賈金生 , 徐 耀
(1.中國水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國家重點實驗室,北京 100038;2.中國大壩協(xié)會,北京 100038)
為應(yīng)對經(jīng)濟危機,尤其是全球氣候變化,各國進一步加大了對水電的投入力度。目前世界上有165個國家已明確將繼續(xù)發(fā)展水電,其中110個國家水電規(guī)劃建設(shè)規(guī)模達3.38億kW。發(fā)達國家多因已基本完成水電開發(fā)的任務(wù),將重點投入到對已建水電站的更新改造、增加水庫的泄洪設(shè)施以提高防洪能力、調(diào)整電站運行調(diào)度目標(biāo)實施生態(tài)保護和修復(fù)等,如北美、歐洲等不少國家;發(fā)展中國家多數(shù)制定了規(guī)劃,計劃在2025年左右基本完成水電開發(fā)任務(wù),如亞洲、南美洲地區(qū)的發(fā)展中國家等;欠發(fā)達國家和地區(qū)雖然多數(shù)具有豐富的水能資源,也一直致力于發(fā)展水電,但限于資金、技術(shù)等條件,大力開發(fā)水電仍然存在很多困難,如非洲的不少國家等;還有一些政局不穩(wěn)的國家,雖然急需發(fā)展水電,但限于國力等條件,推進非常緩慢。2008年世界上在建的大壩有1 200多座,其中壩高60 m以上的大壩370余座,主要分布在亞洲、南美洲等55個國家[1]。
我國當(dāng)前正處于水電建設(shè)持續(xù)高速發(fā)展的時期。為清楚地審視各種能源開發(fā)方式的效益和優(yōu)劣,需要引用西方20世紀(jì)70年代就開始運用的一個概念——能源回報率[2-4]。如以火力發(fā)電為例,能源回報率是指一個火力發(fā)電站在運行期內(nèi)發(fā)出的電力與它在建設(shè)期、運行期為維持其建設(shè)和運行所消耗的所有電力的比值。建設(shè)期、運行期所消耗的所有電力,既包括直接能源消耗,如機械設(shè)備運行、照明耗能等,也包括建筑材料、煤炭等制造、運輸?shù)冗^程的耗能。按照這一定義,估算出的各種能源開發(fā)方式的能源回報率為[5]:水電在170以上,風(fēng)電18~34,核電14~16,生物能發(fā)電3~5,太陽能發(fā)電3~6,傳統(tǒng)火力發(fā)電2.5~5.1,應(yīng)用碳回收技術(shù)的火力發(fā)電1.6~3.3(見圖1)。僅此而言,優(yōu)先發(fā)展水電較之發(fā)展其他能源對積極應(yīng)對氣候變化和建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會具有無可比擬的優(yōu)勢。發(fā)達國家憑借資金、技術(shù)和市場機制等方面的優(yōu)勢,比發(fā)展中國家早30多年優(yōu)先完成了水電開發(fā)任務(wù),也從另一個側(cè)面說明了發(fā)展水電的戰(zhàn)略重要性。
圖1 各種能源開發(fā)方式的回報率
發(fā)展水電離不開修建水庫大壩。開發(fā)水電所形成的水庫多數(shù)具有防洪、抗旱、供水等綜合效益。要充分利用流域的雨洪資源,變水害為水利,依靠良好的、足夠的儲水設(shè)施是唯一可靠的手段,對發(fā)達國家如此,對多數(shù)發(fā)展中國家更是如此。聯(lián)合國定義了一個人類發(fā)展指數(shù)(HDI)以綜合反映各國人均GDP、壽命和教育水平[6]。人類發(fā)展指數(shù)為一個介于0和1之間的數(shù),數(shù)值越接近于1表示人類發(fā)展水平越高。把各國人類發(fā)展指數(shù)與人均水庫庫容進行比較可以發(fā)現(xiàn),對絕大多數(shù)國家而言,一個國家或地區(qū)水庫大壩發(fā)展水平與國家人類發(fā)展水平呈較強的正相關(guān)。全球50余個國家2007年的人類發(fā)展與水庫大壩發(fā)展數(shù)據(jù)綜合計算結(jié)果見圖2[7,8],典型國家人均庫容見圖3。從圖2、3可以看出,人類發(fā)展指數(shù)大于0.9的國家,人均庫容擁有量平均為3 184 m3;人類發(fā)展指數(shù)介于0.7~0.8的國家,人均庫容擁有量平均為541 m3,如中國2007年人類發(fā)展指數(shù)為0.772,在182個國家中列第92位,人均庫容528 m3;人類發(fā)展指數(shù)介于0.5~0.6的國家,人均庫容擁有量僅為125 m3。這與聯(lián)合國 “人類發(fā)展報告”中所指出的 “全球水基礎(chǔ)設(shè)施的分布與全球水風(fēng)險的分布呈反比關(guān)系”是一致的。因此儲水設(shè)施建設(shè)通常既是推動發(fā)展的關(guān)鍵因素,同時也是經(jīng)濟社會發(fā)展的必然結(jié)果。隨著人口的增加和城市化的進一步發(fā)展,全球每年預(yù)計需要增加640億m3的水量。要實現(xiàn)水安全的目標(biāo),必須提高用水效率和增加雨洪資源利用,必須修建足夠的儲水設(shè)施。因此,加快水資源與水電資源的開發(fā)利用,必然會被更多的國家所重視,以解決日益嚴(yán)峻的水安全問題。
