“數”說工業化:中國電力工業是如何發展起來的?

#用數字講述中國的工業化歷程
11950年發電量各國發電量對比
發電量是國家工業化實力的重要標誌,發電量規模與工業生產規模密切相關。
1950年,中國的發電量只有46億千瓦時,與發達國家相比微不足道。
美國是當時世界上最強大的工業國,1950年美國的發電量達到了3887億千瓦時,斷層式領先於其它國家。
工業實力排名第二的蘇聯發電量將近1000億千瓦時,西歐和日本等國家的發電量也有幾百億千瓦時,這些國家的發電量都是中國的十幾倍。
22023年發電量各國發電量對比
到了2023年,全球電力工業的格局已經發生了翻天覆地的變化!
中國是世界發電量最多的國家,達到9.5萬億千瓦時,也是斷崖式領先於其它國家。
美國的發電量排名第二,仍然遙遙領先其它國家,但發電量不到中國的一半。
印度發電量全球第三,已經大幅超過了日本和英法德等老牌發達國家。英法德等西歐國家的發電量更是連中國的十分之一都沒有。
世易時移,換了人間!
中國的發電量是如何從微不足道的的46億千瓦時增長到現在的全球第一的?
一、中國電力工業發展歷程
3:中國發電量增長過程
1949年新中國成立時全國的發電量只有43億千瓦時,經過一年的恢復1950年也才增長至46億千瓦時,人均發電量不到10度。
當時只有少數大城市才有電力供應,廣大農村基本上不通電。
電力工業是中國工業落後的集中體現,舊中國遺留下來的電力工業規模小、電網覆蓋範圍小、發電裝置技術水平落後。
經過三十年的發展,到1980年中國的發電量增長至3006億千瓦時,是1950年的65倍。
在蘇聯的幫助下,中國主要依靠自身的力量建成了如此規模的電力工業。中國電力工業的裝置主要是本國製造的,中國不僅完全掌握了蘇聯援助的技術,而且在蘇聯技術的基礎上還實現了相當程度的發展。
雖然中國電力工業初具規模,但是與西方發達國家仍存在巨大的差距,而且仍然無法滿足社會生產和生活對電力的需求,電力供應缺口仍然十分巨大,相當部分農村地區仍然沒有通電。
改革開放後中國電力工業發展的速度顯著加快,到2000年中國的發電量達到了1.37萬億千瓦時,在全球僅次於美國位居第二。
中國電力工業透過技術引進成功實現了發電技術的升級,30萬千瓦和60萬千瓦亞臨界火電機組成為八十年代和九十年代新建火電站的主力發電機組。
中國不僅在發電規模上超過了大多數西方發達國家,在發電裝置的技術水平上也逐漸接近了發達國家,而且這些發電裝置基本上是國內製造的。
42000年前後發電量增量對比
21世紀才是中國電力工業發展的真正高潮時期:在2000年後的四個五年計劃時期(從十五到十三五),中國電力工業在每個五年新增的發電量都超過了1萬億千瓦時,最高達到1.7萬億千瓦時。
2011年中國以4.73萬億千瓦時的發電量超過美國成為全球發電量最多的國家,到2023年中國發電量已經是美國的2.1倍。
美國是21世紀所有西方發達國家中發電量增長最多的國家,從2000年到2023年美國的發電量增長了0.44萬億千瓦時;同期中國發電量增加了8.09萬億千瓦時,是美國的18.4倍。
中國不僅在發電規模上達到了全球第一,在發電技術水平上也達到了全球第一:百萬千瓦超超臨界火電機組、百萬千瓦水輪發電機組、三代核電機組、大容量風力機組都代表了世界最先進水平,更不用說在全球佔據統治地位的光伏發電技術了。
5:中國發電結構
1949年的43億千瓦時到2023年的9.46萬億千瓦時,中國的發電量增長了2200倍,如此大規模的增長是如何實現的呢?
中國發電量增長的最大來源是火電,其次是水電,2000年前火電和水電幾乎中國發電量增長的全部來源。
中國第一座核電站——秦山核電站一直到1991年才建成發電,風電的規模化發展始於2005年,而光伏發電的大規模發展更是在2010年以後。
6:中國發電量結構
2015年之後,核電、風電和光伏發電在中國發電結構中的佔比才開始快速增長,但是其發電規模在中國發電總量中的佔比仍然較低:2023年,火電和水電仍然佔據中國全部發電量的80%,核電、風電和光伏發電三者合計只有20%
7:火電在中國發電量中的佔比
一直以來,中國電力工業發展的核心都是火電,而火電的核心是煤電!
