准确理解水电装机与发电量的科学意义
2012/8/10 11:58:49 新闻来源：中国水力发电工程学会
文/张博庭
水电站的装机容量与发电量都是在简单不过的概念了。然而，就是这样一个极为普通的常用概念，却在很大程度上正在误导着我们整个社会。之所以会出现这种局面，是因为我们很多的能源和水电专业工作者对区分这量个不同概念的意义，缺乏足够的重视，以至于很少认真的去考虑这两个参数的具体差别。
我以前曾经多次写文章强调过水电装机与发电量的区别，但是，至今似乎都没有引起足够的重视，以至于目前很多能源和水电问题的专家，也经常不能准确的应用和表达这两个概念。这种现象又反过来加速了错误概念的社会传播。其他行业的人员，在谈论水电的时候，当然要引用水电界权威人士的结论。可是，他们却没想到，在这一点上，即便就是权威人士的结论，也经常会发生错误。例如，在2010年举行的庆祝中国水电100年的大会上，由我们学会给理事长周大兵准备的讲话稿中的关于水电开发程度的数字，就是错误的。那句话说“我国的水能资源居世界首位，但开发程度仅为技术可开发量的35%左右，远远低于发达国家的60%到70%的水平。”遗憾的是，当我看到这篇报告的时候，已经来不急更正了。
我们为什么要说那个报告的数字是错误的呢？原因在于，虽然用水电的装机和发电量来表示我国的水电开发程度都是可以的，但是，在与国外的水电开发程度进行比较的时候，和在判别我国的水电资源的潜力的时候，绝对不能再用水电的装机来表示。否则，就会出现概念上的错误。因为世界上几乎很少有别的国家，采用我们的用装机容量表示水电资源的方式。因此，我们看到的国际上其它国家的所谓水电开发程度，一定是指水电发电量的开发程度。如果我们拿我们的装机容量计算出来的开发程度与之进行比较的话，难免就是错误的。
那么在判别我国的水电资源的潜力的时候，为什么也不能用水电装机表示开发程度呢？因为从水能资源的性质来看，装机容量表述的只是功率，必须有了实际利用小时才能确定出实际的水能（所做的功）。一条河流的水能资源量（多年平均）是确定的，但如何开发建设水电站，怎么样合理的确定装机容量则是人为的。也就是说用发电量表示的水能资源量是客观确定的，而用装机容量表示的水电资源，其实是由我们主观设定的。既然是主观设定的，就可能会随着人们的认识水平而发生变化。所以，我们所公布的水电资源中的可装机容量，其实只是一个相对的概念，往往不能准确的反用出实际的水能资源情况。甚至在这个水电站已经建设完成之后，我们也还不敢说已经完全确定。因为，很多水电工程运行多年之后，还免不了要进行扩机增容的改造。
因此，只有按照年发电量计算水电开发程度，才能够比较科学地反映出水能的实际利用率。所以，国外基本上都仅采用发电量表示其水能资源量，以避免人们由于主观认识水平的提高，所带来的资源量的不断变化。不过按照年发电量计算水电开发程度也有一些弊端。比如，不易计算，且经常变化。因为发电量不像水电站的实际装机数量是确定的，水电站的年发电量也会根据每年的来水情况，不断的变化。而且这个数字只能在一个年度结束之后，才能统计出来。所以，我国和个别发展中国家习惯采用水电的装机容量来计算水电的开发程度，也不是完全没有道理的。
用水电装机容量来计算水电的开发程度的好处是数据确定、计算简单。只要我们把某个电站建设好了，不管它发不发电，就可以按照已经开发完了，来计算开发程度。这种算法在一些欠发达国家，确实能比较简单的反映出水电的实际开发程度。同时，由于欠发达国家的工业化和机组制造水平往往都不高，发电机组的成本占了水电站很大的比重。考虑到成本的因素，一般水电站的实际装机，都尽可能的采用够用即可的原则。然而，对于发达国家由于机组制造水平和能力较高，机电成本的比重对总投资的影响有限。同时，由于发达国家现代化用电水平的要求也较高，保证社会用电的峰谷需要则显得更加重要。为了能增加电网的调峰能力，他们已经开始大量的建设抽水蓄能水电站。因此，发达国家的常规水电站的建设，常常都会根据情况尽可能的加大可装机的容量，以便使得该电站有更大的灵活性，在电网需要调峰的时候，能够多出力。也许就是在这种水电站装机常常不能够确定的情况下，发达国家在表述自己的水电资源的时候，往往只表述年发电量，而不再同时表述可装机容量。
