1 概 述

蘇西特納 (Susitna)河發(fā)源于離費爾班克斯(Fairbanks)市以南約145km的阿拉斯加山脈,處于萊爾貝爾特(Railbelt)地區(qū)中南部,連接該地區(qū)最大的兩個城市費爾班克斯市和安克雷奇(Anchorage)市,經(jīng)402km最后流入科克灣(Cook Inlet)。

20世紀50年代初期美國墾務(wù)局首先對蘇西特納河水電資源進行了研究。70年代美國陸軍工程師團又接著進行了審查。1980年阿拉斯加州電力局(APA,即現(xiàn)在的阿拉斯加州能源局(AEA))進行了綜合分析以確定蘇西特納河的水電開發(fā)是否可行。基于這些研究,1983年AEA向美國聯(lián)邦能源管理委員會(FERC)遞交了一份關(guān)于開發(fā)蘇西特納河瓦塔納(Watana)/魔鬼谷(Devil)水電工程的許可申請報告。1985年為分期建設(shè)瓦塔納/魔鬼谷水電工程對該報告作出修改,估計成本為59億美元(1985年價格)。

要對如此規(guī)模的項目作出切實可行的財政計劃較為困難,再加上20世紀80年代原油價格下降,萊爾貝爾特(Railbelt)地區(qū)燃氣發(fā)電成本相對較低,以及該項目對州財政預(yù)算的影響,1986年3月電力局董事會終止了對該項目的開發(fā)。

在1979～1986年財政年度,阿拉斯加州政府已經(jīng)給該項目撥出資金約2.27億美元,其中該項目已耗資1.45億美元用于實地測量、生物研究和向FERC申請審批相關(guān)的活動。盡管電力局得出的結(jié)論是該項目的不利影響是可控的,但許可申請仍然未獲批準。因此該項目的一些研究數(shù)據(jù)和報告被存檔以備日后再議之用。

2008年,阿拉斯加州立法機構(gòu)根據(jù)2009財年預(yù)算,授權(quán)AEA對蘇西特納河水電方案進行重新評估。該授權(quán)還包含一份“萊爾貝爾特綜合資源規(guī)劃”,評估阿拉斯加州萊爾貝爾特地區(qū)的各種電力資源以滿足其長期需求,迄今為止該規(guī)劃仍未完成。

蘇西特納河和其他水電項目之所以對AEA和阿拉斯加州有特殊的意義,是因為水電不像燃氣發(fā)電那樣易受燃料價格波動的影響,它可以保持電價長期穩(wěn)定,從而為電力長期增長規(guī)劃創(chuàng)造條件。

此項研究包含收集審查原始研究數(shù)據(jù)中的相關(guān)信息及20世紀80年代的許可申請報告。在此基礎(chǔ)上,此次重新評估對項目的發(fā)電量及成本作了估計并列出了項目開發(fā)時間表。此外,利用這些信息,按2008年的價格對1983年FERC許可申請中提出的開發(fā)方案作了經(jīng)濟估算。

最初的FERC許可申請報告和目前重新評估報告分析了下列幾個方案。

(1)瓦塔納方案。該方案包括:在蘇西特納河上的瓦塔納河段修建一座大型蓄水水庫、一座高約270 m的堆石壩及一座裝有6臺水輪機組的電站,總裝機容量為1200MW。

(2)下瓦塔納方案。該方案把瓦塔納大壩壩高降為214 m,修建一座裝有4臺水輪機組的電站,總裝機容量為600MW。

(3)瓦塔納/魔鬼谷方案。此方案的瓦塔納壩按全壩高(約270 m)修建,并在下游魔鬼谷壩址處修一座高約為197 m的混凝土壩,形成第2座水庫以重新調(diào)節(jié)流量。魔鬼谷電站的裝機容量應(yīng)達680MW,待FERC通過審批后,2座大壩應(yīng)不間斷相繼完工。瓦塔納/魔鬼谷聯(lián)合工程總裝機容量將達到1880MW。

