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澳大利亞塔斯馬尼亞州能源安全問(wèn)題及解決方案

[英國(guó)] S.普里查德

由于澳大利亞塔斯馬尼亞州的降雨量創(chuàng)下新低，且巴斯海峽海底電纜(Basslink)大面積中斷供電，塔斯馬尼亞水電公司所轄水庫(kù)的蓄水面臨嚴(yán)峻壓力。回顧了2015～2016年期間由兩起極端事件導(dǎo)致的該州蓄水和能源安全問(wèn)題及所采取的應(yīng)急措施。針對(duì)該問(wèn)題，介紹了云種散播技術(shù)原理及過(guò)程，分析了氣候變化對(duì)能源安全的挑戰(zhàn)，并提出了相關(guān)的解決方案。

能源安全；蓄水；應(yīng)急措施；澳大利亞

1 蓄水與能源安全

塔斯馬尼亞水電公司(Hydro Tasmania)是澳大利亞最大的水資源管理公司，每年平均約有68 191 m3的水流經(jīng)該公司所轄電站。澳大利亞約有90%的發(fā)電量來(lái)自可再生能源，其中3/4為水力發(fā)電。由于水電在該國(guó)電力結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，降雨和流入塔斯馬尼亞水電公司水庫(kù)的蓄水被視作塔斯馬尼亞州能源安全最重要的要素。

據(jù)估算，塔斯馬尼亞水電公司每年的來(lái)水提供了9 000 GW·h的電力儲(chǔ)備，其中有77%來(lái)自于大湖(Great Lake)和戈登(Gordon)湖的2個(gè)水庫(kù)，這兩個(gè)湖的蓄水量相當(dāng)于該公司長(zhǎng)期的蓄水量。一直以來(lái)，人們認(rèn)為制約水電的主要因素在于能源而不在于裝機(jī)容量。換句話說(shuō)，塔斯馬尼亞州的水電資產(chǎn)組合可以滿足其供電高峰期的需求。但是如果沒(méi)有足夠的蓄水，當(dāng)發(fā)生重大事件或重大故障時(shí)(比如因洪水和森林大火導(dǎo)致的供電和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中斷)，水電的最基本來(lái)源——水，將無(wú)法提供可靠的電力，能源安全將會(huì)受到威脅。

鑒于上述因素，塔斯馬尼亞水電公司已經(jīng)審慎出臺(tái)了蓄水管理指南，用于該系統(tǒng)的管理。

2 極端氣候及海底電纜故障

自2015年春到2016年秋季干旱和巴斯海峽海底電纜(Basslink)發(fā)生故障后，對(duì)塔斯馬尼亞水電公司的蓄水位和實(shí)際運(yùn)營(yíng)進(jìn)行了周密監(jiān)控。當(dāng)時(shí)，該州能源部長(zhǎng)M.克魯姆將這次重大事件描述為史上最重大的能源安全問(wèn)題之一。與此同時(shí)，該公司首席執(zhí)行官S.戴維也認(rèn)為，這是一次史無(wú)前例和極其罕見(jiàn)的事件。

塔斯馬尼亞州能源安全工作組組長(zhǎng)G.威利斯表示，由于2016年初水庫(kù)蓄水位降至歷史低位，能源安全成為前沿和焦點(diǎn)問(wèn)題，引起了該州居民的廣泛關(guān)注。

2015年12月～2016年6月，降雨量創(chuàng)歷史最低紀(jì)錄，且連接塔斯馬尼亞島與澳洲大陸的海底電纜發(fā)生故障，這兩起極端事件導(dǎo)致塔斯馬尼亞水電公司的蓄水量降至前所未有的低位。

塔斯馬尼亞水電公司主席G.埃沃瑞波恩斯表示，創(chuàng)歷史紀(jì)錄的干旱和Basslink海底電纜故障是十分罕見(jiàn)的綜合性事件。此次旱災(zāi)為300 a一遇，而海底電纜故障是近10 a間唯一一次故障。人們認(rèn)為，這兩起極端事件同時(shí)發(fā)生的概率至少為3 000 a一遇。

