后,国家将空出来的管理岗位,全部换上年轻大学生,结合着几年间煤矿工人积累下来的经验,硬是自己把煤矿撑了起来。

有了平朔煤矿的运营经验,我国后续又自行设计了霍林河、伊敏河、元宝山、准格尔露天煤矿,他们与平朔煤矿一起,并称为“五大露天煤矿”,每一座煤矿年产量均在1500万吨以上,至今仍在我国煤矿业界,有着举足轻重的地位。

▲大型采掘设备在内蒙古准格尔露天煤田黑岱沟矿区剥离土层。新华社记者张领/摄

除了国营大矿突飞猛进之外,体制改革,也让民间小矿如雨后春笋般出现。

“有水快流”最火的时候,商店办煤矿、学校办煤矿、连农民也办煤矿。一时间,全国煤矿数量最多达8万多家。

在这些小煤窑的背后,财大气粗的煤老板们,正式登上历史的舞台。

不可否认,在我国工业化的关键时期,特别是2001年入世之后,民营小煤矿为我国能源供应,做出了卓越贡献。

从2001年至2012年,我国原煤年产量从不到15亿吨,上涨至接近40亿吨,其中民营煤矿产量占到1/3,并支撑我国年发电量从1.5亿千瓦时,上涨至5万亿千瓦时。

同一时期,煤炭价格也从每吨150元上涨至500元,与发电量涨幅惊人的一致,煤老板们因此赚得盆满钵满。

然而,相比于国营大矿,民营小煤矿效率低、污染大、安全风险高的缺点也暴露了出来。小煤窑开采1吨煤,损耗资源是大矿的3倍,工人死亡率则是大矿的7倍。

特别是在隆冬时节,煤炭价格上涨,小煤窑为了利益超负荷运转,导致矿难的现象更是屡禁不止。

例如在煤炭大省山西,2006年供暖季前后的一个月内,就发生了5起小煤窑矿难:

10月24日,太原市万柏林区耙沟煤矿发生炸药爆炸事故,11人死亡。

11月3日,吕梁市临县新民煤矿发生雷管爆炸事故,9人死亡;

11月7日,太原市冀家沟煤矿发生透水事故,造成10人死亡。

11月12日,晋中市灵石县南山煤矿井下发生炸药燃烧事故,34人死亡;

11月26日,临汾市尧都区河底乡芦苇滩煤矿发生瓦斯爆炸事故,24人死亡。

接连不断的矿难新闻,让政府和社会反思,“带血的煤炭”是否符合社会的根本利益。

作为对“有水快流”的纠正,从2007年开始,国家推动煤炭企业“大并小”。从3万吨、6万吨再到9万吨,逐步淘汰私人小煤窑。

2011年,山西年产30万吨以下的小煤矿,全部被淘汰。

低效落后的小煤窑关停后,中国煤矿机械率提升至98%,煤矿事故死亡人数,也从世纪初的每年六七千人,下降至去年的200余人。

煤炭行业彻底告别了粗放式发展,进入平稳、规范的新时期。

发电设备:团结造机


有了煤炭等燃料,还需要发电厂将化学能转化为电能,送入电网和千家万户。

然而发电设备是第二次工业革命的产物,技术进步需要一点点积累。整个20世纪,在这一技术领域里领先的国家,例如美、日、法、德,都是第二次工业革命的先驱者。

当时还没有一个国家,可以在发电领域,实现后来居上。

由于我国工业起步晚,直到改革开放初期,我国发电装备技术,依然落后西方三四十年,成为能源供应的最大障碍。

1975年,中国“大干快上”、自主研发的30万KW发电机组,安装在河南姚孟电厂——彼时,距离世界第一台30万千瓦机组被研发出来,已经过去了20年。

然而,忽视客观规律、强行研发出来的设备,可靠性极低。动不动就漏煤漏水、锅炉爆管、叶片断裂,完全无法发挥设计能力。

等到了改革开放时,中国最多使用的,还是10万千瓦以下的机组,而当时的德国、法国已经能制造90万千瓦、乃至130万千瓦的设备,技术领先中国4到5代。

为了尽快满足用电需求,摆脱“小马拉大车”的尴尬局面,国内发电厂开始逐批引进西方先进的发电设备。

例如1978年、1985年,内蒙古元宝山电厂就先后从法国、瑞士进口30万千瓦、60万千瓦机组,用于向工业重镇东北供电,开国内之先河。

然而,尽管花费了大量外汇进口外国机组,中国仍然不能掌握背后的制造技术。长此以往,宝贵的外汇消耗殆尽,不可持续。

对此,国家决定要将发电设备完全国产化,干前无古人、后无来者的事情。

1978年底,当时的第一机械工业部同时组织了两批考察团。一批由部长周子健带队,考察德国、法国等6个欧洲国家,包括11个发电设备厂和5个高压开关厂;另一批由副部长周建南带队,考察日本三菱、东芝、日立等公司。

