主要國家水電開發(fā)歷程與發(fā)展趨勢

中國水力發(fā)電工程學會 中國大壩協(xié)會 中國水利水電科學研究院

美國

水資源概況及電力結(jié)構(gòu)

美國國土面積937萬km2，2006年人口為2.991億。其水能資源主要分布于中西部地區(qū)。美國的水能資源開發(fā)利用主體為隸屬于國防部的陸軍工程師兵團（USACE）、隸屬于內(nèi)務部的墾務局（USBR）和田納西流域管理局（TVA）。

美國沒有官方的水能理論開發(fā)量的數(shù)據(jù)。1979年美國陸軍工程師兵團曾經(jīng)做過研究，認為如果將美國的全部水能資源利用可裝機512,000MW，發(fā)電量為4485,000GWh/年，技術可開發(fā)量為146,700MW，相當于528,500GWh/年，經(jīng)濟可開發(fā)電量約376,000GWh/年（中國理論可開發(fā)量為608300MW，技術可開發(fā)量為541000MW，發(fā)電量為2474000GWh/年，大約為美國的4倍）。

美國2005年水電裝機78,200MW，年發(fā)電量為300,000GWh/年，占全國發(fā)電量約7%。年發(fā)電量排在中國、加拿大和巴西之后。

美國共有各類壩82,000多座，15m以上的大壩有6191座（按ICOLD統(tǒng)計標準），按主要功能分，1685座壩以防洪為主，1022座壩以供水為主，1033座壩以娛樂為主，886座壩以灌溉為主，543座壩以發(fā)電為主，105座壩以航運為主。

陸軍工程師兵團負責開發(fā)建設的水利水電工程有609座壩、257座船閘、75座水電站（占全美水電量的24%，全國發(fā)電量3%）。

墾務局共建設58座水電站，裝機容量14,808MW，年發(fā)電量38.1GWh。20世紀30～60年代為墾務局水電建設高峰，期間共建設43座電站；這段期間裝機容量14,034MW，占其總裝機容量的94.8%。

美國大壩功能統(tǒng)計

電力結(jié)構(gòu)

美國2006年電力裝機總?cè)萘繛?87000MW，其中煤電40%，天然氣發(fā)電21%，核電13%，水電13%，燃油9.3%，除水電以外的可再生能源2.8%。發(fā)電量的比例為:煤電50%、核電19.9%、燃氣發(fā)電18.1%，水電只占7%。

盡管美國水電總裝機容量和發(fā)電量在國家電力總量中所占的比例不高，但水電的“黑色啟動”能力在電力系統(tǒng)中的作用不容忽視。2003年8月，美國的東北部地區(qū)發(fā)生了大面積的電網(wǎng)斷電事故，嚴重影響了從紐約市到密執(zhí)根州范圍內(nèi)的5000萬人口的工作和正常生活?？傃b機容量為4316MW的水電機組直接由聯(lián)邦能源委員會調(diào)度，迅速投入到電力恢復工作中，包括有著名的尼亞加拉水電站和圣勞倫斯水電站。

美國的水電發(fā)電量占到全國可再生能源發(fā)電量的96%，即相當于每年節(jié)省5.3億桶石油。

二十世紀美國水電的發(fā)展建設

美國第一座水電站建于1892年，位于威斯康星州的Appleton。19世紀末美國和加拿大共建起了40～50座水電站。

墾務局于1902年開始介入水電的開發(fā)，但當時主要是解決西部干旱地區(qū)用水的水資源問題，剩余的電力向電網(wǎng)出售，用于支付建設和運行費用，以促進農(nóng)業(yè)灌溉的發(fā)展。陸軍工程師兵團早在18世紀就開始介入水利工程，那時主要是負責國內(nèi)重要河流的河道整治和航運管理，在19世紀末和20世紀初開始大規(guī)模地介入水電開發(fā)利用。

在20世紀30年代的美國經(jīng)濟大蕭條時期，西部還同時發(fā)生了洪水和干旱等自然災害，這也促使美國政府通過建設具有綜合服務功能的水利水電工程，開發(fā)西部，拉動國內(nèi)經(jīng)濟。這個時期，被稱為美國的大壩時代。廉價的水電拉動了西部城市建設和工業(yè)發(fā)展。這個時期，墾務局建設了位于哥倫比亞河中游的大古里壩（Grand Coulee Dam），裝機容量6809MW，為全美最大水電站，1936年建成；加利福尼亞州的中央河谷工程（the Central Valley Project），科羅拉多河的胡佛壩（Hoover Dam），裝機容量2078.8MW，為全美第二大水電站，1941年建成。陸軍工程師兵團于20世紀30年代開始在西部哥倫比亞下游河段進行水資源綜合開發(fā)建設，包括建設了大量的水電站。

1933年，羅斯?？偨y(tǒng)簽署了田納西河谷開發(fā)法案（the Tennessee Valley Authority Act (TVA)），隨后建設了一系列的大壩。TVA開發(fā)法案的目的在于改善田納西河的航運、提供防洪、恢復植被、改善耕種的土地，建設化工廠，出售剩余能源，促進該流域內(nèi)的工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展，加強國防安全。在建設的46座水庫大壩中有29座大壩安裝了水輪發(fā)電機組（常規(guī)機組裝機容量3,360MW，抽水蓄能機組1,532MW，大多數(shù)為20世紀30-40年代建設），提供了全流域10%的電力。TVA的成功實施為在全世界范圍內(nèi)開展流域水資源綜合開發(fā)管理提供了示范作用，并冠以TVA模式的稱號，在以后的數(shù)十年里，世界上許多流域的開發(fā)管理都采用了這種模式。

