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能源危机引发对电力发展的思考

2010-12-07李福鹏郭东友

山东电力高等专科学校学报 2010年2期
关键词:火力发电核电发电

刘 星 李福鹏 郭东友

西南大学政治与公共管理学院 成都 400715

0 引言

能源尤其以煤炭、石油等为代表的不可再生能源跟我们目前的生活息息相关。在目前的科技水平下,我们进入了后现代生活,以往的高污染、高消耗、高浪费的工业发展模式造成能源的巨大浪费,引发了全球的忧虑——能源危机。在后工业社会,这种危机可以说最受影响的是电力的开发和发展。为了我们日常生活能够可持续,我们必须对电力发展的模式进行思考,形成新的发展规划。

1 能源危机与电力

1.1 国内能源现状

“能源是指可为人类提供能量的自然资源,它和材料、信息构成了近代社会得以繁荣和发展的三大支柱。”[1]它是人类社会赖以存在和发展的基础。

“能源是国民经济的基础产业,对国民经济持续快速健康发展和人民生活的改善发挥着十分重要的促进与保障作用。”[2]我国是能源生产和消费大国,面对新世纪,如何保持能源、经济和环境的可持续发展是我们面临的一个重大战略问题。在建设资源节约型和环境友好型社会,走可持续发展道路的今天,能源的可持续利用是可持续发展中很重要的一个环节。

随着经济的进一步发展和人们物质生活水平的提高以及现代化建设的需要,我国能源面临着前所未有的挑战。人均能源资源不足、分布不均匀,人均能源消费量低、单位产值的能耗高,以煤为主的石化能源结构面临严峻的挑战。“我国是世界上少数几个能源以煤为主的国家之一,世界一次能源消费结构中煤炭仅占26.7%,而我国1998年煤炭消费量为12.5亿吨,在一次商品能源消费结构中占71.6%,比世界平均值高出近 45个百分点。”[3]作为国民经济的基本支撑的能源,是人类赖以生存的基础。能源问题涉及国家经济的重要方面,它直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定。

能源关乎国计民生的各个方面,历史上及目前国际间的各种冲突都可以归结为争夺能源的冲突。尤其在经济全球化的今天,因为有了能源,电力、运输、加工等都有了运作的源泉,有了我们称之为现代化社会的物质根基。如果缺失了能源,我们的小康社会、我们的现代化建设将无从谈起。虽然以煤炭、石油为主的能源给我们带来了今天的美好生活,但是由于人们以往观念的错位,人们在享受方便、快捷的现代化生活的同时,也受到了大自然的严重惩罚。有一位先哲说过,大自然对于人类取得的每一次胜利,都会以另一种形式加以报复。为了人类的明天,我们不得不做出改变,做出可持续的发展规划。

这里说的能源是以煤炭、石油等为主的不可再生的能源,我们用一点少一点,它们是经过了几亿年才形成的,他们对我们来说可以用“金贵”来形容,尤其是以煤为原料的火力发电,这种金贵性更是不容置疑。由此能源危机引发了我们对电力行业的思考。

1.2 能源危机触发电力思考

回顾历史,在电力没有出现,人类过着自给自足的田园般的生活时,人类不会受到能源危机的困扰。但当电力产生并深入人们日常生活时,断电也许对人类的生活影响巨大,现代社会如果没有了电人类几乎寸步难行。电成了人们日常生活中不可或缺的消费品。

任何事物都不会凭空产生,都具有其产生和存在的基础,电力也不例外。第二次工业革命让我们进入了电的时代,电力因此成为国民经济中具有特殊重要性的基础性行业,所有这些可以说都与能源息息相关。在工业化的前期人类为了经济利益,一般多采取“高资源消耗、高污染排放、低经济效益”的“两高一低”发展模式,进行对资源掠夺式开发,对生态环境破坏严重的粗放型发展方式。“历史进入后工业化以后,有关能源专家测算,2050年我国能源需求约为54亿吨标准煤,而国内最多能提供41亿吨标准煤,缺口约10亿吨标准煤(约合14亿吨原煤或7亿吨原油)。三、四十年后,发展中国家将有一大批国家在经济上崛起,全世界的能源供应必将日益紧张。”[4]在科技发展没有重大突破前,全球能源供应紧张日益加剧的趋势是不会改变的。由于资源的短缺和分布不平衡,能源资源将进一步成为国家之间竞争与冲突的重要根源之一,国内外供求压力前所未有。按世界各国发展的历史规律看,我国能耗迅速增长阶段似乎不可逾越,我们不可避免的会进入能源危机时期。以煤炭为主要动力的火力发电面临着发展的巨大挑战,显而易见的能源危机形势要求我们探寻电力发展的新途径以及电力行业发展的新形式。

