应对气候变化必须大力发展水电(贾金生,马静,张志会)-应

1应对气候变化必须大力发展水电贾金生1,2马静1,2张志会31.中国水利水电科学研究院，北京，1000382.中国大坝协会，北京，1000383.中国科学院，北京，100039摘要：本文简要介绍了各大洲及主要国家的水电开发情况，阐述了应对气候变化及优先发展水电的国际共识，论述了未来一个时期大力发展水电、确保足够的储水设施对我国实现可持续发展、积极应对气候变化的必要性，提出了发展建议。1世界及主要国家水电发展情况水电作为技术最成熟、供应最稳定的可再生清洁能源，在全球能源供应中占有重要地位。2007年全球水电装机达到84840万KW，发电量30448亿KWh/年，约占全球电力供应量的20%，水电开发程度按发电量与经济可开发量的比值计算达到了35%，其中非洲为11％，亚洲为25％，大洋州为45％，欧洲为71％，北美为65％，南美为40％（见表1）表1世界水电发展概况水电理论蕴藏量技术可开发量经济可开发量水电装机水电发电量在建水电装机亿KWh/年亿KWh/年亿KWh/年万KW亿KWh/年万KW非洲259021303284842149941749亚洲1970167654644874329741107613048大洋洲63341960886134740316欧洲29008112057523178815310241北美757451763510149167046642594南美5696026153153621379160761133世界39096614653187279848463044815780数据来源WorldAtlasIndustryGuide2008根据2008年的统计数据，世界上有16个国家依靠水电为其提供90％以上的能源，如挪威、阿尔巴尼亚等国；有49个国家依靠水电为其提供50％以上的能源，包括巴西、加拿大、瑞士、瑞典等国；有57个国家依靠水电为其提供40％以上的能源，包括南美的大部分国家。发达国家水电的平均开发度已在60％以上，其中法国达到90%，意大利超过90%以上（表2）。2表22008年部分国家水电情况国家经济可开发年发电量水电年发电量水电年发电量占经济可开发量比例水电装机总装机水库库容亿KWh/年亿KWh/年%万KW万KW亿m3中国24740565522.8617260792736924美国3760270071.8178206870013500加拿大5360350065.307266114956500巴西76353316.843.448375.288625680俄罗斯8520170019.9547007930印度44201216.527.523700112062130日本1143924.6480.90220026828204法国72064689.7225201112075挪威2051121859.3929042789620意大利54051395.001746130西班牙370232.962.9518456230455注：美国1999年和2003年的水电发电量分别为3560亿KWh和3953亿KWh,含抽水蓄能发电量。数据来源：中国大坝协会2气候变化与水电优先发展的国际共识我国为应对全球气候变化已有明确的表述，就是到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45％，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法。决定，通过大力发展可再生能源、积极推进核电建设等行动，到2020年我国非化石能源占一次能源消费的比重达到15％左右。这必将对2020年以前的水电和其它可再生能源的发展产生深刻的、积极的影响。近年来，国际上召开了一系列重要会议，如2002年世界首脑峰会，波恩能源会议，2004年联合国水电与可持续发展会议等。在联合国水电与可持续发展会议上，通过了《水电与可持续发展北京宣言》，这是国际上对20多年来水电开发中热点问题讨论的总结，是世界水电发展历史上的第一次，对世界水电发展具有重要的指导意义。