(4)瓦塔納/魔鬼谷分期開發(fā)方案(壩高較低的瓦塔納,加魔鬼谷,加全高度的瓦塔納)。此方案和上一個一樣,但初期瓦塔納大壩建得較低,且只安裝6臺低水頭水輪發(fā)電機組中的4臺。然后全體施工人員前往下游修建魔鬼谷大壩及電站,接下來,或推遲進一步建設(shè),或返回上游瓦塔納把大壩修至全高并安裝余下的2臺水輪機。相對于整個工程1880MW總裝機量而言,分期修建的瓦塔納電站裝機容量將會從600MW增加到1200MW。

(5)魔鬼谷方案。瓦塔納大壩未包括其中,該方案包括魔鬼谷大壩及裝有4臺水輪機組的魔鬼谷電站,總裝機容量為680MW。注意魔鬼谷大壩為調(diào)節(jié)壩,與瓦塔納水庫配合調(diào)度。若沒有較大的上游瓦塔納水庫,魔鬼谷電站在冬季發(fā)電時其水庫蓄水量很少。

被評價的方案共有7個,但這份報告里面只提出了上面列出的5個。對裝有6臺水輪機的瓦塔納方案和6臺水輪機的魔鬼谷方案也做了評價,因建設(shè)成本和投資成本較高而額外增加的發(fā)電量很低,與裝有4臺水輪機的相同方案比起來,發(fā)電成本顯得過高。經(jīng)進一步考慮,最終取消了裝6臺水輪機的兩個方案。

下面介紹了上述5個方案的發(fā)電量、成本和工程建設(shè)時間表的初步評價、經(jīng)濟評估分析,以及管理與環(huán)境問題。

2 發(fā)電量初步估計

2.1 水文分析

更新了現(xiàn)有水文記錄以便對蘇西特納水電項目的發(fā)電量作出全新估計。在1983年發(fā)布原來研究報告時,水文記錄含有1950～1981年的數(shù)據(jù)。項目工作組對原來在瓦塔納/魔鬼谷大壩壩址采樣的綜合水文記錄進行了更新,采用小金河(Gold Creek)處的美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)1529000號測量儀表測量出的原始日流量數(shù)據(jù),按集水面積的直線比例移置,發(fā)現(xiàn)新的水文記錄與原來研究報告中的年均流量之間存在著相關(guān)性。基于這種水文資料,建立了一份1950～2007年的完整記錄。春夏兩季,蘇西特納河上游流域的水文情況受冰川和積雪融水支配,而冬季則受大面積結(jié)冰的支配。因此,徑流大部分集中在4月中旬至10月中旬。

研究現(xiàn)有文獻資料得出,對降水和徑流可能受自然環(huán)境變化影響,和/或受人為造成的全球氣候變化影響的方式缺乏共識。該報告中,假設(shè)未來水文條件與前一段時期的情況相似。

2.2 發(fā)電量模擬分析

利用有專利的發(fā)電量模擬軟件“計算機水電運行和規(guī)劃軟件(CHEOPS)”對每個方案的發(fā)電量進行估計,結(jié)合工程的土建、機械和電氣性能數(shù)據(jù)使水文資料得到了不斷完善。除日流量外,模型輸入還包括:基于1985年經(jīng)FERC修正的水庫庫容和面積曲線、尾水曲線、溢洪道容量最小值和最大值,以及蒸發(fā)系數(shù)。估計夏季水庫總蒸發(fā)量介于25～76 mm之間,冬季結(jié)冰時蒸發(fā)量可以忽略不計。

設(shè)備性能依據(jù)制造廠家1985年專門為該項目設(shè)定的數(shù)據(jù)。針對本模型建立了通用水輪機平均特性曲線,導葉全開時高效率的峰值范圍為95%和92%。還建立了發(fā)電機特性曲線,其效率峰值為98%。瓦塔納電站6臺200MW發(fā)電機按設(shè)計水頭207 m、最小工作水頭166 m標定。魔鬼谷發(fā)電站4臺170MW的發(fā)電機組按設(shè)計水頭183 m、最小工作水頭137 m標準。