2 发电方式的优劣及其电力伦理问题

20世纪以来,世界各国综合国力的竞争日趋激烈。随着全球城市化进程的加速推进,无论是发达国家还是发展中国家,其中心城市都已经成为国家经济增长和社会发展的引擎。而经济的增长,首先需要的就是电力先行。

有些工程由于急功近利,不顾人类整体、长远利益的考虑,而对狭隘的短期利益的过度追求,电力工程的“副作用”从总体上看还有增长的趋势。所以,人类的电力工程活动正是一方面增进了人类的福利,另一方面却“制造着不利于生产力发展、甚至威胁人类生存的因素”[5],而且,从长远来看,对人类不利的一面甚至超过了对人类有利的一面,这正是电力伦理所关注的焦点问题。

我国的国情及目前的科技水平决定了在相当长的时间内不能改变以煤为主的能源格局,不能改变煤电在发电中的主导地位,那么我们就应尽量减少火力发电的弊端,探寻多元化的发电道路。

2.1 火力发电

火力发电是利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能,通过发电动力装置(包括电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置)转换成电能的一种发电方式。下面先看不同成因的煤各种成分的含量:

表1 煤的构成成分 (单位:%)

从表中看出,煤的最主要的成分是碳。因此,火力发电排出的气体中最主要的就是二氧化碳。大量二氧化碳的排出会导致全球气候变暖,因为相对于一氧化二氮、甲烷等气体,它对加重温室效应的作用程度最大。由此可见,随着电煤用量的进一步增加,火力发电排放的二氧化碳还会进一步增加。因为只要燃烧煤,就会生成二氧化碳,只要燃烧更多的煤,就会生成更多的二氧化碳。如果找不到解决方法,我们就会陷入这种恶性循环。

火力发电在带来经济飞速发展的今天,我们也看到了它折射的阴影,最主要的影响就是加速全球变暖,导致了水资源的短缺、居住环境的恶化、海平面的上升、热浪袭击增加、物种变化加剧、经济损失加剧并且威胁到人类健康,以上任何一个方面都可以说是灾难性的,而火力发电是造成如此结果的重要因素。然而这不是影响的全部,称为空中死神的二氧化硫的产生也深深地根植于火力发电中:

表2 2003-2005年火力发电二氧化硫排放情况(单位:万吨)

二氧化硫的排放对人类是有百害而无一利,会造成环境和生态灾难。如“死亡之泪”的酸雨,从地域上来说,“目前,我国酸雨区面积已占国土面积的40%,成为继欧洲和北美洲之后的第三大酸雨区”[6]。从时间上说,“2003年以来,京津冀等地区的酸雨发生频率增加了20%-50%以上;2006年8月,北京遭受了历史上最严重的酸雨污染,由百年来无酸雨变为80%的降雨都属于酸雨”[7]。酸雨,导致了土壤贫瘠化、促使了森林衰亡等等,造成了很多“惨不忍睹”的生态现象。

火力发电产生了对人类具有破坏环境的灾难性后果,而破坏生态环境的最高代价,就是人类的灭亡。对于电力行业来说,为了我们人类自己,少建或不建火电厂、逐步关停煤耗高的火电厂,逐步降低火电厂在电力构成中的比例,走电力能源多元发展之路,似乎是最有效的和必然的选择。

2.2 可再生能源发电

改革开放以来,由于人们片面的追求速度、片面的追求高效率,导致了能源的过渡浪费,并且随着我国经济发展对能源需求量的增加,我国的能源需求与供给必然产生缺口。我国经济30年来的迅速发展是以能源的大量消耗为代价的。“1980年以来,我国的能源总消耗量每年增长约5%,是世界平均增长率的近3倍。我国的能源储量与未来几十年的发展需求之间已经存在一个巨大的缺口,而且这个缺口将越来越大”[8]。 这给人类探索、开发、利用可再生能源创造了机会。

可再生能源是可以永续利用的能源资源,如水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等,不存在资源枯竭问题。用新能源发电无污染或者污染很小,并且很多新能源可以再生,这是火力发电无法相比的。但是,凡事有利就有弊,新能源发电也会产生对人类不利的影响,下面我们就它们的利弊作简要探讨。