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國對能源的需求增長了三倍，主要是造船、鋼鐵、飛機汽車制造業(yè)以及化工廠的快速發(fā)展。1942年內(nèi)務部預測，每年需要有154,000GWh的電力用于飛機、坦克、武器、戰(zhàn)爭物資設備的生產(chǎn)。這個需求超過了當時美國電廠的發(fā)電能力。西部水電站的建設為國防建設提供了大量的電力，1941年僅墾務局擁有的水電站年發(fā)電量達5,000GWh，這些電量使得鋁業(yè)產(chǎn)量增加了25%。到了1944年，墾務局的水電量增加了4倍，其水電站共發(fā)電47,000GWh。

二戰(zhàn)期間，墾務局的水電站是美國西部地區(qū)的主要電力供應者。廉價的電力供應吸引了大量的國防工業(yè)在該地區(qū)建廠，如造船廠、煉鋼廠、化學公司、煉油廠、汽車和飛機制造廠等。原子彈的裝配地點位于華盛頓州，其電力由大古力水電站提供。在墾務局為促進國防工業(yè)發(fā)展提供電力的同時，也為糧食生產(chǎn)、通訊和在許多領域里滿足人口發(fā)展需要方面提供電力和供水。

戰(zhàn)爭結(jié)束后，美國進入了工業(yè)快速發(fā)展時期。這些水電站又迅速轉(zhuǎn)向為和平時期的工業(yè)發(fā)展提供電力，用于西部地區(qū)的開礦或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這期間水庫大壩的功能更多是為灌溉和城市用水服務。

世紀美國水電發(fā)展歷程的里程碑

胡佛水壩堪稱現(xiàn)代建筑的奇跡，以設計之簡約聞名。大壩路面全部由水磨石鋪成，并刻有美國本土圖案。攝影/Ethan Miller/Getty Images/CFP

從美國能源部提供的該國20世紀水電發(fā)展的重要里程碑可以看出，水電在美國20世紀上半葉的國家經(jīng)濟建設中發(fā)揮了重要作用。

水電發(fā)展趨勢

美國聯(lián)邦能源調(diào)節(jié)委員會（FERC）的研究認為，目前全美國還可以在5,677座水庫大壩上安裝水輪發(fā)電機組，其總?cè)萘靠蛇_30,000MW，其中57%容量的機組（17,052MW）可安裝在已建水庫大壩上，14%容量的機組（4,326MW）為擴機，只有8,000MW的機組容量需要通過新建工程實現(xiàn)安裝。

水電協(xié)會預測在未來的20年里，如果美國的工業(yè)以每年8%的速度增長，全國的水電裝機將增加27%，只需要在少部分大壩進行機組增容改造，就可增加20,195MW的裝機容量。

美國水電的發(fā)展面臨著生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn)，水電站的運行必須服從嚴格的環(huán)境調(diào)度規(guī)定，如清潔河流法、瀕危物種保護法等。該國的水電站運營實行許可證制度，上一次頒發(fā)的運行許可證有效期為50年，近年來大部分已建工程需要通過重新評估換發(fā)許可證。在新一輪的許可證換發(fā)評估工作中，將工程的環(huán)境影響評價與大壩安全評估列為同等重要的位置，只有兩者都通過評估，才能獲得新的運營許可證。已建電站面臨的主要問題是對洄游性魚類的保護和河道生態(tài)調(diào)度與修復。為此，電站業(yè)主要投入數(shù)十億美元的巨資進行技術改造，減免對生態(tài)環(huán)境的負面影響。

小結(jié)

① 水電是美國20世紀上半葉的主要電能，早期的國家工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展為水電發(fā)展提供了契機。水電在西部經(jīng)濟大開發(fā)、在國家出現(xiàn)經(jīng)濟大蕭條時期拉動了國家經(jīng)濟建設，在二戰(zhàn)期間為戰(zhàn)略物資生產(chǎn)提供動力起到了不可替代的作用。

② 美國水能開發(fā)建設的高峰期在20世紀20～70年代，曾為世界水電開發(fā)利用第一強國，也是該時期的水電開發(fā)技術第一強國。

③ 在水電開發(fā)的同時就考慮到對生態(tài)環(huán)境的保護，但是真正對環(huán)境生態(tài)保護的重視是在20世紀70年代以后。對過魚效果的提高、結(jié)合生態(tài)調(diào)度的水電站運行方式的調(diào)整、與生態(tài)環(huán)境保護和修復有關的工作成為近30年來美國后水電時期的一項重要工作。

④ 美國水電今后的發(fā)展主要是建設一些具有調(diào)峰功能的抽水蓄能電站、在已建工程上擴機以增加裝機容量和發(fā)電量，包括建設一些新工程。這些新裝機容量雖然不能從整體上改變美國的電力結(jié)構(gòu)，但在可再生能源的開發(fā)利用方面占有重要的地位。

挪威

挪威水資源及開發(fā)利用概況

挪威王國位于斯堪的納維亞半島的西部，國土面積32.4萬km2，人口470萬。挪威水資源豐富，年平均降雨量1380mm，約4470億m3，其中3710億m3形成徑流，主要分布于西部和中北部地區(qū)。2005年該國對水電資源進行了重新評估，總的理論蘊藏量為600,000GWh/年，技術和經(jīng)濟可開發(fā)量為205,100GWh/年，目前的開發(fā)度已經(jīng)達到了60%。