基于对水电发展的新认识，为应对经济危机，尤其是全球气候变化，各国在加大对病险水库除险加固、提高大坝安全能力的同时，进一步加大了对水电的投入力度。目前世界上有165个国家已明确将继续发展水电，其中70个国家在建总装机为1亿千瓦，110个国家规划建设3.38亿千瓦。据不完全统计，2008年，世界上在建大坝有1200多座，其中60米以上大坝有370余座，主要分布在亚洲、南美等55个国家。3从几次重要会议及围绕水电开发与可持续发展的研究进展看，有几点值得强调：（1）优先发展水电是各国政府及国际各界人士当前的共识。能源是实现可持续发展的必要条件，水电是清洁的、可再生能源，以环境友好的、社会和谐的各种方式开发水电，符合新千年的发展目标，有利于持续地减少贫困和有效缓解全球20亿人无电供应的问题，可以有效减少温室气体排放，因此得到联合国、世界银行等国际机构的高度重视，也得到了各国政府及国际各界人士的积极推动。（2）世界各国在发展水电中的成功经验，让国际各界人士认识到优先发展水电是现实可行的。联合国呼吁所有有关各方共同努力，以可靠、廉价、经济可行、社会和谐和环境友好的各种方式为社会提供电力，并认为水电在实现这一目标中具有巨大的潜力。个别水电项目曾对社会、环境及生态等造成较大的负面影响，从而引起国际各界人士的广泛关注，但同时世界各国在开发水电中的众多成功及成熟的经验表明，水电开发是可以做到可靠、廉价、经济可行、社会和谐和环境友好的，是技术上成熟的可再生能源，可以大规模商业化开发。目前发达国家大部分技术及经济可行的水电资源都得到了开发，发展中国家水电开发率还很低，尤其非洲，开发率还不到8%，因此，优先发展水电对全球，尤其对发展中国家是非常重要的，也是现实可行的。（3）呼吁大力开发水电，是科学认识水电的必然结果。联合国支持世界银行等金融机构重新投身水电开发，呼吁各国政府创造良好的吸引投资的环境，以便为可持续的水电项目开发提供资金保障，世界银行在对水电开发做过多年的全面评估分析后正式宣称重新投资水电，发生这些变化的前提是水电为全球社会进步、经济发展、改善环境及消除贫困等方面做出了巨大的贡献，在未来仍有做出贡献的巨大潜力。当今世界上尚有20亿人生活在没有电的世界里，而2/3的经济可行水电资源仍待开发，因此科学地认识水电、开发水电必然会成为世界的趋势。（4）水电开发中要充分重视对社会、环境的负面影响，要特别关注受水电影响的弱势群体。《水电与可持续发展北京宣言》支持各国，特别是发展中国家对水电的可持续性开发；强调要高度重视水电开发对社会、环境及生态等的负面影响；强调水电开发中没有全球通4用的准则，各国应结合国情积极探讨，努力实践。最近一个时期，国内外有不少报告涉及到水电工程开发的案例研究、移民工作的实践总结、水电开发的环境影响补偿办法以及环境友好的大坝施工技术。这些报告对指导下一步的工作具有非常重要的现实意义。3水电的能源回报率最高应对气候变化需要大力开发水电 能源设施建设和运行也需要消耗能源，如果从全口径的角度计算能源的投入产出比，就可以比较清楚的审视各种能源开发方式的效益和优劣，能更加清晰地认识到水电在节能减排、应对气候变化方面的巨大优势。在这里引用一个新概念—能源回报率（energypaybackratio），以一个火电发电厂为例，它的物理意义是指一个火力发电站在运行期内发出的所有电力与它在建设期、运行期为维持其建设、运行所消耗的所有电力的比值，建设期、运行期所消耗的所有电力既包括直接能源消耗，如机械设备运行、照明耗能等，也包括建筑材料、煤炭等制造、运输等过程的耗能。按照这一新定义，在各种能源开发方式中，水库式水电的能源回报率约为208~280，径流式水电的能源回报率约为170~267，风电约为18~34，生物能约为3~5，太阳能为3~6，核电14~16，传统火力发电2.5~5.1，应用碳回收技术的火力发电仅为1.6~3.3（如图1、图2）。因此，积极应对气候变化必须大力发展水电。