目前，随着我国的经济发展水平和设备制造能力的提高，我国的水电投资和建设情况也已经发生了较大的变化。与此同时，随着我国电力的发展，电网调峰的需求也在急剧上升。近年来不仅我国新建的电站都要尽可能的增加装机容量，以便适应电网调节能力的需要，而且，也已经开始大规模的建设抽水蓄能电站了。这样一来，我国水电站的实际装机容量一般都会大大超过原规划设计的可装机容量。
例如我国的三峡水电站，水能资源的年发电量约为847亿度，按照原规划每年运行5000小时计算，原来计划可装机应该是1600多万千瓦。而在建设中考虑到更好的发挥防洪、调节作用，1994年开工时把实际装机增加到1820万千瓦。2004年根据我国电力市场的发展需要，又增加了420万千瓦装机，以便提高三峡电站的调节能力。这样三峡的装机容量已经达到2240万千瓦比最早的规划提高了近40%，大大提高了它的调节能力。
不仅是三峡，我国早期最大的丰满装机容量原来为55万千瓦，后来改造增容到100万。我国的新安江水电站，早期装机66万千瓦，后来也加到81万。总之，随着社会发展的需要，水电站增加装机容量的现象在我国已经非常普遍。加上我国现在已经有近两千万的纯抽水蓄能水电站，所以，再用目前我国的水电可装机容量来判别我国的水电开发程度，已经变得非常不准确了。
但是，由于我们早已经习惯了用装机容量的表示，而且它的统计数字又比较容易获得，所以，我们在很多情况下仍然离不开用装机容量来表示我国的水电开发程度。不过，我们的专业水电和能源工作者在沿用历史习惯的同时，一定要知道这个用装机容量表示的我国水电开发程度的应用范围是有限的。否则的话，我们可能就会对我国的水电开发现状产生误判。
即使是国际上通用的用年发电量表示的水电开发程度，也有两种表示方式。一种是技术可开发程度；另一种是经济可开发程度。根据惯例，目前这两种表述的方式都存在。技术可开发量的定义是：根据梯级开发方案，以年发电量和装机容量表示的在当前技术水平条件下可开发利用的资源量。经济可开发量的定义是：技术可开发量中与其它能源相比具有竞争力且没有制约性环境问题、水库淹没问题的资源量和已建（包括在建）的水电工程的开发量。
不过，我们建议尽量采用技术可开发程度进行比较。因为，经济可开发量不仅经常要随着社会经济的发展变化（例如煤价的上涨），而且，一些我们暂时来不及不深入开展工作的水电项目，也都只能算在技术可开发的范围内。目前很多国家的实际水电装机已经超过其经济可开发资源量，也就是说，不少国家水电的经济可开发程度已经超过百分之百。因此，为了减少将来不必要的麻烦，我们建议最好采用年发电量的技术可开发程度来准确地表示水电开发程度。我国2009年发布的能源白皮书中就是这样表示我国水能开发程度的。用这个开发程度去和国际上进行比较才能比较准确。
在评价我国水电的开发潜力的时候，采用水电装机和发电量的开发程度进行评价也将有巨大的差距。例如，2009年9月在国家水电可持续发展研究中心的成立大会上，代表环保部门的官员在发言时居然信誓旦旦的说“目前，我国水力资源开发程度按1.9亿千瓦估算，约占技术可开发量的35％左右，占经济可开发量的48％左右。欧美一些国家开发程度已达到70％左右。我国虽然开发程度较低，但水电开发摊子已铺至绝大多数江河，完整的天然江河少之又少。”据此，该官员指责、批评当前我国水电开发有：“空间上，水电建设遍地开花；时间上，水电发展大跃进”的严重问题。
如果按照这位官员的计算方法，根据目前最新的数据（截止到2011年底）我国水电的经济开发程度已经到了57.6%，而到了2020年我国的水电开发程度早已经远远的超过了美国，达到了百分之百以上，这难道还不算是大跃进吗？