南部和印度洋氣候影響著塔斯馬尼亞州集水區(qū)的降雨量。該極端氣候事件發(fā)生突然且強(qiáng)度大，其破壞性無(wú)法預(yù)測(cè)。塔斯馬尼亞州經(jīng)歷了史上最干旱的時(shí)期(9月～4月)。2015年10月，塔斯馬尼亞水電公司所轄水庫(kù)的蓄水量?jī)H為平均流量的7%，2016年4月底，蓄水位達(dá)到了歷史低點(diǎn)(12.5%)。

2016年3月，能源部長(zhǎng)克魯姆在其部長(zhǎng)報(bào)告中提供了大量有關(guān)歷史蓄水位的相關(guān)資料，他表示，為了應(yīng)對(duì)碳稅的征收，塔斯馬尼亞水電公司開(kāi)始增加蓄水量，目的是使碳稅征收期內(nèi)電力輸出最大化。引入碳稅之前，每年7月1日，該公司建議將蓄水量定在最低蓄水位以上30%。征收碳稅后，2012年9月，該蓄水位下降了5%～25%。2013年及其之后各年的7月1日，蓄水量都約在最低蓄水位以上30%。

3 應(yīng)急措施

2015年，塔斯馬尼亞州通過(guò)Basslink海底電纜從維多利亞州進(jìn)口電量高達(dá)40%。2015年12月20日，由于電纜故障(運(yùn)行10 a后第一次出現(xiàn)故障)，塔斯馬尼亞水電公司不得不臨時(shí)采用柴油發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電和自發(fā)性削峰等綜合性措施來(lái)保證供電。

該極端事件發(fā)生前和發(fā)生期間，該水電公司妥善應(yīng)對(duì)，一方面保證電力系統(tǒng)正常、高效地運(yùn)營(yíng)，另一方面精心調(diào)度，以實(shí)現(xiàn)供電最大化。公司員工運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，及時(shí)響應(yīng)，在保護(hù)能源安全的同時(shí)，也沒(méi)有增加未來(lái)的運(yùn)營(yíng)成本。

2016年6月13日，Basslink海底電纜恢復(fù)運(yùn)營(yíng)后，塔斯馬尼亞水電公司的蓄水量也迅速恢復(fù)。到2016年10月10日，水庫(kù)蓄水量達(dá)到了整個(gè)庫(kù)容的 42.3%。其目標(biāo)是，在2016年12月1日將需水量維持在整個(gè)庫(kù)容的40%。

4 能源安全工作組

自2015～2016年的事件發(fā)生后，能源部成立了能源安全工作組，其職責(zé)是就如何應(yīng)對(duì)并緩解未來(lái)的能源危機(jī)向政府提出建設(shè)性意見(jiàn)。該工作組由G.威利斯(原塔斯馬尼亞水電公司首席執(zhí)行官)、S.克里格(有著豐富能源經(jīng)驗(yàn)的律師)和T.康坎農(nóng)(某太陽(yáng)能公司主席)共同負(fù)責(zé)，將獨(dú)立進(jìn)行能源安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并已于2017年6月向政府提交最終的評(píng)估報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容涉及：

(1) 水資源管理最佳實(shí)踐辦法，包括所有利益相關(guān)者對(duì)水資源需求的考慮；

(2) 最低運(yùn)行水位變化對(duì)蓄水的影響；

(3) 塔斯馬尼亞州未來(lái)電力負(fù)荷增長(zhǎng)的概率、風(fēng)險(xiǎn)以及對(duì)能源供給和需求計(jì)劃可能造成的影響；

(4) 該州未來(lái)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)可再生能源的機(jī)會(huì)；

(5) 氣候變化對(duì)能源安全和供給的潛在影響；

(6) 對(duì)能源安全監(jiān)管布局的復(fù)審；

(7) 布設(shè)第二條海底電纜的影響。

塔斯馬尼亞水電公司表示，歡迎能源安全工作組在報(bào)告中采用實(shí)證方法，為探討塔斯馬尼亞州未來(lái)的能源結(jié)構(gòu)提供參考。

S.戴維表示，能源供給挑戰(zhàn)很清楚地展現(xiàn)了塔斯馬尼亞人應(yīng)對(duì)極端干旱的春季和夏季以及Basslink海底電纜長(zhǎng)時(shí)間故障的能力。2015～2016年間，同時(shí)發(fā)生的兩大極端事件超出人們的預(yù)料?？紤]到能源安全工作組報(bào)告中提到的這些新情況，塔斯馬尼亞水電公司在蓄水管理方面采取了更為穩(wěn)妥的措施，同時(shí)也采取了一些臨時(shí)措施，進(jìn)一步強(qiáng)化氣候模擬和規(guī)劃構(gòu)想。然而，S.戴維也警告道，如果對(duì)兩起偶然的極端事件反應(yīng)過(guò)度，塔斯馬尼亞水電公司將會(huì)為之付出高昂的代價(jià)。這就是該工作組采用實(shí)證方法的意義所在。