圖2 人均庫容與人類發(fā)展指數(shù)關(guān)系
圖3 典型國家人均庫容(2007年)
我國水電百年發(fā)展大體可分為4個階段。第一階段是艱難創(chuàng)業(yè)階段,從第一座水電站建設(shè)至新中國成立之前,國力衰微,事事艱辛,水電在建設(shè)的量和質(zhì)方面都處于起步階段。1949年以前,我國壩高在15 m以上的水庫大壩只有22座[9],洪災(zāi)、旱災(zāi)是心腹大患,雖然有大力發(fā)展水電的需要,但極難推進。第二階段是從新中國成立至改革開放前。我國在這一階段修建了大量的水庫大壩,但是修建水庫大壩的主要目的是防洪、灌溉等。由于水電與火電相比建設(shè)周期長、投資大、技術(shù)難、見效慢等原因,水電建設(shè)雖然以自力更生為主取得了很大的成就,但總體上發(fā)展緩慢、技術(shù)落后。第三階段為從改革開放至三峽、小浪底、二灘等特大型水庫大壩建成。我國水電發(fā)展在這一階段實現(xiàn)了質(zhì)的突破,由追趕世界水平到很多方面居于國際先進和領(lǐng)先水平,不少水庫大壩經(jīng)受了 “98”大洪水、汶川大地震等的嚴(yán)峻考驗。這一階段我國建設(shè)的水電站為世界所稱道的突出特點是設(shè)計質(zhì)量高、施工速度快、質(zhì)量好、普遍實現(xiàn)了預(yù)期效益。以錦屏一級等300 m級高壩為代表的水電站建設(shè),標(biāo)志著我國已進入了自主創(chuàng)新、引領(lǐng)未來的第四發(fā)展階段。這一階段需要充分利用后發(fā)優(yōu)勢,通過技術(shù)創(chuàng)新、建立環(huán)境友好的技術(shù)體系、促進區(qū)域發(fā)展和社會和諧等,走出具有中國特色的新路子。
在謀求可持續(xù)發(fā)展與應(yīng)對氣候變化的國際背景下,全球的水電發(fā)展迎來了前所未有的良好機遇,水電建設(shè)將掀開新的一頁,迎來新的春天。但是現(xiàn)在建設(shè)一座大壩和水電站已經(jīng)不僅僅是一個單純的技術(shù)和學(xué)術(shù)問題,其活動的全過程變得更加公開和透明。中國及世界其他國家的成功及成熟經(jīng)驗表明,水與水能以其可靠、廉價、經(jīng)濟可行、社會和諧與環(huán)境友好的方式開發(fā)是可行的,為此必須以可持續(xù)發(fā)展方式加速儲水設(shè)施建設(shè),盡可能將各種因開發(fā)所造成的不利影響降到最低,在實踐中,需要我國的水電建設(shè)者們實現(xiàn)如下4個轉(zhuǎn)變:
(1)認識上需要從強調(diào)改造、利用自然,轉(zhuǎn)變到既強調(diào)改造、利用自然,又強調(diào)保護和適應(yīng)自然。不僅需要對國內(nèi)外經(jīng)驗進行認真的反思和總結(jié),更需要立足于創(chuàng)新,以適應(yīng)當(dāng)前及今后一個時期的發(fā)展要求。
(2)決策上需要從重視技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理,轉(zhuǎn)變到既重視技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理,又重視社會可接受、環(huán)境友好的發(fā)展要求。通過發(fā)展規(guī)劃的制定和目標(biāo)調(diào)整,真正謀求科學(xué)決策和科學(xué)發(fā)展。
(3)運行管理上需要從重視工程安全、實現(xiàn)傳統(tǒng)功能,轉(zhuǎn)變到既重視工程安全、實現(xiàn)傳統(tǒng)功能,又重視生態(tài)調(diào)度、生態(tài)安全和生態(tài)補償。
(4)效益共享上需要從重視國家利益、集體利益,轉(zhuǎn)變到既重視國家利益、集體利益,又重視受影響人利益和生態(tài)補償?shù)陌l(fā)展要求,真正做到統(tǒng)籌兼顧,實現(xiàn)社會和諧和可持續(xù)發(fā)展。
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