然而，实际情况到底如何呢？截止到2011年底，我国水电的年发电量6626亿千瓦时，按照我国第三次资源普查公布的水电资源技术可开发量2.47亿计算，实际水电开发程度仅为27%。如果根据尚未公布的最新资源普查结果计算，我国目前的水电开发程度其实才只有25%。还达不到环保官员的指责的开发程度的一半。可见，不管是否是有意的，反正这位环保官员利用水电装机容量计算开发程度的办法，成功的达到了污蔑水电开发“大跃进”的目的。这就是利用水电装机容量来估算我国水电开发潜力可能所存在的问题。由于严重高估了我国水电开发程度，不仅将给某些敌视水电开的极端环保人士提供污蔑水电开发的口实。而且，还将造成低估水电能源在我国能源中所产生的作用。
一些能源研究、规划或者管理部门，根据目前我国水电装机所得到的开发程度，认为我国的水电已经开发的差不多了，不会再有多大的潜力了。其实，我国的水能资源截止到2011年底的开发利用程度，只有技术可开发的四分之一。如果，我们要达到美国的开发程度，粗略的估计水电的规模也还能增加两倍。如果能达到欧洲一些国家的开发程度（90%），我国水电的发展潜力更大。
关于如何大众化的表述水电的能源量的问题，已故的潘家铮院士曾与我讨论后共同建议用一度电，一斤煤的办法估算。常常有人觉得原煤的概念不准确，最好用标准煤来表述。但是，我们认为，我们的水电能源的资源量，是利用火力发电的煤耗转化过来的。一方面发电煤耗本身就是不断变化的，过于精确，将总是变化无常。另一方面，发电煤耗与供电煤耗之间还有区别，火电厂的厂用电，比水电厂要多很多。所以，当我们用火电厂的发电煤耗折算水电的能源资源量时，其实也不可能精确。这样，与其怎么着，都不可能精确，还不如索性采用更简单、更方便的“一度电、一斤煤”的办法估算。
如果按照这种办法折算，我国的水电能源理论蕴藏量约为每年30亿吨原煤，技术可开发量约为13亿吨，我国水能资源未来的开发潜力大约还有每年近10亿吨原煤。总而言之，我们只有准确理解水电装机与发电量的科学意义，才能把我国的水电开发与国外的发达国家进行客观的比较，并对我国的水电开发前景，做出符合实际的科学判断。
水电站的装机容量与发电量都是在简单不过的概念了。然而，就是这样一个极为普通的常用概念，却在很大程度上正在误导着我们整个社会。之所以会出现这种局面，是因为我们很多的能源和水电专业工作者对区分这量个不同概念的意义，缺乏足够的重视，以至于很少认真的去考虑这两个参数的具体差别。
我以前曾经多次写文章强调过水电装机与发电量的区别，但是，至今似乎都没有引起足够的重视，以至于目前很多能源和水电问题的专家，也经常不能准确的应用和表达这两个概念。这种现象又反过来加速了错误概念的社会传播。其他行业的人员，在谈论水电的时候，当然要引用水电界权威人士的结论。可是，他们却没想到，在这一点上，即便就是权威人士的结论，也经常会发生错误。例如，在2010年举行的庆祝中国水电100年的大会上，由我们学会给理事长周大兵准备的讲话稿中的关于水电开发程度的数字，就是错误的。那句话说“我国的水能资源居世界首位，但开发程度仅为技术可开发量的35%左右，远远低于发达国家的60%到70%的水平。”遗憾的是，当我看到这篇报告的时候，已经来不急更正了。
我们为什么要说那个报告的数字是错误的呢？原因在于，虽然用水电的装机和发电量来表示我国的水电开发程度都是可以的，但是，在与国外的水电开发程度进行比较的时候，和在判别我国的水电资源的潜力的时候，绝对不能再用水电的装机来表示。否则，就会出现概念上的错误。因为世界上几乎很少有别的国家，采用我们的用装机容量表示水电资源的方式。因此，我们看到的国际上其它国家的所谓水电开发程度，一定是指水电发电量的开发程度。如果我们拿我们的装机容量计算出来的开发程度与之进行比较的话，难免就是错误的。