▲1978年,一机部欧洲考察团参观德国大众工厂。

考察结束后,一机部联合水电部,向国家计委提出,同时引进30万千瓦、60万千瓦两代火电机组技术的方案,大胆实现“弯道超车”。

经过反复论证、货比三家,1980年,两部门最终选择引进美国西屋公司和美国燃烧工程公司的制造技术,电厂设计引入美国伊巴斯库工程公司技术。1985年,又引进了日本日立公司的相关技术。

至于为什么外国公司这么放心大胆地将技术传授给中方?一方面是因为这些技术虽然先进,但还算不上顶尖。另一方面,还没有一个国家能够实现如此大步子的“跨越发展”。

历史上,马来西亚、土耳其等国家,曾向西方取过经,但充其量学了个皮毛,到头来关键零部件仍然要从西方进口。

但是中国人不信这个邪。

“七五”、“八五”期间,经过研究所、电力设计院、规划院、电厂的通力合作,和哈尔滨、上海、东方三大动力制造厂的国产化改造,两代引进型发电机组,分别于1985年、1987年,在山东石横电厂和安徽平圩电厂落地,首批国产化率平均在50%左右。

各部门密切配合、众志成城,当时被业内称为“团结造机”。

此后,国家又拨款1亿多美元、配套投入30亿人民币,进行产业链改造,提高国产化率。等到生产第十套机组时,国产化率已经提升至90%以上。

到了90年代,我国已经具备了年产发电设备1000万千瓦-1500万千瓦的能力,进口设备数量开始减少。

也是在那个时候,高效、可靠的国产发电设备进驻全国各大电厂,“用电荒”的现象逐渐消失。

1995年冬天,北京居民彻底告别了“拉闸限电”的生活。这一年,我国发电装机容量达到2亿千瓦。

此后,中国发电装机容量狂飙突进,从2亿到3亿用时5年,从3亿到4亿用时3年,从4亿到5亿用时2年……

2006年之后,中国发电装机容量,平均每年增长1亿千瓦。

同一时间,我国又研发出国产100万千瓦发电机组,技术跻身世界第一梯队。三大电气公司制造的发电设备,甚至能远销东欧、拉美、东南亚,抢他们“西方老师”的市场份额。

2010年,中国打破美国保持110年、“世界第一发电大国”的记录。

截至2017年末,中国电网里运行的30万千瓦、60万千瓦、100万千瓦机组分别有1100台、650台、120台。

这近2000台大型发电机,就是今天中国工业的心脏。

输电网络:全国一盘棋


中国的输电技术,从诞生之日起,就注定要成为世界第一。

由于我国幅员辽阔,华北的火电、西部的水电、西北的风电和光电,距离东南沿海工业区,都有着上千公里的距离,因此世界上没有任何一个国家像中国一样,对于高电压、大功率、长距离的电力传输网络,有着如此高的渴望。

然而和发电技术一样,我国的电网技术也是“先天不足”。

由于起步晚,改革开放前我国主流的220千伏输电线路,晚了世界上第一条同级别线路31年;即使是当时国内较为先进的330千伏线路,也落后西方国家20年。

改革开放后,重工业新项目的上马,使得中国对高级别输电线路的需求,立刻急迫了起来。

例如1979年,为了解决武汉钢铁厂1.7米新轧机的用电稳定问题,河南平顶山至武昌之间,架起了中国第一条500千伏输电线路。

然而,当时中国并没有自主建造高压线路的能力,这条线路上的变电设备、继电保护和通信设备,都是从日本、法国等6个国家择优进口的。

1984年,我国第一次尝试自主建造500千伏输电线路,从元宝山电厂经锦州、辽阳到达海城。结果国产设备质量问题不断,电缆漏油、变压器漏油,断路器还发生过爆炸。

但这些挫折,并没有阻止中国追求电网国产化的脚步。

1985年,中国全套引进瑞士BBC公司的电网技术,建设葛洲坝至上海500千伏直流电输电工程。当时,为了满足外方配套引进的要求,我们连建设上海电站的草皮都是进口的。