挪威電力99.1%來自于水電，常規(guī)火電占0.5%，其它可再生能源占0.4%，是世界上以水電為主要能源的少數(shù)國家之一。到2007年底，全國水電裝機容量29,040MW，年發(fā)電量122,000GWh，主要由336座水電站提供。挪威是世界上人均擁有電量最多的國家，20世紀80年代就達到了人均20,000kWh/年，此后雖有增加，但幅度不大，2005年人均擁有電量為25,600kWh/年。

水電發(fā)展歷程及未來趨勢

挪威的水電發(fā)展始于19世紀末，規(guī)模開發(fā)是在第二次世界大戰(zhàn)以后，直至20世紀90年代中期，該國家的水電發(fā)展一直保持著比較穩(wěn)定的增長態(tài)勢，50年里水電總裝機容量由1946年的2,200MW增加到1995年的27,797MW，年平均增長6%。60年代為挪威水電開發(fā)高峰期，裝機容量年平均增長超過10%，進入80年代增長速度逐漸減慢（3～4%），90年代后期新增裝機容量很少，趨于穩(wěn)定。

在已有水電站裝機容量中，1,336MW為抽水蓄能機組的容量，2006年吸收電網(wǎng)電量為463GWh，未來還將計劃開發(fā)1,000MW的抽水蓄能裝機容量。

挪威水電開發(fā)在20世紀末已進入飽和階段，2007年在建工程只有2座，總裝機容量為401MW，年發(fā)電量755GWh。另有總裝機容量達859MW的水電站已獲批準，以小水電為主。該國的小水電總的規(guī)模為22,400GWh/年，目前已建成的701座小水電站總裝機容量為1366MW，年發(fā)電量達6200GWh（占年度發(fā)電量的4.7%）。

挪威近期水電的工作重點：1）進一步開發(fā)抽水蓄能電站，改善電網(wǎng)的調(diào)節(jié)性能；2）對已建工程進行更新改造，增加發(fā)電出力；3）開發(fā)小水電。

2008年1月，挪威制訂了一個新的支持可再生能源發(fā)展的計劃，即從2001～2016年增加30,000GWh的電能，用于提高能源效率和地區(qū)供熱。

水電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及其它可再生能源的發(fā)展

挪威水電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要是環(huán)境保護，政府于2001年1月頒布了水資源法，根據(jù)這個法規(guī)，所有新規(guī)劃的水電開發(fā)項目必須進行環(huán)境影響和管理的評價工作，只有得到了挪威水利電力局（NVE）批準后才能實施。

挪威從1993年開始發(fā)展風電，是除水電以外的最主要的可再生能源。該國的風電由當初的7MW發(fā)展到2006年的636MW，風電資源主要位于挪威西部、中部和北部。

挪威水電及可再生能源發(fā)展特點：

① 挪威的電力發(fā)展以水電為主。經(jīng)過了近半個世紀的發(fā)展，人均擁有電量達到了世界第一，該國也成為歐洲經(jīng)濟發(fā)展強國。

② 20世紀70年代發(fā)現(xiàn)了北海油田，挪威成為主要的開發(fā)者之一，但仍然改變不了挪威電力結(jié)構(gòu)至今保持99%的水電比例，其最主要原因是該國有著豐富的水能資源，其次，水電是清潔可再生能源。

③ 進入后水電時代，挪威的水電工作向著開發(fā)抽水蓄能和小水電、對已建工程進行更新改造和加強大壩安全管理等方面發(fā)展，積極開發(fā)風能等其它可再生能源。盡管挪威目前的可再生能源比例還相對較?。?.5%），但是在進入21世紀后得到了高度重視，發(fā)展的速度比較快。

④ 水電發(fā)展中對環(huán)境生態(tài)的保護越來越得到高度重視，國家頒布了水資源法。

日本

水資源概況

日本水力資源豐富，全國有水系5000多個，以信濃川最長，全長367km；以利根川流域面積最大，為16,840km2。河流大多發(fā)源于中部山地，向東西兩側(cè)流入太平洋和日本海。由于水量充沛，加上河道東西狹窄，山勢陡峭，流程較短，導致水勢湍急，尤其在梅雨和臺風季節(jié)，水量增大，容易形成洪水。為此，日本修筑了大量的堤防和水庫，用于防洪。河水廣泛用于生活用水、農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水、水力發(fā)電。年降水量為1820mm，約為世界平均730mm的2.5倍，但分布不均，關東沿海地區(qū)及東京、大阪、神戶等地的降水量較少，加之河流均為急流河，流量特性的變化很大，水庫庫容不大。

水電工程發(fā)展歷史

1950年以前，日本的電力開發(fā)一直是水主火輔，開發(fā)原則是“先易后難，先小后大，先引水后水庫，先地面后地下，經(jīng)濟適用”。水電站以低壩引水式電站為主，主要擔任電力系統(tǒng)的基荷，廠房幾乎全部為地面式，多數(shù)電站靠天然來水發(fā)電，年發(fā)電量受氣象條件的影響很大。為了充分利用季節(jié)性電能，當時曾修建了兩座具有季調(diào)節(jié)性能的抽水蓄能電站，裝機容量共16.3MW。1951年后，負荷年增長速度達1,000MW以上，火電站的比重逐年增加。而在火電中，又由于依靠外國廉價的石油資源，燒油發(fā)電的比重逐步上升。1960年以后，電力建設方針則為火主水輔。為使電力系統(tǒng)內(nèi)水、火電站能合理配置，系統(tǒng)能安全經(jīng)濟運行，就需要修建容量較大和調(diào)節(jié)性能較好的水電站。除繼續(xù)修建純引水式和低水頭河床式水電站外，重點轉(zhuǎn)移到開發(fā)上游河段的高壩大庫。開發(fā)方式則以混合式(即利用修高壩和打長尾水隧洞來集中落差的方式)及壩后式為主。電站的特點是，水庫調(diào)節(jié)性能較好，死水位低，水庫工作深度達45～60m，廠房多布置在地下，單機容量有不斷增大的趨勢。

