肖 瀟，趙登忠，譚德寶，孫志禹

(1.長江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010；2.中國長江三峽集團公司 科技與環(huán)境保護部，北京 100038)

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氣候變化背景下中國綠色水電評估體系探究

肖 瀟1，趙登忠1，譚德寶1，孫志禹2

(1.長江科學(xué)院 空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，武漢 430010；2.中國長江三峽集團公司 科技與環(huán)境保護部，北京 100038)

為了減緩溫室氣體排放、應(yīng)對氣候變化影響，以水電清潔能源與生態(tài)環(huán)境相互協(xié)調(diào)發(fā)展為核心的綠色水電評估成為研究熱點。基于國內(nèi)外綠色水電研究現(xiàn)狀，提出以國際綠色水電認證體系、我國現(xiàn)行技術(shù)標準為基礎(chǔ)，從防洪、航運、能源、生態(tài)環(huán)境、移民生態(tài)補償、庫區(qū)文化景觀補償?shù)冉嵌瘸霭l(fā)，分析長江上游典型區(qū)域梯級水電工程建設(shè)、運行各階段對環(huán)境、經(jīng)濟、社會的影響，提煉出具有完備性、獨立性、代表性、可比性、可操作性的指標體系，探尋我國綠色水電評價指標及其閾值。通過選擇具有代表性的典型案例進行試點評估，建立覆蓋水電工程項目全生命周期的生態(tài)保護-經(jīng)濟效益-社會影響評估體系，以保證我國水電工程項目建設(shè)中每個環(huán)節(jié)的“綠色性”，促進我國水電清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。

綠色水電；氣候變化；評估標準；長江流域；梯級水電站

1 研究背景

工業(yè)革命以來，人類在獲取能源尤其是天然氣、石油等化石類能源的同時，向大氣中排放大量的二氧化碳等溫室氣體，從而對全球氣候變化產(chǎn)生了重大的影響。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)系列氣候變化評估報告指出，化石能源開發(fā)利用產(chǎn)生的溫室氣體排放已經(jīng)占全球溫室氣體排放的70%左右，是引起全球氣候變化的主要原因[1]。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的需要，當前我國已經(jīng)成為世界上最大的能源消費和二氧化碳排放國，能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，其他清潔能源為輔，結(jié)構(gòu)性特點突出，面臨較大的節(jié)能減排壓力。為了減少溫室氣體排放，中國政府專門建立了專業(yè)管理機制，積極參加聯(lián)合國氣候變化大會，參與制定節(jié)能減排國際規(guī)則，并對國際社會做出了莊嚴的減排承諾，確定了減排目標。另外，從全球氣候變化以及我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的角度看，降低化石能源比重，大力開發(fā)利用可再生能源和新能源極為迫切，對于我國實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型和“兩個一百年”目標具有重要的意義。

從我國能源蘊藏特點來看，水電清潔能源在我國屬于較為豐富的可再生能源。因此，大力開發(fā)利用水電清潔能源是我國減少溫室氣體排放、應(yīng)對全球氣候變化的重要選擇。國際經(jīng)驗表明，水電是大多數(shù)水能資源相對豐富的國家在工業(yè)化發(fā)展初期的共同選擇[2]。我國已經(jīng)在全國范圍內(nèi)規(guī)劃實施了13個水電開發(fā)基地，建設(shè)了一批關(guān)鍵特大型梯級水電站，為我國社會經(jīng)濟發(fā)展提供了大量的清潔能源，在能源結(jié)構(gòu)中是除了火電以外占比例最大的可再生清潔能源。但是隨著生態(tài)環(huán)境保護問題越來越成為全球關(guān)注和致力改善的焦點，世界各國對大型水電站可能帶來的生態(tài)環(huán)境問題進行了深入的思考和研究。根據(jù)世界大壩協(xié)會的統(tǒng)計[3]，中國是世界上修建水壩最多的國家，而且從我國社會經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢看，一定時期內(nèi)可能還要繼續(xù)進行適當規(guī)模的水能資源開發(fā)活動。然而，在大力發(fā)展水電的同時，水電工程的建設(shè)和運行不可避免地將在較大的時空范圍內(nèi)對河流生態(tài)環(huán)境造成不可忽視的影響，日益成為社會關(guān)注的熱點。傳統(tǒng)的水電開發(fā)模式已經(jīng)受到挑戰(zhàn)，節(jié)能減排和水電生態(tài)環(huán)境影響的客觀現(xiàn)實迫切需要生態(tài)友好型水電開發(fā)利用模式的建立與研究。目前在瑞士、美國等國家興起的綠色水電已經(jīng)進入評估標準制定和實施的階段，對于我國建立新型水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境相互協(xié)調(diào)的模式具有借鑒作用，但是目前國內(nèi)外對于綠色水電的概念與評估標準體系有著各自不同的理解與認可，因此在充分研究我國水電清潔能源開發(fā)利用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，建立符合我國國情的綠色水電認證標準及評估指標體系尤為重要。