2.1.1 水力发电

水力发电系利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处,将其中所含之位能转换成水轮机之动能,再藉水轮机为原动机,推动发电机产生电能。水力发电的生产成本低,所需工作人员少,运行可靠性高,水电站的水库也可以综合利用,发挥防洪、灌溉、航运等功能。

任何事物都是辩证统一的,我们在看到水力发电具有如此多优点的同时也应该看到它内在的弊端,在河流上建立大坝,改变了河流本身的自然流向,使河流人为的发生变化,导致了大坝下游地区生态环境的退化,影响了周围动植物的生存。修建水库还产生很多社会问题,如大规模的移民,让当地人民远离故土,如果这个问题解决不好,会影响社会稳定,甚至造成动荡,这与我们以人为本,构建和谐社会的宗旨格格不入。“在某些情况下,由于盲目性,以善的动机使用科技,也可能对生产力、对经济和社会发展产生‘副作用’;实用科技取得的成果越大,‘副作用’也越大”[9]。 因此,对于水力发电我们要避免这种故意和过失的盲目性带来的副作用。做好水利资源发电的“适度开发”,达到环境与人类的和谐共处。

2.2.2 风力发电

风力发电,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。利用风力发电的尝试,早在本世纪初就已经开始了。风能作为一种清洁的可再生能源,现在越来越受到世界各国的重视。

风能作为可再生能源,不存在资源耗尽的顾虑,风能不存在燃烧问题,因此不会产生导致温室效应的二氧化碳,不会造成空气污染。风力发电的应用成本相对较低,能既节省资金,又方便生活。

任何事物都是矛盾的统一体,虽说风能发电总体上利大于弊,但是我们也必须认清并且尽量克服其弊端。做到不要在环境优美的地方建造风电场,避免人们的视觉疲劳,做到在鸟类活动频繁的地方不建风电场,避免对鸟类的影响。要做到更换润滑油时避免环境污染等等。

2.3.3 其它可再生资源发电

其余的还有潮汐能发电,太阳能发电、垃圾废弃物发电等,在这里不一一赘述。当然,十全十美的事物是不存在的,这些以新能源为基础的发电形式在增进人类福祉的同时,也会产生对人类不利的问题,我们应该做到扬长避短,使其对人类的有利方面得到最大程度的发挥。这几种发电方式固然很好,但成本较高,科技水平还有待提高。

2.3 新能源的核电发电

世界上一切物质都是由原子构成的,原子又是由原子核和它周围的电子构成的。轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量,分别称为核聚变能和核裂变能,简称核能。现在,核能应用最多的是核电。

与传统的火力发电相比,核电具有明显的优势,它是一种稳定、清洁、高效的能源,最主要的是核电的产生不会带来烟尘和二氧化碳,这样对环境有利。核电的来源也是源源不断的,核聚变反应的原料丰富地蕴藏在水中,可人工制取。如果把全球海水全部通过核聚变转化成能源,按当前世界能源消耗水平,可以供全人类使用上万亿年,它必将成为人类未来发电形式的主流。

核电总的说来是安全、高效的。但我们也应该居安思危,切记“切尔诺贝利”(注:前苏联的核泄漏故事,损失很大,危害波及几乎整个欧洲)的悲剧,防止核电站事故发生。同时还要解决好核废料的处理问题,杜绝任何疏忽,消除任何事故隐患,堵塞任何安全漏洞,确保人们的生命健康安全。

我们不得不承认,随着中国经济社会的迅速发展,能源资源需求总量急剧增加,能源供需矛盾日益凸显,能源供应的结构性问题越来越严重,开发清洁、可靠、安全的能源已成为当务之急。在世界能源资源日趋紧张、环境保护要求日趋严格的今天,发展核能已成为世界各国解决能源供应问题的重要手段。

3 电力需求与能源危机两难问题的解决办法

人类来自于自然,依存于自然,与大自然息息相关。 可以说破坏自然环境的最高代价,就是人类的灭亡。为了我们人类的永继延续,必须解决环境与生态问题。如果我们能够把握好“度”,在“钱”和“命”二者之间找到平衡,那么做到二者兼得,达到人类与自然的互利是可以做到的。

1978年的改革开放,解放了人们的思想,开阔了人们的眼界,但在以经济建设为中心、发展是硬道理方针的指导下,人们在发展生产时片面的追求高速度,采取了高污染、高耗费的发展方式,对自然资源进行了大肆的掠夺开发,虽然经济发展了,但是我们却付出了沉重的代价,这不能不说是我们的悲哀,我们得到了经济的一时发展,却失去了我们无法弥补的曾经的美好。