對于瓦塔納/魔鬼谷方案來說,采用1985年經(jīng)FERC修正的目標庫水位模擬水庫運行。在該組成對配置中,魔鬼谷電站負責提供基荷而瓦塔納電站則用于峰荷發(fā)電。對于下瓦塔納電站和沒有魔鬼谷的瓦塔納電站還分析了替代方案。在這些情況下,規(guī)定瓦塔納水庫的目標庫水位盡量高以利冬季發(fā)電。對于下瓦塔納方案,則預(yù)備安裝4臺發(fā)電機組,每臺額定功率約為150MW。此模型其他關(guān)鍵假設(shè)包括:

(1)以1985年以來環(huán)境流量限制作為底線,盡管事實上新環(huán)境法規(guī)可能會對最低流量和流量變化速率作出修改。

(2)能源需求將會很大,足以消耗該項目的所有發(fā)電量。

(3)魔鬼谷和瓦塔納這兩座電站都有1.5%的強制停機率。

(4)變壓器損耗為總發(fā)電量的2%。

(5)雖然1985年的研究表明瓦塔納水庫在運行100 a后將因泥沙淤積而損失12%的死庫容,但不會對水庫的運行造成重大影響,該模型不包括淤積速率。

(6)保證發(fā)電量根據(jù)57 a水文記錄中的枯水年份估計。

發(fā)電量初步估計見表1。

表1 發(fā)電量初步估計 億kW?h

3 初步的成本估計

3.1 初始成本

為了對20世紀80年代設(shè)想的蘇西特納河水電項目成本作一個全新的估計,對當時的文件進行了研究,包括項目說明書、圖紙和成本估計。最終查出了1982年原來可行性研究報告中詳細的成本估計數(shù)值,當時對瓦塔納/魔鬼谷項目的成本估計總計為50億美元(1982年價格),而1986年對瓦塔納/魔鬼谷分期項目的成本估計則總計55億美元(1986年價格)。經(jīng)比對發(fā)現(xiàn),除了干預(yù)性的費用上升和少數(shù)幾個欄目不同外,這兩份原先的成本估計非常相似。例如,緩解環(huán)境影響這一項就作為許可申請的一部分出現(xiàn)在1986年的成本估計中,但在1982年的成本估計中則沒有這一條。1982～1986年其他的變化包括從17.5%增長到20%的臨時性開支及從12.5%增長到15%的工程費用。

3.2 更新的成本

2008年各方案的成本估計是在1982年原來的成本估計量的基礎(chǔ)上并對1986年的成本估計進行了部分修改而形成的。一個專門從事大型項目成本估計的公司,即美國成本估計公司(U.S.Cost)制定了2008年的單價。該成本估計是應(yīng)用保守假設(shè)確定的,對現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施與行業(yè)慣例進行進一步考察可能使成本降低。

為了做出過水至輸電線(water-to-wire)水輪發(fā)電機設(shè)備的成本估計,預(yù)算報價要求直接由廠家做出。過水至輸電線設(shè)備包括:水輪機、發(fā)電機、水輪機截流閥和其他各式機械或電氣設(shè)備,以及這類設(shè)備的安裝。已經(jīng)為瓦塔納/魔鬼谷聯(lián)合項目的10臺潛在水輪發(fā)電機準備了水頭、流量和功率額定值的數(shù)據(jù)表。項目邀請函已送至阿爾斯通公司、弗吉尼亞理工大學、福伊特西門子合資公司和東芝公司,并對定價、性能、交貨、尺寸及重量作了要求。在對收到的其中3份預(yù)算報價進行評估之后合并到了2008年的成本估計中。變壓器價格采用的是ABB公司的。

直接建設(shè)成本的20%用作意外成本開支,這在初步設(shè)計中是比較有代表性的。由于20世紀80年代進行了前期工程研究,因此認為這種意外成本是可以接受的。項目開發(fā)許可申請、環(huán)境研究、工程設(shè)計、建設(shè)管理,包括意外成本等估計為直接建設(shè)成本的11%。雖然由于經(jīng)濟規(guī)模的原因,對該比例已略微做了調(diào)整,但12%還是有代表意義的,因為一些更為詳細的設(shè)計及將來維修的成本估計懸而未決。