日本燃料資源貧乏，煤、油、氣都要靠進口，水能資源是本土的主要能源，所以日本過去執(zhí)行水主火輔的電力方針，水電比重曾達到80%～90%，到1960年水電比重還超過50%。以后因進口廉價石油大量發(fā)展火電，70年代以來又積極發(fā)展核電，因而水電比重逐年下降，變?yōu)榛鹬魉o，目前日本水電每年提供的發(fā)電量占總量的10%。

水電發(fā)展現(xiàn)狀

2008年，日本國內(nèi)運行的大壩有3058座，總庫容超過210億m3。在建60m以上的大壩有27座。運行中的水電裝機容量約22,000MW，在建裝機容量800MW。2007年，水電年發(fā)電量92,464Gwh（占總發(fā)電量的近6%）。

日本沒有大河流，中小河流很多，常規(guī)水電站以中型水電站為主，一般裝機在10～200MW左右，10MW以下的小水電站也不少，最大的常規(guī)水電站裝機容量為380MW。從70年代起，日本對一些河流進行了重新開發(fā)，廢棄原有的小水電站，重建較大的水電站，使水能資源得到更好的利用。

為滿足迅速增長的用電需求，日本大量發(fā)展高參數(shù)火電機組和核電站，這些電站只適宜于擔負電力系統(tǒng)基荷，缺乏調(diào)峰容量，因而必須興建一大批抽水蓄能電站。1960年日本抽水蓄能電站裝機僅有60MW，到1990年已發(fā)展到17,000MW，增加了280多倍。這些抽水蓄能電站裝機大都在200MW以上，已建成的1000MW以上的在10座以上。這些大型抽水蓄能電站的水頭都比較高，在200～700m之間。2007年抽水蓄能電站年發(fā)電量8,032 Gwh，年用電量10,581 Gwh。

至20世紀80年代，日本的水力資源基本得到開發(fā)，1982年的第五次水力資源調(diào)查，就是受到兩次“石油沖擊”后為重新開發(fā)國內(nèi)水力資源而進行的。為了解決需電缺水問題，日本提出以下措施：①河流重新開發(fā)，廢棄老廠，擴大調(diào)節(jié)庫容，增加裝機；②跨流域引水，有利根川跨流域引水、佐賀引水、霞浦引水和水曾川引水；③開發(fā)湖泊；④修建河口閘，防鹽蓄淡，供工農(nóng)業(yè)用水；⑤污水處理水的重復利用；⑥超低水頭發(fā)電；⑦利用海水抽水蓄能發(fā)電。

開發(fā)水電的最不利因素是建設的一次性投資大，然而水電是循環(huán)能源，能長期與其他能源相抗衡，而且電價比其他能源便宜得多。因此，日本有關方面從實行財政補貼、低息貸款等以降低成本和研究開發(fā)技術、重新評價以往技術標準等方面采取措施，以促進水電的開發(fā)。

水電發(fā)展的趨勢

未來水電發(fā)展的特征是趨向于小型化（平均規(guī)模在4.6MW）并惠及更多的地區(qū)。政府在1981年開始對中小型標準化水電站的設計進行調(diào)研，并在其后的21年中，也就是到2001年，進行了大規(guī)模的調(diào)查和研究，優(yōu)化發(fā)電系統(tǒng)，開發(fā)新材料和建造方法，對試驗性電站的設計和可靠性進行分析和評估。政府還發(fā)展海水抽水蓄能電站，這樣可以進一步擴大水電開發(fā)的潛力地區(qū)的范圍；這也是目前唯一被實際使用的大型電力存儲技術。

隨著水電開發(fā)區(qū)域及規(guī)模的減少，現(xiàn)在贏利變得越來越困難，開發(fā)的成本也越來越高。此外，近幾年來生活在河流附近的人對生態(tài)環(huán)境保護日益增長的關注使得征用新的場所建設水電站變得更加困難。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡實質(zhì)上是一種采用反向傳播學習算法的多層前饋網(wǎng)絡。從結(jié)構(gòu)上講，BP網(wǎng)絡是一種分層型網(wǎng)絡，由輸入層、隱層和輸出層組成。層與層之間采用全互連方式，同一層單元之間不存在相互連接。

但是，作為防止全球氣候變化的一項對策，近期日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省決定修訂有關政策，對開發(fā)建設水電站的企業(yè)予以資金補助。

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省采取的措施是將RPS法的適用對象范圍擴大。RPS法要求向電力公司提供銷售的電力中，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電以及發(fā)電能力在1,000MW以下的小型水電等要達到一定的比例。為了促進對環(huán)境影響小的新能源的開發(fā)利用，將上述適用對象范圍擴大到發(fā)電能力為3MW以下的水電，同時，對開發(fā)建設水電站的自治團體和電力公司予以補助及補助金制度也作相應的擴充調(diào)整。