为了人类的未来,我们必须处理好自然与人类的关系。人类命运问题,应该是最大的伦理问题,这也是电力行业所关注的重要问题。人类未来命运与环境和生态既相互依存又相互对立,电力行业应该从人类整体利益出发寻找出路,具体做到以下几个方面:

3.1 转变思维、提高认识

俗话说思维是思想的起航,认识是行动的先导。我们大多数人都处于马克思说的“必然王国”之中,人们的认识具有很多“过失的盲目性”,这种盲目性随着人的认识水平的提高和科技的进步是能够逐步避免的。我们应该意识到,环境容量再大也是有限的,如毫无节制的排污,随着时间的推移,当污染量超过了环境的绝对容量时,生态环境的自净能力将不复存在,大自然将会对人类进行无情的报复。

人类只有一个地球,保护生态环境就是保护人类自己,为了人类美好的未来,我们应该在科学发展观的指导下,实现经济增长与环境保护协同增效的绿色经济,实现人与自然和谐发展,建设环境友好型社会,减少耗煤高的火电厂,走清洁能源型的电力多元化道路,让电力走上可持续发展道路。

3.2 科技创新、节能高效

每次伟大的科技进步都推动人类向前迈进一步,同样,每次小小的技术革新,也能给人们带来很大的福祉。在电力行业,“脱硫”技术的采用,在火力发电为主的地区就成为减少二氧化硫排放的一个有效手段。这项技术的运用为我国生态环境保护作出了贡献。在新能源发电方面,我们应加强预防副作用发生的防控科技手段,尤其在核能方面采用先进的技术手段来发现问题,防止大量放射性物质释放,做到有备无患。

有目的地运用科技解决电力发电方面存在的弊端,发挥每种发电形式的优势,给国家工业现代化提供强劲的动力,给人们日常生活提供方便快捷的途径,同时,对生态环境的破坏减到最低限度,实现电力、人类、环境的和谐共处。

3.3 制定法规、强制规划

内因是事物发展的根本,但外因是事物发展的条件,但外因对事物变化发展也起着重要的作用,外因作用发挥与否,对事物是否健康发展具有巨大影响。归结于电力行业的外因主要是外在的政策环境。

在市场经济的今天,各种经济主体受到西方金钱价值观念的影响,形成了金钱至上、个人至尊的个人主义观念,电力行业中主要是小火力发电表现突出。因此国家提出《关于坚决制止电站项目无序建设的意见》,这对落实科学发展观、修复生态环境极为有利。我们国家提出的以人为本、全面、协调、可持续发展的科学发展观,提出建设资源节约型和环境友好型社会、构建社会主义和谐社会的战略部署,也理应是电力发展实现的目标。

电力是国民经济中具有特殊重要性的基础性行业,离开了电力我们可以说寸步难行,既然电力与我们日常生活息息相关,电力工作人员应塑造自己高素质的职业操守,使电力工作成为有利于增进人类幸福、有利于人的全面发展的工程,也就是在最大程度上促成善的结果。

4 结语:关于电力发展前景的讨论

4.1 中国未来一定要限制火电的发展

限制火电的发展就是间接地保护我们的化石能源(指的是不可再生能源,如煤炭、石油、天然气等)。火电是我国目前主要的发电方式,而火电发电的主要原料是煤炭,煤炭是我国发电容量的支柱。据资料显示,电力行业在全球煤炭需求量中所占的比例将由2002年的69%上升到2030年的79%.中国电力行业将在2030年占有煤炭总消费量的73%以上,而在2002年仅为52%[10]。中国估计有1140亿吨探明煤炭储量,其中大部分在中国北方,特别是在河北、陕西和内蒙古诸省区。硬煤占总探明储量的84%,其余则是包括褐煤在内的质量较低的煤炭。2002年的总产量为13.98亿吨,约为世界总产量的29%。估计到2030年将增加到24.90亿吨[11]。根据这个数据我们可以粗略的得到这样的结论,那就是我国的煤炭再用六十年左右的时间就开采殆尽了,如果到了那个时候,替代能源还没有出现,我们的子孙后代怎么办?我们还能为他们留下什么?我们现在的城市空气质量太差,也是老人孩子得呼吸道疾病的根源,难到经济大发展的结局就是留给他们的甚至都不如现在的污浊的天空吗?根据世界能源署的数据:2002年中国的煤炭总出口量为9700万吨,使其仅次于澳大利亚的第二大出口国。预计出口量会平稳增长到2030年的1.30万吨。据资料显示日本购买我国的煤炭都存放在他们的深海海底,而我们还能老认为我们地大物博吗?我们也不必去深究他们的目的何在?如果再有一次中日战争,我们凭什么去同他们抗争?“国家兴亡、匹夫有责”,我们一定要有忧患意识,我们绝不能只顾眼前,我们要未雨绸缪,我们要以史为镜。