該報告中的各個單價對于美國的一些大型項目比較有代表性。成本的變化可能包含在20%的意外成本之中。列出的兩個最大的建設(shè)成本為瓦塔納大壩的礫石填筑及魔鬼谷大壩的混凝土澆筑。若這幾項單價低估25%,對整個建設(shè)成本的影響也只有2%。該報告采用的方法是對各種方案適用一致的單價。該方法建立了一個平臺以便從各個方案中擇優(yōu)錄取。雖然今后對估算過的單位成本所作的改進會影響到項目的最終經(jīng)濟狀況,但不會影響到各方案的等級評定。

最終得出的初步建設(shè)成本估計見表2。

表2 初步成本估計 億美元

除了建設(shè)成本外,項目還會產(chǎn)生其他成本,比如在建設(shè)完工前所產(chǎn)生的融資成本及利息。假設(shè)這些成本一起納入每個方案發(fā)行的長期債券,建設(shè)成本和融資成本加上與債務(wù)清償有關(guān)的成本,則為該項目的基建投資。表2顯示的基建投資反映了各個項目公布的總債務(wù)。

3.3 運行及維修成本

對該項目的經(jīng)濟分析將需要對運行與維修成本,以及基建費用進行估計。這兩項每年的成本基于下列假設(shè)。

(1)每個方案的發(fā)電設(shè)施每年的運行及維修成本估計為1000萬美元。該年度費用是基于其他規(guī)模和位置相當?shù)乃姽こ坦烙嫷?。對于公路及其他公共設(shè)施,假設(shè)工程一旦完工,則一部分維修費用,大約相當于每年500萬美元應(yīng)由該水電工程來負擔,且對于每個方案一視同仁。

(2)下列計劃事項將產(chǎn)生基建費用:①由于空蝕原因,每20 a需要更換水輪機的轉(zhuǎn)輪,每臺水輪機大約為500萬美元;②水輪機調(diào)速器每20 a需要更新一次,更換費用大約為每臺水輪機50萬美元;③每40 a,發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子得重新繞線,每臺水輪機大約為1000萬美元;④每40 a,變壓器需要修復一次,每臺變壓器大約為40萬美元(瓦塔納電站有9臺變壓器,魔鬼谷電站有12臺,加上每座大壩各1臺備用變壓器);⑤每50 a,溢洪道需要進行結(jié)構(gòu)維修,假定每座大壩費用為1250萬美元,或雙壩聯(lián)合方案費用為2500萬美元;⑥每50 a,輸電線路需要修復,假定每個工程方案總費用為1000萬美元;⑦每50 a,大壩結(jié)構(gòu)需要修復,假設(shè)每座大壩費用為2500萬美元或兩座大壩方案費用為5000萬美元;⑧50 a后,FERC頒發(fā)的許可證將到期,期滿前5 a就得開始重新申請,并要求開展環(huán)境方面和管理方面的工作,假設(shè)5 a平攤這些費用,則總共需要1億美元。

4 工程建設(shè)初步時間表

給每個工程方案制定了一份最新的時間表。從項目審批開始,經(jīng)過申請許可、設(shè)計、施工,直至投入運行。制訂這種工程進度計劃的最初目的是為預(yù)計的費用現(xiàn)金流及預(yù)計的能源收益提供一個時間表,以確定工程開發(fā)的經(jīng)濟可行性。假設(shè)下列情況:

(1)基于1982年向FERC提出的許可申請報告來估計工期。

(2)許可過程從開始至FERC批準估計為7～10 a或者更長。已經(jīng)為推薦的項目分析制定了8 a的合理目標。該目標以下列條件為基礎(chǔ):工作立即開始,資金供應(yīng)充足,工作與環(huán)境研究及工程管理同時開展,積極做好公眾宣傳以及與各利益方合作。