火電一直都是中國最主要的發電方式:
1950年到2011年,火電在中國發電量中的比例基本保持在80%以上;
2012年開始雖然火電的佔比開始下降,但仍然佔據了中國發電三分之二的份額,2023年在中國總髮電量中的佔比是66.3%
8:中國火電發電量增量及在總髮電量中的佔比
1949年新中國成立一直到2023年,火電在所有時期都貢獻了最多的發電量增量。
1950年到2010年,火力發電量增量在中國總髮電量增量中的佔比一直保持在80%左右,即新增發電量的八成左右來自火電。
1950年到2010年,中國發電量增加了4.22萬億千瓦時,同期火力發電量增加了3.41萬億千瓦時,佔總發電量增量的80.8%
2010年後,隨著水電、核電和風電、光伏發電量的快速增長,火力發電量增量在中國總髮電量增量中的佔比才開始下跌,但是仍然維持在50%以上的水平。
2011年到2023年中國發電量增加了5.23萬億千瓦時,同期火電發電量增加了2.85萬億千瓦時,在總髮電量增量中的佔比仍然達到了54.5%
9:水電在中國發電量中的佔比
在中國電力工業中,水電的重要性排在火電之後位居第二,水電在中國發電量中的佔比基本維持在20%左右。
2023年中國水力發電量為1.29萬億千瓦時,在中國發電總量中的佔比為13.6%。從1950年到2023年,中國水力發電量增加了1.29萬億千瓦時,佔同期中國發電量增量的13.6%
10:2023年中國發電量結構
以風電、光伏為代表的新能源發電在過去十年隨著技術的成熟發展十分迅速,新增發電裝機容量已經超過了火電和水電等傳統發電方式
2023年中國風電和光伏發電的數量分別是0.89萬億千瓦時和0.58萬億千瓦時,在中國總髮電量中的佔比分別是9.4%6.2%
風電和光伏發電的發展雖然很快,但是目前在中國發電量中的比例仍然較小。新能源發電代表了技術的發展方向,但是火電和火電仍是電力工業的基石。
二、中國是如何掌握火力發電技術的?
11:中國發電量十年增量
火電是中國電力工業的核心,在2010年前一直佔據著80%的發電量和發電量增量。
中國電力工業的發展史簡單來說主要是一部火電發展史,火力發電技術是中國電力工業最重要的技術。
中國電力工業的發展速度從改革開放前的三十年,到改革開放後的二十年,再到21世紀一直在加快,背後的根源正是不同技術水平的火力發電技術決定的。
根據火力發電裝置的蒸汽引數(溫度和壓力),我們把中國火電裝置的發展劃分為三個階段:
1、高溫高壓時代,發電裝置裝機容量6000千瓦至30萬千瓦。
改革開放前電力工業裝備的火電機組主要是高溫高壓機組,前三十一年平均每年的發電量增量是95.5億千瓦時。
2、亞臨界時代,發電裝置裝機容量30萬千瓦至60萬千瓦。
八十年代和九十年代,中國電力工業開始普遍使用亞臨界火電機組。
八十年代平均每年的發電量增量是320.7億千瓦時,九十年代平均每年的發電量增量是747.2億千瓦時。
3、超臨界和超超臨界時代,發電裝置裝機容量66萬千瓦至100萬千瓦。
2000年後,中國電力工業開始大量裝備超臨界和超超臨界火電機組。
2001年到2010年,中國平均每年的發電量增量是2859億千瓦時,一年的發電量增量幾乎就相當於1980年全國的發電量;
2011年到2020年,中國平均每年的發電量增量增加到3189億千瓦時;從2021年到2023年平均每年的發電量增長更是進一步增長至6798億千瓦時。
為什麼中國的發電量增速會不斷加快?