4.2 科技创新,提高可再生资源发电的能力

可再生资源发电除了水力发电比较成熟之外,靠的是科技的发展,靠的是科技的创新。世界可再生能源发电在2002年达到了2927太瓦小时,约占总发电总量的18%,其中约有96%是水电和生物质电厂[12]。

像风力发电、、海上风力发电、生物质发电、太阳能光伏发电以及潮汐和波浪能发电技术,对自然资源的破坏力相对较小,主要依靠科学技术的发展而发展,将是我们关注的重点,这些发电方式的发展程度决定了我们的科技发展水平。正如山东大学科学技术哲学专业博士生导师马来平教授在2008年1月在山东政协十一届一次会议提出的《把工作重心转移到依靠科技发展经济上来》的文章里提出的:国家非常重视提高自主创新能力,响亮提出了建设创新型国家的奋斗目标。国力的竞争靠科技,一个地方的实力竞争同样也靠科技。与其一届一届政府都绕开科技走,倒不如每一届政府都在发展科技上下一番真功夫,让各届政府形成接力和合力,那么,提高科技自主创新能力周期长、见效慢、风险大的缺点就能克服,中国的科学技术发展就能驶上快车道。”

所以说我们必须立足现实,放眼长远,可再生资源利用的好坏实际上是考验我们的科技发展水平,国家的前途命运考验的是我们自己的科技自主创新能力。

4.3 核电是我国解决能源问题的关键

我们国家是核大国,我们有权去合理利用核能。浙江秦山核电站二期工程2台国产65万千瓦压水堆核电机组中。首台65万千瓦核电汽轮机已于2001年研制成功,该台机组于2002年并网发电,这标志着我国的核电机组国产化技术水平跨上了一个新的台阶[14]。 从国际上来看,在 30 个 OECD[13]国家中,有17个存在核电生产。还有一些国家虽然自己没有核电厂,但通过进口电力也在间接供应核电。法国、芬兰、日本、韩国等四国都计划增加核电的使用。法国的国民议会支持优先发展核电[14]。在我们国家领导人中李鹏提出“核电是一种安全可靠清洁的能源,世界核电运行记录证明,有几种核电堆型,如压水堆、沸水堆、重水堆都是安全可靠的。法国核电占全国发电总量的76%,日本占33%,美国占20%以上。中国的核电仅仅占到1%左右[15]。核电是清洁能源,一台百万千瓦级核电机组与同容量燃煤机组相比,每年可少燃用原煤300万吨[16]。

我国的国情决定了我们必须合理利用核能,优先发展核能发电,尽可能的去节约、保存我们有限的化石原料,提高科技创新能力。如果我们能占到法国的核电比重的一半的份额,可以想象我们能够节约多少亿吨煤炭。我们不仅要多发电去支持经济发展,我们还要在保证经济快速增长的同时,为我们的子孙后代留下生存空间。

[1]李五一.世纪工程与未来中国[M].北京:中国社会科学出版社,2003:198.

[2]李五一.世纪工程与未来中国[M].北京:中国社会科学出版社,2003:202.

[3]李五一.世纪工程与未来中国[M].北京:中国社会科学出版社,2003:201.

[4]中国能源年鉴编辑委员会编.中国能源年鉴(2004)[M].北京:北京石化出版社,2005.

[5]吴恒斌.科学技术是第一生产力的相对性及其实践意义[J].咨询与决策,1994,(07).

[6]吴丹,王式功,尚可政.中国酸雨研究综述[J].干旱气象,2006,(06).

[7]吴恒斌.电力伦理学[M].北京:中国水利水电出版社,2008:59.

[8]吴恒斌.电力伦理学[M].北京:中国水利水电出版社,2008:39.

[9]World Energy Outlook.2004 By International Energy A-gency,U.S.Department of Energy,Washington.2004.

[10]黄晞著.中国近现代电力技术发展史[M].济南:山东教育出版社,2006.

[11]中国能源年鉴编辑委员会编.中国能源年鉴(2004)[M].北京:中国石化出版社,2005.

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