(3)FERC許可申請報告將在1986年申請報告的基礎(chǔ)上作些補充,以反映20多年來管理方面的變化及現(xiàn)代工程管理與施工的方法。

(4)所有環(huán)境研究將在1980年及1986年研究的基礎(chǔ)上進行補充,以反映目前的壩址條件、公共利益、野生動植物及娛樂休閑的需求。

(5)項目開發(fā)許可證頒發(fā)后立即投入工程施工。

(6)FERC直接管轄工程以外的公路及分期建設(shè)應(yīng)當?shù)玫街菡S可,并先于FERC審批數(shù)年開工。包括修建施工便道和永久性公路、機場、橋梁、施工營地、集結(jié)區(qū)域及商業(yè)區(qū)。為滿足工程進度,用這種方法修路是最快的,盡管在項目開發(fā)許可證頒發(fā)前是否能修建這些設(shè)施還存在不確定性。

(7)導流圍堰壩及導流洞必須在工程開發(fā)許可證頒發(fā)后即開始施工,在瓦塔納/魔鬼谷工程主壩施工期間,利用上下游的圍堰壩及導流洞給蘇西特納河分流。

(8)溢洪道的施工應(yīng)安排在導流壩及導流洞施工后進行,包括主溢洪道和非常溢洪道的現(xiàn)場準備、引水渠、控制建筑物、閘門、疊梁門、泄槽及挑流鼻坎。

(9)瓦塔納的全高大壩施工要求建成一座270 m高的堆石壩,此前須做好現(xiàn)場準備、灌漿并設(shè)置減壓系統(tǒng)。

(10)魔鬼谷主壩建設(shè)要求建成薄混凝土拱壩。前期須做好場地準備、壩基、拱座及止推底座。鞍形堆石壩施工前要求進行灌漿及設(shè)置減壓系統(tǒng)。

(11)發(fā)電廠及傳輸電設(shè)施包括電站進水口、引水隧洞/壓力管道、調(diào)壓室、尾水渠、電廠、水輪機/發(fā)電機、機械及電氣系統(tǒng)、開關(guān)站、控制樓及輸電線路。

(12)水庫蓄水須基于最后的入流水文數(shù)據(jù)及水輪機的出流數(shù)據(jù)。

(13)在瓦塔納/魔鬼谷方案中,魔鬼谷工程應(yīng)在瓦塔納工程完工后立即開工。

首期發(fā)電及全部發(fā)電最后的評估結(jié)果見表3。

表3 發(fā)電時間估計 a

5 經(jīng)濟分析

對每一方案進行了經(jīng)濟分析,運用上述工作得出的發(fā)電量、成本和時間表等信息來確定各方案中單位發(fā)電量(kW?h)的成本。從而從經(jīng)濟學角度來鑒別首選方案。

作為初步分析,運用了下列主要假設(shè)來對各方案進行比較。

(1)無通貨膨脹。

(2)無州政府資本投入的100%融資。

(3)50 a期債券利率為5%。

(4)全部電力用來出售。

(5)債務(wù)償還能力比率為1.25。

(6)運行與維修(0＆M)成本、基建費用及工程建設(shè)時間表估計見3.3節(jié)。

上述假設(shè)為各方案之間的相對比較提供了基礎(chǔ)。AEA提出了前4項假設(shè),第5項假設(shè)中的債務(wù)償還能力比率與1980年的研究中采用的比率相同。隨著研究的深入,這些假設(shè)將得到進一步改進完善,以便于蘇西特納工程各方案能和IRP(資源整合規(guī)劃)的其他發(fā)電方案應(yīng)用同一基準加以評價。

目前金融市場面臨巨大壓力,上述假設(shè)條件下債券有可能難以銷售。然而,可以預(yù)料,當工程建設(shè)需要大量資本注入時,債券市場將會正常發(fā)揮作用。今后的分析應(yīng)當考慮潛在的融資機制,例如那些與碳交易市場或補償投資相關(guān)的融資機制。

無州政府資本投入的融資假設(shè)要求建設(shè)融資或過渡性貸款要在工程完工并開始發(fā)電才能得到。假設(shè)過渡性貸款平攤到每一年并在工程運行滿1 a后納入到長期債務(wù),過渡性貸款的年利率假定為5%。假定工程運營滿1 a后開始償還債務(wù)。