水電發(fā)展趨勢

日本國際協(xié)力銀行(JBIC)在與國內(nèi)的立法者、商務部門、非政府組織以及受援國政府進行了幾個月的廣泛討論之后，于2003年完成了水電開發(fā)的環(huán)境和社會指南的制定。

這些指南將首次應用于工程籌資（ODA貸款）和出口信貸（設備供貨），隨后日本國際合作署（JICA）還將有一套關于日本水電工程撥款援助的指南予以補充。

這些指南為水電開發(fā)制定了新的標準，要求所有尋求JBIC投資的工程開發(fā)商必須遵守2003年10月1日起生效的新要求。該標準力求消除或者至少將所有的不利的社會和環(huán)境影響降至最低，因此，意味著要大大增加工程施工前的工作量，同樣會產(chǎn)生在工程施工和運行期間必須滿足的責任。

這些指南與現(xiàn)有指南的主要區(qū)別是大大強調(diào)社會責任，將正常的工程周期劃分成4個相連貫的階段。

① 盡可能在規(guī)劃階段，在工程相關各方（包括當?shù)厣鐣趦?nèi)）之間，進行符合實際情況的咨詢和反饋。

② 根據(jù)工程可能的環(huán)境和社會影響，根據(jù)其影響的大小按JBIC 標準可分別劃分A、B、C等3類，大型水電工程一般都歸于A類。

③ 根據(jù)工程分類和工程開發(fā)商提交的報告，由JBIC進行環(huán)境和社會影響的評估審查。現(xiàn)在，這些都應在貸款協(xié)議簽訂之前進行。

④ 為了實現(xiàn)在審查階段規(guī)定的承諾，必要時，在施工和運行階段由JBIC進行后續(xù)的工程監(jiān)控。也將促進獨立的非政府組織的監(jiān)控。

對于水電工程，JBIC指南文件中提出了包括15項內(nèi)容的評估方案，具體內(nèi)容見表：

表2.2 日本水電發(fā)展指南的主要內(nèi)容

小結(jié)

① 日本作為發(fā)達國家的代表，水電工程的發(fā)展經(jīng)歷了發(fā)展－擴張－穩(wěn)定的階段，由于水能資源開發(fā)比例已經(jīng)很高，并且受到經(jīng)濟和環(huán)境條件的約束，日本當前已經(jīng)很少進行大規(guī)模的水電開發(fā)。

② 目前，由于溫室氣體排放的問題日益受到關注，日本政府已經(jīng)和正在制定與水電發(fā)展相關的激勵政策，其目的是促進水能資源的進一步開發(fā)，降低開發(fā)成本和改善水電產(chǎn)業(yè)的效益。

③ 水電工程的社會和經(jīng)濟影響日益受到關注，政府和投資公司制定了相應的政策和標準，以指導水能資源的有序開發(fā)。

瑞士

水資源及其開發(fā)程度

瑞士是位于歐州中部的內(nèi)陸國家，國土面積41,285km2，國家人口750萬人（2006年）。瑞士的水資源比較豐富，瑞士聯(lián)邦的水利和地質(zhì)局負責該國的水資源管理。瑞士的河湖面積達1,726km2，占瑞士國土面積的4.2%。瑞士年平均降水量為601億m3，其中535億m3為徑流（不包括從鄰國流入的水量404億m3）。瑞士的人均日用水量為400L。

瑞士的水電開發(fā)條件得天獨厚。理論年水電總蘊藏量為100,000～150,000GWh，技術可開發(fā)41,000GWh。瑞士是歐州大陸三大河流發(fā)源地，有“歐洲水塔”之稱。目前在瑞士全境約4.2萬km2的疆域內(nèi)，約86.6%的技術可開發(fā)水能資源已經(jīng)被開發(fā)利用。

水電在電力結(jié)構(gòu)中的比重

瑞士的最終能源消耗自二戰(zhàn)以后迅猛發(fā)展，從1945年的約10萬TJ升至目前的近90萬TJ（1TJ＝1012J）。上升速度最快的時期是1945～1975年的30年，其后上升速度有所減緩。在年最終能源消耗中，工業(yè)燃油消耗已從1980年的45.3%下降到2002年的26.2%；電力消耗已從1980年的18.6%上升到2003年的22.7%。2006年電力消耗已上升至208,080TJ（3.6TJ＝1GWh），比2005年又提高了0.8%。

瑞士年最終能源消耗構(gòu)成變化情況

瑞士2007年水電全年電量約為35,483Gwh，占電力供給比重55.2%。1910年瑞士電能供給比例中水電只占3.5%，在不到一個世紀的時間中水電比例提高了15.8倍。目前依靠核能發(fā)電約為40%，熱能發(fā)電約為0.3%，其他可再生能源的發(fā)電量為4.5%。盡管今后新型能源將會得到優(yōu)先發(fā)展，但是“白色煤炭”在很長一個時期仍將是瑞士最重要的電能生產(chǎn)資源，而一個國家供電能力的強弱則對國家競爭力起到?jīng)Q定性作用。

瑞士水電開發(fā)歷史和現(xiàn)狀

瑞士的水電開發(fā)起步于19世紀末，于1945～1970年間經(jīng)歷了興盛發(fā)展期，在低地地區(qū)建設很多水電站，包括大型蓄能電站。20世紀70年代初，水電量已幾乎占到國內(nèi)發(fā)電總量的90%。此后這一數(shù)字逐年下降。1985年，隨著核電站的投入運行，水電量的比重下降到60%，2006年約為55.2%。由于水電的蓄能能力，瑞士在歐洲電網(wǎng)的電力供應中發(fā)揮著中心作用。