我国2008年全国水电发电量约占全国电力供应量的16%，水电开发程度约为23%，低于世界平均水平约10个百分点。我国水能蕴藏量居世界第一，人均拥有量接近世界平均水平，我国煤炭蕴藏量居世界第三，人均拥有量仅为世界平均水平的一半。但我国水电发电量占总发电量的比例低于世界5个百分点，而火电则高于世界40多个百分点，因此，积极调整我国以煤炭为主的能源生产和消费结构，积极对能源结构进行战略性调整以减少对化石能源的过度依赖，是我国应对气候变化国家方案中不可回避的问题。水电未来的发展必将在国家减排温室气体和应对气候变化等国家目标的实现方面发挥重要的作用。5图1可再生能源回报率图2部分不可再生能源回报率4保障我国水安全需要进一步建设储水设施水是基础性自然资源、战略性经济资源和环境的控制性要素。人类社会进步和发展离不开水工程。水工程建设是各国人民保障水安全、适应自然、谋求与自然和谐相处、推动社会进步的必然手段和要求。面对新的发展，水安全需要进行重新的审视与定义：水安全可被定义为维护必需的水文条件和储水设施以在气候变化和区域经济社会需求（包括能源需求）不断增长等的情况下保持一个健康的生态系统。在一个水安全水平较高的国家，水问题对于穷人将不会造成较大的影响。维护健康和充满活力的生态系统对于保证穷人和弱势群体的水安全有重要意义。这一定义反映了在全球气候变化大的背景下对水28026734562051701833050100150200250300水库式水电径流式水电风电生物能太阳能能源回报率保守估算乐观估算3.35.1161.62.51405101520碳回收技术火电传统火电核电能源回报率保守估算乐观估算6安全的重新认识，反映了在新的形势下对与水有关的平等、减贫等社会问题的关注。综合全球50余个国家的人类发展指数与水库大坝发展数据的计算结果显示，一个国家或地区水库大坝发展水平与国家人类发展水平呈较强的正相关。人类发展指数大于0.9的国家，人均库容拥有量平均为3184m3，人类发展指数介于0.8~0.9的国家，人均库容拥有量平均为2948m3，人类发展指数介于0.7~0.8的国家，人均库容拥有量平均为541m3，需要指出的是中国2007年人类发展指数0.772，在182个国家中列第92位，人均库容528m3，人类发展指数介于0.6~0.7的国家，人均库容拥有量平均为208m3，人类发展指数介于0.5~0.6的国家，人均库容拥有量仅为125m3（如图3）。这与联合国人类发展报告中所指出的“全球水基础设施的分布与全球水风险的分布呈反比关系”是一致的。从这个角度讲，储水设施建设和管理通常是推动发展关键要素之一，是实现经济社会可持续发展的重要基础。而满足基本的水与能源需求即是衡量发展水平的重要指标也是推动社会发展的引擎。随着各界对大坝的功能与作用的认识的进一步深化，加快水与水能资源的开发利用已成为国际社会的广泛共识。080016002400320040000.90.8~0.90.7~0.80.6~0.70.5~0.6人均库容(m3/人)人类发展指数HDI图3人均库容与人类发展指数关系5水电大坝又好又快的发展需要新的理念5.1水电发展思路需要转变7在谋求发展与应对气候变化的国际背景下，大坝与水电发展迎来了前所未有的良好发展机遇，水电建设将掀开新的一页，迎来新的春天。但是现在建设一座大坝和水电站已经不仅仅是一件单纯的技术和学术问题，其活动的全过程变得更加公开和透明。中国及世界其它国家的成功及成熟的经验表明，水与水能以可靠、廉价、经济可行、社会和谐与环境友好的方式开发是可行的，我们必须以可持续方式加速储水设施建设、尽可能将各种因开发所造成的不利影响降到最低，在实践中，需要我们实现四个转变：（1）认识上需要从强调改造、利用自然转变到既强调改造、利用，又强调保护和适应自然。改进工作，需要基于国内外经验的总结，在如何保护和适应自然方面需要取得更多创新性的成果，以适应当前及今后一个时期发展的要求；（2）决策上需要从重视技术上可行、经济上合理转变到既重视技