那么在判别我国的水电资源的潜力的时候，为什么也不能用水电装机表示开发程度呢？因为从水能资源的性质来看，装机容量表述的只是功率，必须有了实际利用小时才能确定出实际的水能（所做的功）。一条河流的水能资源量（多年平均）是确定的，但如何开发建设水电站，怎么样合理的确定装机容量则是人为的。也就是说用发电量表示的水能资源量是客观确定的，而用装机容量表示的水电资源，其实是由我们主观设定的。既然是主观设定的，就可能会随着人们的认识水平而发生变化。所以，我们所公布的水电资源中的可装机容量，其实只是一个相对的概念，往往不能准确的反用出实际的水能资源情况。甚至在这个水电站已经建设完成之后，我们也还不敢说已经完全确定。因为，很多水电工程运行多年之后，还免不了要进行扩机增容的改造。
因此，只有按照年发电量计算水电开发程度，才能够比较科学地反映出水能的实际利用率。所以，国外基本上都仅采用发电量表示其水能资源量，以避免人们由于主观认识水平的提高，所带来的资源量的不断变化。不过按照年发电量计算水电开发程度也有一些弊端。比如，不易计算，且经常变化。因为发电量不像水电站的实际装机数量是确定的，水电站的年发电量也会根据每年的来水情况，不断的变化。而且这个数字只能在一个年度结束之后，才能统计出来。所以，我国和个别发展中国家习惯采用水电的装机容量来计算水电的开发程度，也不是完全没有道理的。
用水电装机容量来计算水电的开发程度的好处是数据确定、计算简单。只要我们把某个电站建设好了，不管它发不发电，就可以按照已经开发完了，来计算开发程度。这种算法在一些欠发达国家，确实能比较简单的反映出水电的实际开发程度。同时，由于欠发达国家的工业化和机组制造水平往往都不高，发电机组的成本占了水电站很大的比重。考虑到成本的因素，一般水电站的实际装机，都尽可能的采用够用即可的原则。然而，对于发达国家由于机组制造水平和能力较高，机电成本的比重对总投资的影响有限。同时，由于发达国家现代化用电水平的要求也较高，保证社会用电的峰谷需要则显得更加重要。为了能增加电网的调峰能力，他们已经开始大量的建设抽水蓄能水电站。因此，发达国家的常规水电站的建设，常常都会根据情况尽可能的加大可装机的容量，以便使得该电站有更大的灵活性，在电网需要调峰的时候，能够多出力。也许就是在这种水电站装机常常不能够确定的情况下，发达国家在表述自己的水电资源的时候，往往只表述年发电量，而不再同时表述可装机容量。
目前，随着我国的经济发展水平和设备制造能力的提高，我国的水电投资和建设情况也已经发生了较大的变化。与此同时，随着我国电力的发展，电网调峰的需求也在急剧上升。近年来不仅我国新建的电站都要尽可能的增加装机容量，以便适应电网调节能力的需要，而且，也已经开始大规模的建设抽水蓄能电站了。这样一来，我国水电站的实际装机容量一般都会大大超过原规划设计的可装机容量。
例如我国的三峡水电站，水能资源的年发电量约为847亿度，按照原规划每年运行5000小时计算，原来计划可装机应该是1600多万千瓦。而在建设中考虑到更好的发挥防洪、调节作用，1994年开工时把实际装机增加到1820万千瓦。2004年根据我国电力市场的发展需要，又增加了420万千瓦装机，以便提高三峡电站的调节能力。这样三峡的装机容量已经达到2240万千瓦比最早的规划提高了近40%，大大提高了它的调节能力。
不仅是三峡，我国早期最大的丰满装机容量原来为55万千瓦，后来改造增容到100万。我国的新安江水电站，早期装机66万千瓦，后来也加到81万。总之，随着社会发展的需要，水电站增加装机容量的现象在我国已经非常普遍。加上我国现在已经有近两千万的纯抽水蓄能水电站，所以，再用目前我国的水电可装机容量来判别我国的水电开发程度，已经变得非常不准确了。
但是，由于我们早已经习惯了用装机容量的表示，而且它的统计数字又比较容易获得，所以，我们在很多情况下仍然离不开用装机容量来表示我国的水电开发程度。不过，我们的专业水电和能源工作者在沿用历史习惯的同时，一定要知道这个用装机容量表示的我国水电开发程度的应用范围是有限的。否则的话，我们可能就会对我国的水电开发现状产生误判。