基于國內(nèi)外綠色水電發(fā)展現(xiàn)狀，本文對比分析目前國內(nèi)外綠色水電認證體系的差異，從環(huán)境保護、經(jīng)濟效益、社會影響及水電工程全生命周期的角度出發(fā)，以長江流域代表性梯級水電站為典型案例，闡述了中國綠色水電認證標準及其評估指標體系的發(fā)展趨勢，為推動我國水電清潔能源健康發(fā)展、減少溫室氣體排放從而應(yīng)對氣候變化提供技術(shù)支撐。

2 綠色水電概念與涵義

2.1 綠色水電概念

目前，國際上對于綠色水電的定義并沒有一個統(tǒng)一的標準[4-5]。但通過瑞士綠色水電認證、美國低影響水電(Low Impact Hydropower)認證和國際水電協(xié)會(International Hydropower Association,IHA)《水電可持續(xù)性評價規(guī)范》[6](以下簡稱《規(guī)范》)的相關(guān)文件可知，將可持續(xù)發(fā)展理念引入水電工程建設(shè)中，在保障工程效益、工程安全與質(zhì)量的前提下，通過有效規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運行管理，將水電工程對生態(tài)環(huán)境負面影響降至一定程度，而這種使流域生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能處于良好狀態(tài)的水利工程可被稱為綠色水電。

綠色水電的定義具有以下特征：①主要關(guān)注水電工程對河流自身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響；②關(guān)注水電工程全生命周期對生態(tài)環(huán)境的影響，尤其強調(diào)通過有效規(guī)劃、管理將水電站長期運行過程中的負面影響降至一定程度；③ 根據(jù)相應(yīng)技術(shù)標準對水電工程所涉及河流生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)要素進行全面評價。

2.2 綠色水電認證涵義

綠色水電認證是一種對水電工程的生態(tài)系統(tǒng)影響程度進行綜合評估和有效管理的評估體系，其核心是評估水電工程對生態(tài)系統(tǒng)的影響程度，其目標是將水電工程對生態(tài)系統(tǒng)的負面影響降至最低程度。它從水電工程對自然環(huán)境產(chǎn)生的干擾出發(fā)，評價因子涵蓋了河流生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的主要因子[7-8]。2001年，瑞士聯(lián)邦環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究所(EAWAG)提出了水電站綠色電力認證的概念、程序和標準，逐漸形成了綠色水電的概念。最具代表性的是瑞士綠色水電(Green Hydropower)認證、美國低影響水電認證和國際水電協(xié)會(IHA)發(fā)布的《水電可持續(xù)性指南》《規(guī)范》。前2種認證體系都是基于各自的國情所制定，且已經(jīng)證明這2種認證制度在降低水電工程不利生態(tài)影響方面具有積極的作用；而國際水電協(xié)會(IHA)發(fā)布《規(guī)范》則是從水電項目全生命周期角度提出了針對“前期”、“準備”、“實施”和“運行”4個不同階段的水電項目可持續(xù)性評估工具[9]。通過對比綠色水電認證、低影響水電認證和IHA《規(guī)范》，可以發(fā)現(xiàn)3種認證體系都涵蓋了河流生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的主要因子，低影響水電認證還涉及到經(jīng)濟因子，而《規(guī)范》除了考慮環(huán)境因子和經(jīng)濟因子之外，還引入了社會因子。