5 水電的優(yōu)勢(shì)及前景

塔斯馬尼亞水電公司首席運(yùn)營(yíng)官E.阿爾貝蒂再次強(qiáng)調(diào)，水電是塔斯馬尼亞州的重大優(yōu)勢(shì),是維系公司運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，公司對(duì)水電資產(chǎn)的投資將會(huì)增加10%。他還指出，盡管該公司的發(fā)電資產(chǎn)經(jīng)歷過(guò)叢林大火、創(chuàng)紀(jì)錄的低流量和洪水的重大考驗(yàn)，但運(yùn)行狀況良好。 面對(duì)挑戰(zhàn)，公司員工和發(fā)電設(shè)施表現(xiàn)出了超強(qiáng)的應(yīng)急能力和適應(yīng)性。未來(lái)該公司所開(kāi)發(fā)的水電是健康且安全的。

6 云種散播

云種散播是一項(xiàng)增加目標(biāo)區(qū)域降雨量的技術(shù)。自1964年以來(lái)，塔斯馬尼亞水電公司在塔斯馬尼亞州和澳大利亞大陸試驗(yàn)并實(shí)施了云種撒播技術(shù)。每年的5月1日～10月31日，當(dāng)滿足云種散播條件時(shí)，即啟動(dòng)該程序。

由于2015年9月經(jīng)歷了前所未有的干旱，2016年4月初，塔斯馬尼亞水電公司就啟動(dòng)了云種散播，以補(bǔ)充受歷史新低降雨影響的蓄水。

2016年6月5日清晨，該公司開(kāi)始實(shí)施云種散播飛行。此次云種散播的目標(biāo)是德文特(Derwent)河上游集水區(qū)，特別是艾科(Echo)湖,其水庫(kù)蓄水位仍處于期望值以下。云種散播時(shí)，德文特河上游并未發(fā)出洪水預(yù)警，但是第二天，德文特峽谷卻發(fā)生了大洪水。

該公司解釋，澳斯(Ousee)河的水來(lái)自于奧古斯塔(Augusta)湖的溢出流，并且該河不在云種散播飛行定位的集水區(qū)。與此同時(shí)，公司發(fā)表聲明，稱該公司所轄大壩和河道的運(yùn)行不會(huì)引發(fā)洪水泛濫。

該公司承認(rèn)，6月份的洪水已造成災(zāi)難性的影響，也理解公眾對(duì)6月5日云種散播飛行可能引發(fā)洪水的關(guān)注。但該公司堅(jiān)稱，來(lái)自于云種散播飛行的數(shù)據(jù)分析表明，云種散播對(duì)當(dāng)天降雨量沒(méi)有重大影響。最終的報(bào)告已于2016年7月29日提交給政府，報(bào)告認(rèn)為：

(1) 6月5日的云種散播操作中考慮了當(dāng)時(shí)的洪水風(fēng)險(xiǎn)及氣象局的預(yù)報(bào)。

(2) 該操作旨在增加德文特河上游集水區(qū)(包括艾科湖)的降雨量，從而增加蓄水量。如果云種散播飛行成功，將會(huì)對(duì)大湖集水區(qū)、阿爾圖斯(Arthurs)湖和伍德(Woods)湖的蓄水產(chǎn)生影響。

(3) 云種散播飛行時(shí)，德文特湖上游或大湖集水區(qū)沒(méi)有發(fā)出洪水警報(bào)。

(4) 飛行后的數(shù)據(jù)分析表明，實(shí)施云種散播對(duì)6月5日的降雨沒(méi)有重大影響，因?yàn)楸徊シN的云層含有大量的冰且已自由凝結(jié)成雨。