即使是国际上通用的用年发电量表示的水电开发程度，也有两种表示方式。一种是技术可开发程度；另一种是经济可开发程度。根据惯例，目前这两种表述的方式都存在。技术可开发量的定义是：根据梯级开发方案，以年发电量和装机容量表示的在当前技术水平条件下可开发利用的资源量。经济可开发量的定义是：技术可开发量中与其它能源相比具有竞争力且没有制约性环境问题、水库淹没问题的资源量和已建（包括在建）的水电工程的开发量。
不过，我们建议尽量采用技术可开发程度进行比较。因为，经济可开发量不仅经常要随着社会经济的发展变化（例如煤价的上涨），而且，一些我们暂时来不及不深入开展工作的水电项目，也都只能算在技术可开发的范围内。目前很多国家的实际水电装机已经超过其经济可开发资源量，也就是说，不少国家水电的经济可开发程度已经超过百分之百。因此，为了减少将来不必要的麻烦，我们建议最好采用年发电量的技术可开发程度来准确地表示水电开发程度。我国2009年发布的能源白皮书中就是这样表示我国水能开发程度的。用这个开发程度去和国际上进行比较才能比较准确。
在评价我国水电的开发潜力的时候，采用水电装机和发电量的开发程度进行评价也将有巨大的差距。例如，2009年9月在国家水电可持续发展研究中心的成立大会上，代表环保部门的官员在发言时居然信誓旦旦的说“目前，我国水力资源开发程度按1.9亿千瓦估算，约占技术可开发量的35％左右，占经济可开发量的48％左右。欧美一些国家开发程度已达到70％左右。我国虽然开发程度较低，但水电开发摊子已铺至绝大多数江河，完整的天然江河少之又少。”据此，该官员指责、批评当前我国水电开发有：“空间上，水电建设遍地开花；时间上，水电发展大跃进”的严重问题。
如果按照这位官员的计算方法，根据目前最新的数据（截止到2011年底）我国水电的经济开发程度已经到了57.6%，而到了2020年我国的水电开发程度早已经远远的超过了美国，达到了百分之百以上，这难道还不算是大跃进吗？
然而，实际情况到底如何呢？截止到2011年底，我国水电的年发电量6626亿千瓦时，按照我国第三次资源普查公布的水电资源技术可开发量2.47亿计算，实际水电开发程度仅为27%。如果根据尚未公布的最新资源普查结果计算，我国目前的水电开发程度其实才只有25%。还达不到环保官员的指责的开发程度的一半。可见，不管是否是有意的，反正这位环保官员利用水电装机容量计算开发程度的办法，成功的达到了污蔑水电开发“大跃进”的目的。这就是利用水电装机容量来估算我国水电开发潜力可能所存在的问题。由于严重高估了我国水电开发程度，不仅将给某些敌视水电开的极端环保人士提供污蔑水电开发的口实。而且，还将造成低估水电能源在我国能源中所产生的作用。
一些能源研究、规划或者管理部门，根据目前我国水电装机所得到的开发程度，认为我国的水电已经开发的差不多了，不会再有多大的潜力了。其实，我国的水能资源截止到2011年底的开发利用程度，只有技术可开发的四分之一。如果，我们要达到美国的开发程度，粗略的估计水电的规模也还能增加两倍。如果能达到欧洲一些国家的开发程度（90%），我国水电的发展潜力更大。
关于如何大众化的表述水电的能源量的问题，已故的潘家铮院士曾与我讨论后共同建议用一度电，一斤煤的办法估算。常常有人觉得原煤的概念不准确，最好用标准煤来表述。但是，我们认为，我们的水电能源的资源量，是利用火力发电的煤耗转化过来的。一方面发电煤耗本身就是不断变化的，过于精确，将总是变化无常。另一方面，发电煤耗与供电煤耗之间还有区别，火电厂的厂用电，比水电厂要多很多。所以，当我们用火电厂的发电煤耗折算水电的能源资源量时，其实也不可能精确。这样，与其怎么着，都不可能精确，还不如索性采用更简单、更方便的“一度电、一斤煤”的办法估算。
如果按照这种办法折算，我国的水电能源理论蕴藏量约为每年30亿吨原煤，技术可开发量约为13亿吨，我国水能资源未来的开发潜力大约还有每年近10亿吨原煤。总而言之，我们只有准确理解水电装机与发电量的科学意义，才能把我国的水电开发与国外的发达国家进行客观的比较，并对我国的水电开发前景，做出符合实际的科学判断。