3 國內(nèi)外綠色水電發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 國外綠色水電發(fā)展現(xiàn)狀

2001年以來，瑞士綠色水電認證得到了快速發(fā)展，瑞士綠色水電環(huán)境管理矩陣標準已經(jīng)成功應(yīng)用于瑞士多個水電工程[5]。據(jù)統(tǒng)計，至2012年10月，瑞士共有88座水電站獲得綠色水電標準認證[10]。包括飲水和發(fā)電結(jié)合電站、徑流式水電站、調(diào)蓄式水電站及其它形式水電站[11]。從瑞士獲得認證的水電站類型角度來分析，其中飲水和發(fā)電結(jié)合的電站與徑流式電站占多數(shù)，這2類電站獲得綠色水電認證的原因主要是水電站本身對河流生態(tài)環(huán)境影響程度較其他類型水電站低，且這2類水電站在規(guī)劃與建設(shè)過程中就實施了嚴格的環(huán)境保護措施。

據(jù)統(tǒng)計，至2014年12月，美國先后已完成28個州的118座水電工程的低影響水電認證，裝機容量共計4.4 GW[10]。這些水電站包括徑流式、引水式、調(diào)蓄式水電站，與飲用水、防洪、灌溉、旅游和發(fā)電結(jié)合的水電站。以西雅圖市的斯凱吉特水電項目為例[11]，針對該項目的特點，低影響水電認證主要評價水電站對下游洄游魚類的保護，而為解決水電站洄游魚類問題，該水電項目提供了較高的基本生態(tài)流量，并常年維持低水溫，為洄游和常棲魚類提供了優(yōu)越的棲息條件，成功通過低影響水電認證。

此外，IHA《規(guī)范》自2011年發(fā)布以來，已被19個水電站采用，并進行了官方評估，這些水電站主要分布在歐洲、南美、亞洲及北美等地區(qū)。在我國一些水電站也采用該《規(guī)范》進行了官方及非官方評估，包括大花水水電站[12]、景洪水電站[13]及糯扎渡水電站[14]。

3.2 國內(nèi)綠色水電發(fā)展情況

中國的水電項目環(huán)境保護工作從20世紀90年代開始全面展開，水電項目的生態(tài)環(huán)保工作已經(jīng)得到政府部門、水電項目開發(fā)方及公眾的重視與關(guān)注，但目前主要還是集中在新建水電項目上，這主要是由于我國目前仍處于水電開發(fā)階段。并且，我國目前尚未形成完整可行的綠色水電指標體系和認證制度，對于新建及已運行水電項目，相關(guān)部門主要從生態(tài)環(huán)境影響方面及經(jīng)濟貢獻和社會影響方面，依據(jù)《環(huán)境影響評價法》及水利水電工程經(jīng)濟評價規(guī)范對水電項目的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)及運行初期進行評價，近年來一些水電工程項目還嘗試開展了水電項目后評價工作。其中，在生態(tài)環(huán)境影響方面，我國環(huán)境保護標準涵蓋的環(huán)境要素與國外標準具有一致性，然而在實際應(yīng)用中，我國水電項目對生態(tài)環(huán)境的影響評價僅在竣工環(huán)境保護驗收中有所體現(xiàn)，并沒有涵蓋整個水電項目的全生命周期，并且在河流形態(tài)、水生生態(tài)等重要的河流生態(tài)影響評價方面，還未形成相應(yīng)的技術(shù)指標和標準閾值[10]；而在水電項目經(jīng)濟效益評價方面，我國在經(jīng)濟效益評價和移民安置等方面都建立了相應(yīng)的技術(shù)標準，但這些技術(shù)標準也僅僅只涉及到水電項目的前期規(guī)劃、設(shè)計階段，著重強調(diào)的是項目建設(shè)的經(jīng)濟可行性及項目開發(fā)地區(qū)域經(jīng)濟貢獻方面，較少覆蓋到水電項目的全生命周期。而即使是開展水電項目后評價工作的水電項目，也僅僅只是在水電工程運行一段時期后，對比分析項目建成后所達到的實際效果與項目的可行性研究、初步設(shè)計文件及審批文件所要求的目標來判斷是否達到預(yù)期目標，其目的主要是對項目提出合理化建議，對其它工程提供有參考價值的經(jīng)驗，并未對水電項目運行后對生態(tài)系統(tǒng)的影響進行評價[15]。