完全沒有州政府或其他團體資本投入,要實現(xiàn)AEA提議的100%融資計劃不太可能。大型水電工程的審批過程及建設(shè)周期較長,而且即使這些活動可以得到建設(shè)融資,在工程完工發(fā)電之前各貸款方極有可能會至少要求支付利息。由于工程在發(fā)電前缺乏收入來源,那么州政府或其他機構(gòu)應(yīng)對利息償還負責。若無阿拉斯加州或聯(lián)邦政府資本投入或撥款,將導致蘇西特納河水電項目發(fā)電成本過高。政府撥款補貼能在工程還債期間大大降低電力生產(chǎn)成本。

1.25 的債務(wù)償還能力比率(DCR)要求凈營運收入為每年債務(wù)償還量的1.25倍。1985年蘇西特納河研究報告中使用了1.25的比率,假設(shè)今后能和債券包銷商就這個比率進行商談。將該DCR產(chǎn)生的剩余收入放入一項儲備基金,該基金因每年獲得利息,和DCR每年貢獻一份盈余收入而增加,直到第X年的儲備基金加上第X+1年的凈收入總金額大到足夠償還所有剩余的債務(wù)為止。因這種儲備基金可縮短償還債務(wù)的時間周期。

如3.3節(jié)所述,基建費用將貫穿工程的整個壽命期內(nèi),包括后續(xù)完成的建設(shè)工作(諸如更換水輪機轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機重新繞線及FERC重新許可等)。假定這些費用由儲備基金支付,并且該基金積累適量的剩余現(xiàn)金足以支付工程第1個百年中產(chǎn)生的基建費用。電子表格模型尋求用最低的發(fā)電成本去充分滿足這些基建費用及工程的運行與維護費用?？梢灶A(yù)料,依靠工程正確的設(shè)計及運行能確保電力損失最小,即使有損失,那就是在進行維修與更換工作。該分析是基于年發(fā)電量不因設(shè)施保養(yǎng)、維修及更換部件而變化的前提下。

據(jù)統(tǒng)計,單獨的瓦塔納方案單位電力成本平均從償還債券期間的0.24美元/(kW?h)下降到債務(wù)完全還清時的0.01美元/(kW?h)。下瓦塔納方案還清債務(wù)要先于瓦塔納方案,因而前50 a電力的平均成本相對要低些。

瓦塔納/魔鬼谷工程方案或瓦塔納/魔鬼谷分期工程方案電力成本在前幾年中要高于其他方案,因為與基建費用相比,前幾年中其基建投資要高得多,而發(fā)電量則很有限。由于凈營運收入必須是年債務(wù)償還量的1.25倍,加上這兩項方案的裝機容量增長較慢,因此 DCR增大了這種峰荷電力成本。在1980年的研究中就發(fā)現(xiàn)類似的成本增長。

瓦塔納/魔鬼谷工程方案或瓦塔納/魔鬼谷分期工程方案實現(xiàn)全部裝機容量時,其電力成本大約為0.15～0.16美元/(kW?h),比單獨的瓦塔納方案明顯要低。然而,對于瓦塔納/魔鬼谷分期工程方案來說,在運行的前幾年中顯著過高的電力成本導致在前50 a中平均電力成本大約為0.18美元/(kW?h)。瓦塔納/魔鬼谷方案前50 a的平均電力成本約為0.14美元/(kW?h)。當債務(wù)償清后,這兩個多重壩方案的電力成本都會跌至略高于0.01美元/(kW?h)。

魔鬼谷方案的電力成本(0.13美元/kW?h)在前50 a略低于瓦塔納/魔鬼谷方案,而在債務(wù)償清后會略高。如前文所述,魔鬼谷方案雖然電力成本較其他方案低,但其冬季的發(fā)電能力有限。