根源就在於技術的進步,特別是火力發電技術的進步。
新中國的第一套國產火力發電機組是上海發電裝置製造基地從捷克引進技術製造的中壓6000千瓦機組。
同期哈爾濱發電裝置製造基地在蘇聯援助下引進了中壓0.6~2.5萬千瓦和高壓2.5~5.0萬千瓦火電裝置製造技術,1958年成功製造出了2.5萬千瓦和5.0萬千瓦高壓火電機組。
新中國火力發電技術的起點是蘇聯援助的中壓和高壓火電技術,發電機組容量一般只有幾萬千瓦。
在掌握捷克和蘇聯火力發電技術的基礎上,中國的電力裝置製造企業透過自主研發不斷提高火力發電技術,主要是提高火電機組的蒸汽引數和發電容量。
1969年製成12.5萬千瓦中間再熱式超高壓火電機組,在上海吳涇熱電廠投運。
1970年製成20.0萬千瓦超高壓火電機組,1972年在遼寧朝陽電廠投運。
1971年製成30.0亞臨界中間再熱式火電機組,1975年在江蘇望亭電廠投運。
但是由於中國電力工業的技術基礎比較薄弱,自主研發的火電裝置不夠成熟。以20萬千瓦超高壓火電機組為例,從1964年開始設計到1979年鑑定定型共花了15年時間,其中設計2年、製造6年、安裝1年、完善化6年。
12:中國火電引數
直接進口成套火電裝置價格太高,而自主研發耗時太長,因此改革開放後中央決定從國外引進技術以提高國內製造火電裝置的技術水平。
1980年一機部從美國西屋電氣和燃燒工程公司引進了30萬和60萬千瓦亞臨界火電機組的製造技術,並用3年左右時間完成了首臺火電機組的製造。
首臺30萬千瓦機組主機於19851220日在上海完成試製,1987630日在山東石橫電廠投入執行發電
首臺60萬千瓦考核機組主機於19871217日在哈爾濱完成試製,1989114日在安徽平圩電廠投入執行發電
亞臨界火力發電技術的引進是十分成功的,我國電力裝置製造企業成功掌握了亞臨界火力發電技術,本國製造的亞臨界火電裝置滿足了電力工業發展的需求。
透過持續15年的消化吸收、國產化和最佳化創新,中國電力裝置製造企業形成了30萬千瓦和60萬千瓦火電機組的批次生產能力,其技術經濟指標和安全可靠性,均達到了當時國際同類機組的先進水平。
20世紀90年代開始,引進型30萬千瓦、60萬千瓦火電裝置成為我國發電裝置企業的主要產品,30萬千瓦、60萬千瓦火電機組成為我國電網的主力機組,使得中國電力工業發電量的增速顯著加快。
在掌握亞臨界火力發電技術的基礎上,中國在2000年後又相繼研製了超臨界和超超臨界火力發電技術。
哈爾濱、上海、東方三大電氣集團按國家計委和電力部門的要求從國外企業引進技術分別製造了河南沁北、江蘇常熟、江蘇鎮三家電廠的60萬千瓦超臨界火電機組。
在成功製造超臨界機組的基礎上,哈爾濱、上海、東方三大電站裝置製造集團又分別從日本三菱、法國阿爾斯通、德國西門子、日本日立等公司引進100萬千瓦超超臨界技術,從2003年開始製造百萬千瓦級超超臨界機組。
首臺百萬千瓦超超臨界機組以華能集團浙江玉環電廠為依託工程,於20061118日正式投運,上海汽輪機廠、哈爾濱鍋爐廠、上海電機廠分別製造了汽輪機、鍋爐和汽輪發電機。
2006年和2007年,山東鄒縣電廠和江蘇泰州電廠的100萬千瓦級超超臨界火電機組分別投運,製造企業分別是東方電氣集團和哈爾濱電氣集團。
至此我國三大電力裝置製造企業都具備了百萬千瓦超超臨界機組的製造能力。
在掌握引進技術的基礎上,我國以後又陸續設計製造了多臺全球最先進的超超臨界火力發電機組,徹底掌握了超超臨界火力發電技術並達到了全球領先。
13:機組發電量對比
為什麼要掌握技術?