在BBC这套技术的基础上,中国电力人开始了吭哧吭哧的国产化之路。

10年之后,这套技术的国产化率超过50%,20年之后,国产化率达到100%。

2005年,国家电网建设的西北-华中灵宝输电工程,第一次实现完全自主设计、自主制造、自主建设管理。

接下来,中国的电力工程师们,开始向一个更高的目标攀登——特高压。

21世纪初,中国提出发展特高压的时候,正值全国电网互联互通的特殊时期。

由于历史原因,我国电网一直以省和七个跨省大区(东北、华北、华中、华东、西北、南方、西南)为管理单位,各大区之间互不联通。

但随着东部省份用电需求日益高涨,将西部与东部地区通过高压电网连接起来的计划,被国家提上日程。

更重要的是,这张电网是一张“扶贫网”,西部省份通过向东部出售电力,可以获得源源不断的资金流入。

从2001年东北-华北电网联通,到2010年新疆-西北输电线路建成,10年间,全国通过建设大区电网之间的超高压、特高压线路,基本实现了“全国一盘棋”。

中国特高压项目纷纷上马的时候,西方国家却停止了探索。

当时西方业界普遍认为,特高压项目占地面积大、投资效益低,不适合西方增长停滞的电力市场,于是给了中国后来居上的机会。

通过在特高压项目上积累的技术优势,中国成为继美、德、英、法、日之后,第六个国际电工委员会(IEC)常任理事国。

中国特高压标准随后被推荐为国际标准,而相关设备也出口到巴西、印度等,同样需要远距离输电的国家。

但对于中国来讲,除了出口、占领国际电力市场外,特高压还是开启下一场能源革命的“钥匙”。

这场革命,将彻底改变中国在全球能源市场中的地位和格局。

新能源:下一场革命


2006年青藏铁路通车后,西藏经济快速发展,用电缺口扩大。如何解决西藏用电难题,摆在了中央领导们的面前。

当时,西藏电力主要以水电为主,但水电波动大,枯水期时西藏严重缺电,需要外部电力输入。

为此,以发改委副主任张国宝为首的一批专家,建议从青海拉一条高压输电线路到拉萨,将原本封闭的西藏电网,同全国连接起来。

但张国宝的建议,遭到了一些专家的反对。他们认为在青藏高原建设电网,十分浪费,不如在当地建设燃油发电厂更加省事。

最终出于长远考虑,发改委和国家电网还是力排众议,决定在西藏建设高压电网。

2011年,国家建成青海-西藏输电线路;2015年、2018年,国家又建设了川藏、藏中输电线路。

▲2020年11月29日在西藏阿里地区普兰县拍摄的阿里与藏中电网联网工程的输电铁塔。图/新华社发

当初国家投资西藏电网,普遍被视为扶贫之举,但随着新能源时代的到来,西藏巨大的新能源开发潜力,逐渐被世人所知。

例如西藏境内大江大河密布,非常适合水力发电。全国待开发水力资源一半以上,集中在西藏雅鲁藏布江、金沙江、怒江等河流。

同时,青藏高原又是全世界阳光最充足的区域,光伏发电效率是西北戈壁的1.5倍、东南沿海的2倍。

随着西藏新能源项目的大力建设,2015年,西藏开始向外部输送电力,完成了从“输入”到“输出”、从“扶贫”到“反哺”的角色扭转。

长远来看,随着中国做出“2030年碳达峰、2060年碳中和”的承诺,过去占能源主导地位的煤炭,势必将逐渐退出历史的舞台。

而拥有巨大潜力的西藏,将携着中国最先进的新能源发电及特高压技术走上台前,甚至有望成为新能源时代的“中国沙特”,一举改变几十年来落后的局面。

站在更宏观的角度,像建设西藏电网这样,中国在电力领域高瞻远瞩的布局,还有很多。

例如2004年,德国在世界范围内率先拉开新能源电力补贴的序幕。受补贴政策的刺激,2010年德国光伏产业比重,一度占到世界的40%。

看到德国新能源政策取得成功后,我国很快也在2006年施行可再生能源法,推出适合国情的新能源补贴政策。

这一次,中国和西方发达国家,几乎站在了同一起跑线上。

由于没有先天劣势,勤奋刻苦的中国工程师们,一举击败发达国家的竞争对手。今天,中国光伏企业霸占了海外市场的半壁江山,风电企业也占据全球份额的1/3。

过去30年,中国在能源领域一直落后、学习、追赶,直到与先进国家齐头并进。

而在下一个30年中,中国将傲立潮头,成为新能源革命中的头号强国!

后记


如今已经退休的唐松寒还记得,1995年北京电网经过系统改造后,“拉闸限电”彻底成为历史。

1996年,北京市区供电可靠率提高到99.841%,也就是说一年当中,平均有13.92小时不能用电。

不过对比当时的发达国家,年平均停电只有5分钟到半小时,我国还有很大的差距。

在此后几年里,电力公司经常有计划的停电,对仍不成熟的电网和发电设备进行检修。

作为通讯员,唐松寒负责根据供电公司的停电计划表,提前一个星期向《北京晚报》等媒体发送预告,给老百姓们留出充足的准备时间。

6年间,唐松寒共刊发了数千条停电预告,无一差错。

2003年以后,随着北京电力供应和电网管理水平的提高,“停电”预告逐步退出历史舞台。

2020年,根据国家能源局的数据,北京居民年平均停电时间只有27分钟,可以自豪地比肩伦敦、巴黎等国际大都市,更是全面超越美国。

今天,当我们享受着不间断的空调和网络时,我们应该意识到,在“不停电”这个逐渐被人们习惯的现象背后,是充足的能源供应、强大的发电机能和稳定的电网调度。

这是中国赶超世界的工业实力所带来的好处,更是30年来,一代人所付出的巨大心血。

向他们致敬!


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