基于工程前50 a平均電力成本與后50 a平均成本之比較(見表4),瓦塔納/魔鬼谷方案或魔鬼谷方案要優(yōu)于其他方案,瓦塔納/魔鬼谷方案在債務(wù)償清后電力成本要略低些。若以冬季電力作為該工程的一個目標,則瓦塔納/魔鬼谷方案比其他方案更為可取。前50 a的平均電力成本是從發(fā)電后第1 a至第50 a平均計算得出的。其中包含債務(wù)償清后成本非常低的幾年在內(nèi)。

表4 平均單位電力成本美元/(kW?h)(2008年價格)

進行了靈敏度分析以評價利率的變化對電力成本的影響。表5顯示了各方案在第1個50 a的平均單位電力成本。依據(jù)各個方案的情況,當利率從5%降到3.5%時,單位電力成本會減少3～5美分。然而,當利率上升到6.5%時,則會導致單位電力成本增加6～9美分。

表5 利率變動時平均單位成本美元/(kW?h)(2008年價格)

根據(jù)分析,在5個比選方案中,魔鬼谷方案的債務(wù)結(jié)構(gòu)最低,其次是下瓦塔納方案,然后是瓦塔納方案。瓦塔納/魔鬼谷方案的總債務(wù)結(jié)構(gòu)比魔鬼谷/瓦塔納分期方案低,因為其建設(shè)周期短且總基建投資較低。

6 管理與環(huán)境問題

1986年蘇西特納河項目中斷后創(chuàng)建了一個有3573個文件的數(shù)據(jù)庫。2008年9月將87個最相關(guān)的文件進行了掃描,形成高動態(tài)成像文件(HDR),再對其中的18個文件進行總結(jié)。另對其中7個最具針對性的文件進行了綜合。由于并非對所有的文件都加以總結(jié),因而有些相關(guān)信息很可能被忽視了,但大多數(shù)信息還是包括在該綜合文件中。

這些文件包含關(guān)于建議項目潛在影響及減輕這些影響的應(yīng)對措施方面的信息,特別是涉及到項目所在區(qū)域的漁業(yè)資源、植物資源、野生生物資源和文化資源。這些文件將蘇西特納河流域劃分為4個地理區(qū)域,即蓄水區(qū)域、蘇西特納河中游區(qū)域、蘇西特納河中下游區(qū)域,以及交通道路及輸電線路區(qū)域。

對每個地理區(qū)域中每項分類的潛在影響及緩解措施盡可能多地加以分析討論。值得注意的是并不是所有地理區(qū)域中的每個類別都將受到影響。減輕影響的應(yīng)對措施分為以下幾類:回避措施、使影響最小的措施、糾正措施、減小措施及補償措施?；乇艽胧┯肋h都是首選措施,盡管有時無法避免。對許多不利影響來說,補償措施為唯一選擇方案。

6.1 漁業(yè)資源

漁業(yè)資源受項目的潛在影響最大。在蓄水區(qū)域,132km長的河流水生物棲息地將變?yōu)樗畮臁４蠹s20000尾體長超過20 cm的北極河鱒因水庫形成而有可能遷移。

大多數(shù)潛在影響會發(fā)生在蘇西特納河中游區(qū)域。水質(zhì)、水溫、懸浮泥沙、水庫水位消落及波動、蓄水區(qū)淹沒、流態(tài)及魚類生境等方面的變化都存在潛在的影響。對魚類種群將產(chǎn)生有利與不利兩方面的影響。例如,冬季水溫上升將擴大過冬生境從而使大魚得以生存。但春季水溫較冷則會導致魚類生長緩慢。

可以通過土地征用補償、生境改善及水庫蓄水調(diào)節(jié)等措施來減輕這些不利影響。

6.2 植 物

整個工程區(qū)有295種維管植物、11種地衣植物及7種苔癬植物。下瓦塔納工程會將6475 hm2的植被永久淹沒,魔鬼谷工程會淹掉2428 hm2的植被,而瓦塔納工程還將永久性淹沒另外的6475 hm2的植被。總計15378 hm2的植被將永久消失。淹沒的大部分植被為云杉林。另外修公路也得清除338 hm2的植被,還有輸電線路地帶的總面積為4452 hm2的植被,其中,只有可以忽略的一部分植被會因間隔性地設(shè)置控制站、繼電建筑物及輸電線塔而被完全清除。