對比不同技術水平發電機組的發電能力就能明白。
以年平均發電利用時間5000小時來估計,一套6000千瓦機組的年發電量只有3000萬千瓦時,一套60萬千瓦機組的發電量則可以達到30億千瓦時,一套100萬千瓦機組的發電量則可以達到50億千瓦時。
1949年中國全國的發電量只有43億千瓦時,不如現在一臺百萬千瓦機組的年發電量。1980年,中國火電裝機容量只有4500多萬千瓦,只相當於45臺百萬千瓦機組的容量。
中國能夠成為全球發電量最多的國家,不僅僅依靠發電裝置數量的增加,更重要的是發電裝置的技術進步!
技術進步不僅體現在發電機組的發電能力上,而且在發電成本(每度電消耗的煤炭)、汙染控制等方面都有顯著的提升。
正是因為中國掌握了技術,才能為工業化提供足夠的電力支援。
技術對電力發展的影響可以從中國不同時期建設的電廠中清晰的體現出來!
田家庵電廠和平圩電廠是淮南發電總廠下屬電廠,分別是中國在50年代和80年代建設的具有代表性的火力發電廠。
田家庵電廠是中國電力工業前三十年發展的代表性電廠,其發展過程與國產火電機組的發展密切相關:從1956年第一臺國產6000千瓦機組到70年代12.5萬千瓦機組,田家庵電廠在改革開放前安裝的11臺機組中有9臺都是國產機組。
經過近三十年的發展,1977年田家庵電廠的裝機總容量增長至60.1萬千瓦,是改革開放前安徽省最大的火電廠。
平圩電廠始建於80年代,其發展過程與改革開放後國產火電機組的發展密切相關!
平圩電廠建設的首臺機組就是引進技術生產的60萬千瓦亞臨界機組,是當時中國電力工業單臺裝機容量最大的火電機組,被李鵬同志稱為“單機甲中華”。
田家庵電廠用二十年時間建設了12臺發電機組才達到60萬千瓦裝機容量,而平圩電廠一臺機組的裝機容量就達到60萬千瓦,這個過程充分體現了中國電力工業技術進步的速度!
平圩電廠當前正在安裝的發電機組是百萬千瓦超超臨界機組,經過四期工程建設平圩電廠的裝機容量將超過600萬千瓦,是當今中國電力工業裝機容量最大的發電廠之一。
14:中國發電量增量
正是由於掌握了,中國電力工業特別是火力發電的發展可以簡化成一道乘法算數題:
發電量=單臺機組容量×機組數量×利用小時數。
中國電力工業之所以能發展起來,特別是2000年的發展速度能夠顯著超過前50年,就在於解決了這道算術題中單臺機組容量和機組數量兩個關鍵問題。
從最早的6000千瓦中壓機組,發展到30萬、60萬亞臨界機組以及現在的百萬千瓦機組超超臨界機組,中國電力工業實現了技術的升級。
在火電裝置的數量方面,中國電力裝置製造企業可以批次製造先進的火電機組。
中國電力工業解決了發電裝置的技術和產能問題,這才有2000年後電力工業的高速發展。
中國火電技術的追趕之路:
從捷克和蘇聯引進中壓和高壓火電技術開始,中國電力工業開始了漫長的技術追趕之路。雖然初期我們與西方先進技術水平的差距很大,但是我們一步一步努力最終掌握了世界最先進的火力發電技術。
中國首先掌握了蘇聯援助的中壓和高壓火電技術,並在蘇聯技術的基礎上開發了發電容量更大、蒸汽引數更高的火電機組。
在改革開放前,中國已經有能力設計製造30萬千瓦亞臨界火電裝置,只是這些裝置不成熟、不完善。為了儘快給電力工業提供成熟的大容量火電裝置,電力工業和機械工業才決定從國外引進亞臨界火電技術,並且取得了成功。
消化和掌握亞臨界技術,我國的電力裝置製造企業花費了差不多20年左右的時間。其中首臺30萬千瓦機組的製造和安裝用時近10年,首臺60萬千瓦亞臨界機組的用時近12年。
但是從亞臨界到超臨界,從國家決策時間算起到首臺機組安裝,僅用時兩三年的時間;從超臨界到超超臨界,用時也不過兩年時間。
為什麼用時越來越短?因為透過前期的努力,我們掌握了火力發電技術,因此發展超超臨界技術就不再是白手起家。現在,全球裝機容量最大,技術最先進的火力發電機組就是中國製造的。
2000年後中國與發達國家在新能源技術是同時起步,而不像是火電技術那樣一開始就落後幾十年。