瑞士聯(lián)邦能源局是瑞士大壩的最高管理機構(gòu)，負責水電站的政策制定（促進、策略、遠景策劃）以及相關技術和安全，瑞士聯(lián)邦環(huán)境局負責水電站的環(huán)境方面（環(huán)境用水和水體保護）。瑞士的大壩主要用于發(fā)電、供水、灌溉、人造雪、養(yǎng)魚、消防用水、湖泊水位調(diào)節(jié)。此外一個日漸重要的作用就是防洪。

實際上，瑞士聯(lián)邦能源局授權(quán)各州政府管理數(shù)百座小壩，以使自己可以集中精力管理大壩，包括195個水庫的217座大壩。這些大壩中，84%用于發(fā)電，134座為混凝土壩（78座重力壩，52座拱壩，2座連拱壩和2座支墩壩），78座為土石壩，5座為閘壩。壩高100m以上的大壩有25座，200m以上的有4座，多數(shù)大壩建于阿爾匹斯山區(qū)。多數(shù)高壩建于1950～1970年間，最老的大壩建于19世紀。

目前，瑞士擁有532座裝機300 kW以上的水電站，總裝機為13,356 MW（瑞士電力總裝機容量為17,427MW），年平均發(fā)電能力為35,500GWh（127,800TJ）。其中47%來自徑流式電站，49%來自蓄水式電站，約4%來自抽水蓄能電站。2007年的發(fā)電量為35,483GWh（包括抽水蓄能）。水電站的主要河流為萊茵河（Rhine）和隆河（Rhone），其上建有465座水電站。

小水電是指裝機小于10MW的水電站。瑞士目前約有1050座小型、超小型和微型水電站，總裝機780MW。20世紀初期，瑞士就約有7000座小水電站。以后，由于大型水電站電力成本較低，許多小水電只得停止運行。瑞士目前擁有1000多座小水電站，總裝機約為760MW，年發(fā)電量為3,400GWh。小水電具有生態(tài)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，瑞士小水電的年發(fā)電量還有約2,200GWh的發(fā)展?jié)摿?。采用革新技術和措施減小對環(huán)境的影響，并可使小水電并不昂貴。除河流和溪流上的小水電站外，目前還可以利用其他資源發(fā)電，如利用飲用水系統(tǒng)中的超額壓力發(fā)電。

瑞士聯(lián)邦政府采取各種措施以求未來最大程度地利用水電資源。為了充分挖掘潛力，將對現(xiàn)有水電站進行改造和擴建，同時還將考慮相關的生態(tài)需求。將要采取的措施包括，對于10MW以上的水電站采用成本入網(wǎng)電價，以在可再生能源行動計劃中促進水電的利用。目標是通過現(xiàn)有電站的改造和新建水電站，將平均發(fā)電量水平在2000年的基礎上再增加至少2,000GWh（7,200TJ）。

水電建設對生態(tài)環(huán)境的影響及其他問題

（1）水文峰現(xiàn)象及工程應對措施

水電站間歇運行時，可使河流出現(xiàn)水文峰現(xiàn)象（hydropeaking），表現(xiàn)為周內(nèi)河流水位、流速變化較大，出現(xiàn)涌波，周末時該變化驟減，甚至出現(xiàn)持續(xù)低流速。水文峰還使得冬季河流的渾濁度增加，以及短時間的溫度波動和地下水情況發(fā)生變化。在隆河上受水文峰影響的河段，研究人員發(fā)現(xiàn)魚類和其他水生物的遷移數(shù)量和多樣性明顯少于不受水文峰影響的河段。

瑞士目前還沒有關于水文峰的立法管理。但是，可以采取管理和結(jié)構(gòu)措施減小水文峰的作用。Rhone-Thur流域工程的結(jié)果表明，修建滯水池或地下蓄水系統(tǒng)，往往十分有效。例如，瑞士的Linthal和Amsteg水電站，奧地利的Alberschwende水電站，均修建了滯水池。但是其他問題，如泄流月均流速的變化和冬季懸浮固體數(shù)量較高，仍無法解決。

（2）綠色水電認證制度

在瑞士，“綠色水電（Greenhydro）”標準已被證明是成功的。目前，低影響水電的理念已被其他歐洲國家所接受。水電是非常有效的、清潔的可再生能源?？墒?，按照環(huán)境和自然保護的觀點，水電站的建設對自然景觀、生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性均有很大影響。

1996年，獨立機構(gòu)瑞士聯(lián)邦研究院（EAWAG）研究提出一套環(huán)境友好型水電站的準則，并由此推出了“綠色水電“標準。與此同時，通過幾方團體的聯(lián)合努力，包括環(huán)境組織、電力生產(chǎn)商、送電商和供應商，瑞士綠色電力的標志“naturemade star”正式出臺，它包含了“綠色水電”標準的準則。

2001年初，第一座水電站獲得綠色水電標準的認證，第一個綠色電力產(chǎn)品進入瑞士能源市場。目前，瑞士通過綠色水電標準認證的水電站已超過64座，450,000MWh的電力被冠以“naturemade star”的標志，占瑞士年用電量的1.2%，相當于13萬戶家庭的年用電量。

綠色電力標準包括兩個部分：第一，每個水電站必須履行的一套基本要求；第二，有義務對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境改善進行投資，從生產(chǎn)和售出的每kWh水電中提取0.5歐分（eurocents）投入獨立的國內(nèi)基金。該基金必須用于地方改善的附加投資，例如魚梯的擴建。