工程對水庫下游的植物影響有限,由于其生態(tài)環(huán)境更為穩(wěn)定,僅限于植被發(fā)生變化。由于可對流量進行調(diào)節(jié),再不會出現(xiàn)使河岸植被破壞嚴重的大洪水淹沒事件,相反地,會產(chǎn)生連綿不絕的河堤植被及新的洪泛平原植物。冬季河水溫度上升會減輕對河堤的冰沖刷,其作用與減小洪水淹沒產(chǎn)生的作用類似。

對永久移除的植被進行補償有利于降低對植物資源的影響。

6.3 野生動物

蘇西特納河流域有135種鳥類,16種小型哺乳動物和18種大型哺乳及皮毛動物。對陸地脊椎動物將會有5類潛在影響。

(1)永久棲息地喪失,包括棲息地被淹及被礫石墊層或通道覆蓋。

(2)由開墾和重新植被區(qū)(諸如取土、修建臨時道路、輸電線路走廊地帶等)造成的,以及由氣候及水文條件變化導致的棲息地暫時喪失或改變。

(3)柵欄、障礙物以及對動物活動有危害的裝置。

(4)工程建設(shè)與運行中產(chǎn)生的干擾。

(5)與工程建設(shè)和運行無直接關(guān)系的人員來往日益增多造成的影響。

由于大多野生動物將失去永久性生境,減輕不利影響多半要涉及補償。

6.4 文化資源

建議的工程區(qū)內(nèi)有297個歷史遺址及史前考古遺址。另已存檔備案的遺址有22個。水庫周圍152 m范圍內(nèi)的遺址有可能受到因河岸侵蝕而坍塌帶來的間接影響。進入遺址人口增多而帶來的破壞行為也可能產(chǎn)生間接影響。該項目有可能威脅到140處遺址。沒有一個會出現(xiàn)在建議的公路及輸電線路地帶,大多數(shù)是較小的史前遺址。

通過建立數(shù)據(jù)庫來減低失去文化資源的影響。有些遺址將予以保存。可供考慮的選擇措施有修建保護性隔離墻以使遺址受到的侵蝕減到最小,對遺址有控制地埋藏,或加設(shè)柵欄以限制接近。

6.5 二氧化碳排放

根據(jù)聯(lián)合國對淡水水庫碳排放工作小組的意見,北方氣候條件下水庫碳排放最壞的情況為每年6.7 g/m2。對于瓦塔納/魔鬼谷方案來說相當于碳排放量達到46.5萬t或每小時0.065 t/(MW?h)。據(jù)美國能源部報道,阿拉斯加州發(fā)電平均碳排放量為0.626 t/(MW?h)。蘇西特納河水電工程每年有可能減少多達400萬t的碳排放。

7 結(jié) 語

表6顯示了每個方案的各項指標估計。包括裝機容量、建設(shè)成本、發(fā)電量、工程建設(shè)時間表及單位發(fā)電量成本。盡管本文初步審查報告中沒有明顯的致命缺陷,但涉及環(huán)境與管理方面的問題很重要,尚需綜合調(diào)查分析。該報告所有內(nèi)容屬于初步估計,更加詳細的工程、環(huán)境和管理方面的研究尚懸而未決。

水力發(fā)電可以獲取許多經(jīng)濟及環(huán)境方面的利益,并具有長期電價穩(wěn)定性。由于給水輪機提供動力的水實質(zhì)上是免費的,水電的單位成本僅涉及大壩及電廠設(shè)施的建設(shè)及維護成本。正如近來所見到的情況一樣,化石燃料價格隨時間顯著波動,而一旦償還水電站初期投資,水電的成本就會下降,并在工程的使用壽命期內(nèi)保持低廉而穩(wěn)定。因此,水力發(fā)電的經(jīng)濟風險要顯著低于火力發(fā)電。此外,水電站壽命期內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳比火力發(fā)電站也低幾個量級。

表6 各個方案的綜合指標估計