在新能源技術上中國與美國、歐洲和日本等西方發達國家是同步競爭,最終的結果是我們的新能源技術一開始就實現了領先,在市場上最有競爭力。
中國電力工業能夠達到今天的成就關鍵在於持續的發展,從新中國成立至今從未停止過電力工業的發展。
從建國初期蘇聯援建的“156項工程開始”,到自主生產發電裝置、自主發展電力工業,到改革開放後引進技術改進發電裝置,中國電力工業從未停止過發展。
透過技術引進和消化吸收,中國電力工業最終掌握了火力發電、水力發電、核電、風電、光伏發電等各種發電技術,並且都達到了世界領先水平。
正是由於中國掌握了各種發電技術,為中國電力工業今天的成就奠定了堅實的基礎。
三、中國電力工業的國際地位
中國電力工業的快速發展,徹底改變了全球電力工業格局。
以美國為首的西方發達國家不再是全球發電量最多的集團,中國一個國家的發電量就超過了七國集團(G7)發電量的總和。
電力工業規模是國家工業能力的重要標誌之一,這意味著中國的工業實力已經逐步接近了發達國家代表七國集團的實力,這與各國製造業增加值的規模是一致的。
152023年各國發電量
2023年中國的發電量是9.46萬億千瓦時,是排名第二美國發電量的兩倍多,超過七國集團發電量的總和。
2023年發電量在10000億千瓦時以上的國家僅有5個,分別是中國、美國、印度、日本和俄羅斯,其中中國、美國、日本和印度都是當年全球GDP排名前五的國家。發電量是國家硬實力最有代表性的指標,發電量在10000億千瓦時以上的國家無一例外都是當今世界上國家綜合實力最強的國家。
2023年發電量在5000~10000億千瓦時的國家也只有5個,分別是巴西、加拿大、韓國、德國、法國,這些國家都是無一例外的都是地區強國。德國、法國是歐洲老牌發達國家,韓國是二戰後中國以外唯一實現工業化的國家,5000~10000億千瓦時的發電量代表了這個層次國家的實力。
電力工業的落後則意味著工業的落後,非洲大陸的總體發電量僅有8000多億千瓦時,即使將這個大陸當成一個整體實力也僅僅相當於德國、法國這樣的國家。
16:主要國家發電量(1985-2023
從上世紀80年代至今,中國發電量的增長速度是全球最快的。
1980年中國的發電量還僅有3006億千瓦時,在全球的排名落後於七國集團的所有國家,但是已經超過了所有發展中國家。
1995年中國的發電量首次突破萬億千瓦時的大關達到10070億千瓦時,超過所有歐洲發達國家,與日本基本持平僅次於美國。
2011年,中國首次超過美國成為全球發電量最多的國家,並一直保持這個桂冠至今。不僅如此,中國的發電量保持了快速增長,到2023年中國的發電量是排名第二的美國的兩倍有餘。
172000-2023各國發電量變化
2000年到2023年,中國的發電量增加了8.1萬億千瓦時,同期美國的發電量增量只有4417億千瓦時,中國發電量增量是美國的近20倍!
印度電力工業的發展成就僅次於中國,從2000年到2023年印度的發電量增長了僅1.4萬億千瓦時,這個增長幅度是同期美國的三倍以上。在2013年印度就已經成為全球第三大發電量國家,並且印度的發電量仍然保持了較快的增長速度。
與中國和印度電力工業的高速發展相反,以七國集團為代表的西方發達國家在過去二十年發電量僅有小幅增長,一些國家的發電量甚至出現了下降。
在七國集團中,僅有美國的發電量在過去20年有小幅增長,2020年美國的發電量比2000年僅增長了5.7%
日本、英國、法國和德國的發電量都出現了下降,發電量減少幅度最大的國家是日本,其次是英國。
在發達經濟體中,韓國的表現十分獨特,韓國的發電量增長了2848億千瓦時,是所有發電國家中最多的,韓國的發電總量也超過了英法等老牌發達國家。
18:1980~2023中國發電量年度增量
1980年到1999年,中國每年的發電量增量在百億千瓦時的級別,2000年後中國每年的發電量增量上升至千億千瓦時的級別,最高年份是2021年增加了7552億千瓦時。
這個增長規模意味著什麼?