只有滿足基本要求后，業(yè)主及當?shù)乩鎴F體必須制定一個基金的使用規(guī)劃，該電站才能獲得認證。

目前，正在就綠色電力標準引入到德國和奧地利進行可行性研究。同時，瑞典、意大利、法國、西班牙、挪威和芬蘭也表示出濃厚的興趣。

（3）政治制度對水電的影響

瑞士獨特的政治制度對水電結(jié)構(gòu)和發(fā)展有著很大影響。瑞士許多水電站移交給它的26個州管理，除去那些聯(lián)邦憲法明確規(guī)定的、由中央政府行使決策權(quán)的項目，這些州擁有相應的決策權(quán)。這種地方化的管理體制形成了1200家以上的、零散的電力供應單位。僅Argovia州就有大約200家供電單位。瑞士有公民公決制度（referenda），當?shù)鼐用窨梢栽谒娬鹃_發(fā)中表達自己的意見。目前公眾否決權(quán)已擴大到了更為廣泛的工業(yè)議題范圍。目前，瑞士3/4的企業(yè)為州政府或地方政府所有。近幾年的De Facto自由化已使許多大型電力公司合并和結(jié)成聯(lián)盟。但是，優(yōu)質(zhì)公共服務在瑞士起關鍵作用。近來幾個大型私營企業(yè)的戲劇性事件促使公眾掀起反對電力自由化的浪潮。2001年12月間的另一項國家復議項目要求對能源（包括1MW以上的水電站）施加巨額稅收，以支付瑞士的社會安全支出。該項來自瑞士綠黨的提議以77%對23%被否決，政府警告說，這樣做會導致瑞士水電失去競爭力。

（4）瑞士的新可再生能源開發(fā)及政策制定

在瑞士，核能僅用于和平目的，如發(fā)電、醫(yī)療、工業(yè)和研究。10年的核能年平均發(fā)電量比例為39%（冬季達45%），高于歐洲33%的平均水平。瑞士的5座核電站總裝機3200MW，年發(fā)電率約為90%。

歷史上，瑞士使用時間最長、最重要的可再生能源是水電。當前，新的可再生能源包括太陽能、木能、生物能、風能、地熱和環(huán)境熱，其在瑞士的能源結(jié)構(gòu)中的作用正逐步提高。但是，由于經(jīng)濟原因，在未來30年內(nèi)還不可能充分利用光電能源或地熱能。其他可再生能源，如木能、生物能、環(huán)境熱、小水電、風能已經(jīng)得到利用，并在某些方面已經(jīng)顯現(xiàn)出了經(jīng)濟優(yōu)勢。瑞士的可再生能源電力入網(wǎng)采用成本電價，其能源政策的目標之一是，到2030年將新式可再生能源電力（不含水電）提高到5,400GWh，即19,440TJ，達到目前用電水平的10%。目前，瑞士大約58%的發(fā)電量來自可再生能源，其中水電比例為97%。

瑞士現(xiàn)在有380家電力公司提供可再生能源電力，前新式可再生能源提供的電力約占電力總量的5.7%。其中最大部分（3.63%）來自生物發(fā)電，其次為垃圾焚燒發(fā)電，占1.22%。其余為環(huán)境熱力發(fā)電，占0.64%，太陽能發(fā)電占0.12%，風能占0.003%。

印度

印度水資源及開發(fā)利用概況

印度是一個水能資源比較豐富的國家, 水電技術可開發(fā)量達到660,000GWh，目前水電裝機37,000MW，小水電可開發(fā)裝機容量達15,000MW，并且有56座總裝機達9400萬KW的抽水蓄能水電站。

目前，印度只有30%的水電資源已開發(fā)。有7%的水電資源正在規(guī)劃、設計或施工，60%的水力資源還沒有進入實質(zhì)開發(fā)階段，水電開發(fā)具有相當大的市場空間。

印度自1963年以來, 水電在國家電力生產(chǎn)中的份額一直處于下降趨勢, 從1970年到2006年, 由于火電站的增容擴建，水電所占比例從44%下降到25%, 并且還有進一步的下降趨勢。印度國內(nèi)普遍認為，水火電的理想比例是4:6，水電比例過低將直接導致電力系統(tǒng)設備負荷系數(shù)降低，使裝機容量不能得到充分利用，印度典型的水電工程可以分為3大類：水庫式，徑流式和抽水蓄能發(fā)電方式。

為使水電在電力生產(chǎn)中的份額保持在25%的水平，印度在“九五”(1997～2002年)和“十五”（2002～2007年）期間要求新增水電容量達到23000MW,若要使水電所占比例增加到30%,還要再增10000MW的水電裝機。為加快水電開發(fā)的力度,印度政府制定了一系列的政策以給水電資源開發(fā)創(chuàng)造一個盡可能寬松環(huán)境。

水電發(fā)展歷程及未來趨勢

印度自1947年獨立以來，電力發(fā)展成績顯著，但在電力供應和能源需求間仍存在較大差距。獨立時印度總裝機容量約近1300MW，總發(fā)電量4000GWh。截至1998年3月31日，印度總裝機容量提高到88,267MW。1991～1992年印度峰荷缺電19%。各邦缺電量不等(6%～44%)。1998年3月水電約占印度總裝機容量的24.8%。工業(yè)的快速發(fā)展及人口迅速增長加大了電力供需的差距。到2007年，水電總裝機達到37,000MW。