目前，我國政府相關(guān)部門及水電開發(fā)方借鑒國外綠色水電標準，在新建水電站項目的規(guī)劃實施過程中，已自覺踐行綠色水電生態(tài)環(huán)境保護核心內(nèi)容，如漫灣水電站、常州水電站等。

3.3 國內(nèi)外綠色水電評價體系對比

綠色水電認證體系、低影響水電認證體系、IHA《規(guī)范》及我國現(xiàn)行評估標準在生態(tài)系統(tǒng)影響因子評價方面具有一致性(表1)。在經(jīng)濟影響因子評價方面，美國低影響水電認證及IHA《規(guī)范》有所涉及，我國則采用了水利水電工程經(jīng)濟評價規(guī)范進行該方面評估，而瑞士綠色水電認證體系并未涉及；IHA《規(guī)范》及我國大中型水利水電工程建設(shè)征地補償和移民安置條例則涵蓋了社會影響內(nèi)容；然而不論是環(huán)境、經(jīng)濟還是社會影響因子，不同于國際上的認證體系涉及水電工程項目的全生命周期或運行期，我國現(xiàn)行的評估標準在評價周期方面均局限于水利工程項目的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)及運行初期，并沒有覆蓋水電工程的運行期，未對水電工程的全生命周期進行評估。

表1 國內(nèi)外綠色水電評價體系、標準的評價內(nèi)容對比

4 長江流域綠色水電案例分析

4.1 長江流域綠色水電發(fā)展現(xiàn)狀

我國長江流域水系發(fā)達，水能資源豐富，流域內(nèi)大小水電站數(shù)以千計，但是水電開發(fā)利用對流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟、社會所產(chǎn)生的影響不容忽視。國內(nèi)許多研究團隊針對長江流域水電開發(fā)利用的生態(tài)環(huán)境影響方面做了大量的研究，主要包括水文、水質(zhì)、泥沙、棲息地、生物、景觀、梯級水電的累積影響等領(lǐng)域，從上述指標類型可以看出，現(xiàn)有的針對水電工程影響的研究主要集中在生態(tài)環(huán)境的影響方面。長江水利委員會長江科學(xué)院研究人員近幾年來針對水電工程對流域生態(tài)環(huán)境影響開展了大量的監(jiān)測和研究，在金沙江、赤水河、清江流域、三峽庫區(qū)、丹江口庫區(qū)及漢江中下游等流域內(nèi)重點水電工程所在區(qū)域建設(shè)了野外科學(xué)觀測中心，并定期開展觀測工作。涉及觀測內(nèi)容包括水質(zhì)、水文泥沙、河道形態(tài)、生境概況、溫室氣體排放量、浮游生物、植被景觀格局、面源污染、地質(zhì)災(zāi)害事件、血防工程等(表2)，為我國長江流域典型梯級水電站綠色水電評估標準體系構(gòu)建及其認證提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

表2 2013年部分觀測站所觀測指標統(tǒng)計

4.2 長江流域綠色水電評估建議

水電作為可再生的清潔能源，在我國能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要的地位，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供了大量的清潔能源。據(jù)統(tǒng)計，截止2014年，我國水電裝機容量突破3億kW，年發(fā)電量超過萬億kW·h，繼續(xù)穩(wěn)居世界第一[16]。長江流域尤其是上游區(qū)域是我國13個水電基地中開發(fā)最為密集的地區(qū)，在全國范圍內(nèi)具有代表性，因此選擇長江流域上游梯級水電站開展綠色水電建設(shè)具有重要的意義。