法國和德國2023年的發電量只有5000多億千瓦時,英國的發電量更是不到3000億千瓦時。中國每年幾千億千瓦時的發電量增量意味著中國的發電量在一年之內增加的規模就可以超過德國、法國等國家全年的發電量。
更讓發達國家擔憂的是,中國的發電量增長速度目前仍然沒有絲毫放緩的跡象,未來中國將進一步拉大與西方國家的差距。
192023年主要國家光伏發電量對比
202023年全球風力發電分佈
中國不僅在發電總量和傳統發電技術上達到了領先,在新能源技術的發展上也毫不落後。
2023年中國光伏發電量5842億千瓦時,領先全球所有國家;中國風力發電量8859億千瓦時,同樣領先全球所有國家。
中國風電和光伏發電規模都是全球第一,並且光伏發電技術和風力發電技術也達到了全球領先,中國的風電裝置和光伏發電裝置都是自主生產的。
21:光伏各環節市場份額
新能源技術是2000年後特別是2010年後才逐步成熟起來的新技術,中國在新技術上與發達國家的差距並不大,因此很快就能反超發達國家。
實際上光伏發電技術的進步主要是中國企業推動的,正是中國企業推動了光伏發電效率的提高和成本的下降,實現了光伏發電的平價上網。
中國光伏企業在推動技術發展的同時,也獲得了最大的市場份額:中國企業在單晶矽、矽片、元件、電池等光伏發電的所有環節都擁有絕對的市場份額,部分環節的市場佔有率甚至高達90%
新能源技術的發展說明了中國企業的競爭力,中國擁有促進工業發展的良好條件。
四、中國電力工業為什麼能夠發展起來?
新中國成立以後電力工業的發展過程,是人類歷史上最波瀾壯闊的電力工業發展過程。
中國電力工業的發展,是中國人民自力更生、艱苦奮鬥過程的典範。
電力是人類社會最重要的能源,電力工業是經濟體系中最重要的基礎產業。
中國電力工業的快速發展是支撐中國工業化發展的基礎:電力工業不僅為經濟體系提供了足夠數量的電量,而且成功控制了電力的成本。
中國電力工業充分利用了自身的能源稟賦——煤炭和水力,通過幾十年持續的努力不僅掌握了火電和水電技術,而且掌握了核電、光伏、風電等各種新能源發電技術,最終實現了電力工業的大發展。
不論是火力發電技術,還是風電、光電等新能源技術,中國的發展歷程表明了中國的工業體系有能力掌握技術,有能力發展技術。
中國的工業化體系是有競爭力的!
技術問題是1,解決了技術問題才能快速發展。
產能是後面的0,中國擁有最龐大的市場,因此有能力建立最大的產能。
最大的產能通常意味著最有競爭力的成本。
技術——產能——成本,這就是中國工業化成功後的優勢!
這是中國製造業發展成功的底層邏輯。
中國產業的發展如果解決了技術問題,在產能上擁有絕對的優勢!
中國的這種優勢對其它所有國家包括美國都是碾壓式的優勢!
光伏產業的發展已經體現出了這點,實際上很多產業都體現出中國工業化的這個特點!
擁有全球最大的市場是中國產業發展最大的優勢之一。
同樣的技術在中國市場能夠獲得最大的回報,因此中國投資和開發新技術的潛在回報最高。
以前一直都是美國企業享受全球最大市場的紅利,現在中國越來越多的產業開始享受這個紅利了!
中國的新能源產業、資訊科技產業之所以能發展這麼快,市場規模提供的回報是重要原因之一。
在傳統的火力發電和水力發電技術中,中國一直是處於追趕者的位置。
在新能源時代,中國則從追趕者變成了領先者,中國的光伏發電、風力發電技術都達到了全球領先。
中國的電力工業不僅能夠完成追趕,還能實現領先。這背後的根源是持續的技術研發,並充分利用好中國的優勢。
參考資料:
1、《BP Statistical Review of World Energy
2、《新中國電力工業統計資料彙編(1949~2019)》
3、《中國電力工業史綜合卷》
4、《中國重大技術裝備史話——中國火力發電裝置製造》
5、《中國電器工業發展史》
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