印度是個農(nóng)業(yè)國，全年需要灌溉，灌溉需要用電，因此水資源管理在印度是一項挑戰(zhàn)。在印度的主要河流上已建了4000多座大壩來攔蓄來自不同流域的水資源，同時修建了龐大的灌溉渠網(wǎng)，并形成約9500萬hm2的灌溉能力。最大可灌溉1.4億hm2。

早在20世紀90年代，印度就將目光鎖定在可持續(xù)發(fā)展上。對于制約發(fā)展的能源“瓶頸”，印度的目標是擺脫對石油、天然氣、焦炭等能源的進口依賴，以自產(chǎn)能源供應確保經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定增長。印度政府制定了雄心勃勃的“能源獨立”戰(zhàn)略，其目標是到2030年通過利用煤炭、水能、核能、風能、太陽能、生物柴油等形式的新型和可再生能源，大大降低對進口油氣的依賴，最終實現(xiàn)能源的獨立。

印度電力需求每年遞增8%～10%，計劃到2012年新增80,000MW，到2025年，裝機容量將達350,000MW左右。這意味著，將增加相當多的抽水蓄能機組滿足峰荷，以保守的負荷因數(shù)開發(fā)國家主要水電資源，總計達87,500MW。即使維持目前水電與火電25:75的比例，未來25年間水電容量將增加65,000MW。

印度水電及可再生能源發(fā)展特點

到2007年6月，全國水電總裝機容量為37000MW。全印度電力總裝機容量大約為132330MW，其中72%為火電機組，2%來自核電機組，非常規(guī)能源和其它類型(不含水電)占2%，水電機組占24%，這表明了對火電的過度依賴。預計到第11個五年計劃末(2007～2012年),電力結(jié)構(gòu)如下：火電67.4%，水電29%，核電和其他3.6%。但即使這樣還是沒有達到理想結(jié)構(gòu)的比例，這表明印度還要大力加大水電裝機容量的比重。

印度再生能源資源豐富，風能資源約40,000MW，小水電資源約5000 MW、生物質(zhì)能約17,000MW，再生能源開發(fā)署在新的五年計劃中將利用再生能源增加發(fā)電容量約2000MW，計劃中還列有利用生物質(zhì)能發(fā)電項目。

印度位于南亞次大陸，屬于印度洋季風氣候，風力資源豐富，潛在風能為45,000MW。印度政府一直積極支持風電發(fā)展。從上世紀80年代起，印度就啟動了風電項目。到上世紀90年代中期，印度便迎來了首個風電年安裝量高峰期，新機組安裝量超過原計劃500MW的兩倍以上。近三年，印度風電發(fā)展又進入了第二個高峰期，繼德國、西班牙、美國和丹麥之后成為世界第五大風力發(fā)電國家，在亞洲的裝機容量名列第一。伴隨著印度在風力發(fā)電上取得的成績，印度風力發(fā)電設備的生產(chǎn)業(yè)已形成規(guī)模，國內(nèi)已形成一定規(guī)模的風力渦輪機生產(chǎn)基地，現(xiàn)代化和具有國際先進水平的風力渦輪機正在印度生產(chǎn)和安裝。

水電開發(fā)存在的問題

印度擁有的水電蘊藏量多達84，000MW(按負荷因素60%計算)，但限于種種原因，僅有37%的水電資源得到了開發(fā)利用(包括在建水電站)。印度政府于1998年8月在其年頒布的關于水電開發(fā)方針的政策性文件中曾經(jīng)指出：“在過去30年間印度水電在全國水火電配合比中所占的份額不斷下降，它已從1970年的40%降為1998年的25%，而理想的水火電配合比應當是40∶60”。

影響印度水電開發(fā)的一個主要制約是生態(tài)因素。在極端情況下，正是這些生態(tài)因素才導致了開發(fā)商、受工程影響的庫區(qū)居民以及相關的政府部門對水電開發(fā)事業(yè)采取了一種對立的態(tài)度。印度水電開發(fā)存在的另一個主要環(huán)境問題是，它影響森林林地，特別是丘陵和次多山地區(qū)。

發(fā)展趨勢及前景

近年來印度聯(lián)邦政府采取了一些措施，以利于水電工程建設，主要包括：

(1) 2003年，印度國會通過電力法，規(guī)定除水電外的所有的發(fā)電項目都不需要經(jīng)過許可。但考慮到水資源的優(yōu)化利用，以及邦際間的矛盾和公共安全問題，水電工程仍然需要聯(lián)邦許可。

(2) 為促進公平競爭及保護消費者的利益，一個監(jiān)管框架已經(jīng)在聯(lián)邦一級和大部分邦開始施行。

(3) 電力貿(mào)易被視為國內(nèi)電力行業(yè)中得到許可的行為。

(4) 根據(jù)2003 年電力法，正在制定輸電工程實施步驟。

(5) 聯(lián)邦政府最近已為水電部門劃撥了更多的財政預算。

為配合電力法的實施，聯(lián)邦政府于2005年2月12日宣布了國家電力方針。關于水力發(fā)電，該方針指出要充分開發(fā)國內(nèi)可利用的水電資源，主要強調(diào)：

(1) 應盡早大力開發(fā)水電資源。

(2) 聯(lián)邦政府應出臺有關政策，以確保水電工程的融資。

(3) 為了加快水電開發(fā)，各邦需要審核征地和工程審批程序。

(4) 像NHPC這樣的聯(lián)邦水電事業(yè)機構(gòu)應為各邦加快水電工程建設提供服務。

(5) 合理實施該國重建恢復與移民政策，妥善安置受工程影響的人群。

(6) 采取得力措施保護環(huán)境。