在國內(nèi)外典型綠色水電評估標準體系中除了充分考慮經(jīng)濟效益以外，還需要考慮生態(tài)環(huán)境、社會發(fā)展的影響，從環(huán)境、經(jīng)濟和社會3個方面對水電開發(fā)工程建設(shè)前后全生命周期開展可持續(xù)性評估。針對長江上游流域水電開發(fā)周期的不同階段，以國際綠色水電認證體系、我國現(xiàn)行技術(shù)標準和國內(nèi)外最新科研成果為基礎(chǔ)，從防洪、航運、能源、生態(tài)環(huán)境、移民生態(tài)補償、庫區(qū)文化景觀補償?shù)冉嵌瘸霭l(fā)，分析金沙江、漢江、清江、烏江等典型區(qū)域梯級水電工程項目建設(shè)各階段對環(huán)境、經(jīng)濟、社會的影響，提煉研究具有完備性、獨立性、代表性、可比性、可操作性的指標體系，確定我國綠色水電評價指標及其閾值，選擇具有代表性的典型案例進行試點評估，建立覆蓋水電工程項目全生命周期(規(guī)劃期、審批期、建設(shè)期、運行初期、運行期)的生態(tài)保護-經(jīng)濟效益-社會影響評估體系(表3)，以保證我國水電工程項目建設(shè)中每個環(huán)節(jié)的“綠色性”，從而促進我國水電清潔能源的可持續(xù)發(fā)展。

表3 綠色水電評價指標

5 結(jié) 語

針對我國水電清潔能源開發(fā)利用的現(xiàn)狀，本文借鑒歐美發(fā)達國家降低水電工程環(huán)境影響的豐富經(jīng)驗，結(jié)合國內(nèi)外綠色水電最新研究成果，提出了適合我國國情的綠色水電評估體系，選擇長江流域典型梯級水電站作為案例，開展部分綠色水電評估指標的監(jiān)測與分析研究。研究成果對我國建設(shè)生態(tài)友好型水電工程具有指導(dǎo)性意義，可以為我國水電清潔能源的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

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(編輯：黃 玲)

Assessment System of Green Hydropower in China underthe Background of Climate Change

XIAO Xiao1, ZHAO Deng-zhong1, TAN De-bao1, SUN Zhi-yu2

(1.Spatial Information Technology Application Department, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan 430010, China; 2.Department of Science and Technology and Environmental Protection, China Three Gorges Corporation,Beijing 100038, China)

In order to alleviate the impact of greenhouse gas emission on climate change, the green hydropower assessment that centers on the harmonious development between clean hydropower and eco-environment has become a research hotspot. In accordance with the current situation of research on green hydropower in China and abroad, a complete, independent, representative, comparable and implementable indicator system is proposed in this paper, and the green hydropower evaluation indicators and their thresholds are explored by analyzing the environmental, economic and social impacts of the construction and operation of cascade hydropower projects in typical areas of the upper reaches of the Yangtze River from perspectives of flood control, ship transport, energy, eco-environment, ecological compensation for immigrants and cultural and landscape compensation. International green hydropower certification system and the present technical standards in China are taken as basis. Moreover, by choosing typical cases as the pilot ones, an evaluation system of ecological protection, economic benefits and social influence that covers the full life circle of the hydropower projects is established to guarantee an environmental-friendly construction of hydropower projects in China and to promote the sustainable development of clean hydropower energy in China.

green hydropower; climate change;assessment criteria; Yangtze River Basin; cascade hydropower stations

2016-09-30

科技部軟科學(xué)研究計劃項目(2012GXS2B008)；水利部中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費項目(CKSF2015018/KJ，CKSF2016263/KJ)；中國清潔發(fā)展機制基金贈款項目(2013015)；中國長江三峽集團公司環(huán)境保護科研項目(0799562)

肖 瀟(1986-)，女，湖北仙桃人，工程師，碩士，研究方向為水環(huán)境遙感，(電話)027-82926895(電子信箱)danny_xiaoxiao@126.com。

10.11988/ckyyb.20161036

2016,33(11):104-108

X820.2

A

1001-5485(2016)11-0104-05