S.戴維介紹，云種散播技術(shù)是通過(guò)碘化銀，在云層中散播冰核，云層中含有大量的超冷卻液態(tài)水，且冰含量低或無(wú)冰。該過(guò)程旨在將超冷卻液態(tài)水滴轉(zhuǎn)換成冰，以降雨或冰晶體的形式降落。如果云層中冰的含量高，并且易于沉降，增加冰核含量不會(huì)強(qiáng)化降雨過(guò)程。航空儀器和氣象局收集的數(shù)據(jù)表明，2016年6月5日散播的云層已經(jīng)含有大量的冰并且經(jīng)過(guò)自由凝結(jié)，意味著任何試圖激發(fā)凝結(jié)的散播是多余的。

塔斯馬尼亞水電公司正在審核云種散播計(jì)劃以改進(jìn)其過(guò)程， 特別是針對(duì)可能引發(fā)洪水風(fēng)險(xiǎn)的云種散播。 因此， 未來(lái)關(guān)于云種散播的決定將會(huì)更加符合公眾預(yù)期。 目前， 云種散播計(jì)劃仍然被擱置， 待其內(nèi)部復(fù)審以及恰當(dāng)?shù)母倪M(jìn)全部完成后方可恢復(fù)。 該公司表示， 盡管2016年旱季無(wú)再次實(shí)施云種散播的計(jì)劃， 但在該計(jì)劃恢復(fù)前， 他們將與利益相關(guān)者洽談。 同時(shí)， 該公司對(duì)在洪水中不幸喪生的人深表同情， 并表示將盡全力配合未來(lái)有關(guān)洪災(zāi)的所有問(wèn)詢。

7 氣候變化的挑戰(zhàn)

能源安全工作組在其發(fā)出的征詢函中談到了氣候變化的影響。他們認(rèn)為，塔斯馬尼亞水電公司所轄的集水區(qū)蓄有大量雨水，這個(gè)特定條件，是維護(hù)塔斯馬尼亞州能源安全的關(guān)鍵。同樣，了解氣候變化對(duì)降雨類型產(chǎn)生的影響也是能源安全的重要因素。

南極氣候和生態(tài)合作研究中心以及氣象局的研究表明，塔斯馬尼亞州總的年降雨量不可能有很大變化，但季節(jié)性降雨量有可能變化，夏季降雨量會(huì)減少而冬季降雨量將會(huì)增加。同樣，預(yù)計(jì)塔斯馬尼亞州中部地區(qū)降雨量將減少；沿海地區(qū)降雨量將增加，且降雨強(qiáng)度將增大。

上述因素將會(huì)導(dǎo)致該州水資源管理以及維持長(zhǎng)期能源安全的挑戰(zhàn)更加復(fù)雜。

8 能源安全解決方案

2016年8月3日，能源安全工作組發(fā)出了能源安全解決方案征詢函，目的是征求所有利益相關(guān)方的意見(jiàn)。本次征詢共收到30多條反饋意見(jiàn)，包括來(lái)自于塔斯馬尼亞州礦物和能源理事會(huì)(TMEC)的反饋。

TMEC是塔斯馬尼亞州探測(cè)、礦業(yè)和礦物處理行業(yè)的協(xié)會(huì)，該協(xié)會(huì)關(guān)于能源安全解決方案的建議如下。

(1) 制定明確的管理戰(zhàn)略，包括進(jìn)度目標(biāo)和里程碑。

(2) 保證“正?！睜顟B(tài)下的水位(在秋、冬雨季之前)至少有12個(gè)月高于實(shí)際下限水位。

(3) 限定Basslink海底電纜的電力輸出，保證電力儲(chǔ)備達(dá)到有效、安全的最低值，達(dá)到目標(biāo)和里程碑要求。

(4) 提高電力生產(chǎn)和能量轉(zhuǎn)換效率，減少基礎(chǔ)設(shè)施的浪費(fèi)(如利用等量或較少的水發(fā)更多的電)。TMEC列出了包括抽水蓄能和在溢洪道、河道上進(jìn)行二次發(fā)電的實(shí)例。同時(shí)指出，大雪山地區(qū)充分利用泵站的方案值得借鑒，而加拿大的供電體制既有效又具有成本競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

杜曉宜譯

(編輯：陳紫薇)

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