水電在適應(yīng)與減緩氣候變化影響中的作用

1 概 述

人口增長(zhǎng)、城市化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)加速發(fā)展及全球氣候變化等，這些都威脅著水和能源的可持續(xù)發(fā)展。

氣候變化使得全球變暖，導(dǎo)致海平面上升和積雪減少。溫度上升還可能與水文循環(huán)相互作用，使降水、蒸發(fā)、土壤水分發(fā)生變化，冰川和冰蓋融化，河道流量改變，影響供水和水電，并可能造成旱澇災(zāi)害。

電力資源對(duì)人類幸福生活和可持續(xù)發(fā)展來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。漆黑的夜晚，有電的地區(qū)一片繁華。但世界上仍有約25%的人口生活在黑暗中(不能獲得照明、制冷、計(jì)算機(jī)、良好的教育或自來(lái)水)。電是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的體現(xiàn)，而黑暗則是可持續(xù)發(fā)展中的一大問(wèn)題。目前，世界上有超過(guò)14億的人口缺乏電力資源，這些人主要集中在亞洲和非洲，其中約80%為農(nóng)村地區(qū)。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)分析結(jié)果表明，在高收入國(guó)家，每個(gè)人(100 %的人口)都能用上電，在中等收入國(guó)家， 90.4%的人能用上電，而在低收入國(guó)家，只有36%的人能用上電。在人類發(fā)展指數(shù)(HDI)較高的國(guó)家，100%的人能用上電，而在人類發(fā)展指數(shù)較低的國(guó)家，卻只有22%的人能用上電。

水電是一種環(huán)境友好型清潔可再生能源，其年均發(fā)電量為3.551 TW·h，占世界總發(fā)電量的16%，占可再生能源發(fā)電量的85%左右(2011年數(shù)據(jù))。水電裝機(jī)容量為976 GW(主要分布在亞洲和拉丁美洲)，過(guò)去5 a，以年增長(zhǎng)率3.5%左右的速率增加。當(dāng)前，在建水電裝機(jī)容量約為180 GW，規(guī)劃中的裝機(jī)容量超過(guò)300 GW。

經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家已開(kāi)發(fā)了大量的水電，其開(kāi)發(fā)量已占到了經(jīng)濟(jì)可開(kāi)發(fā)程度的70%左右。一些新興經(jīng)濟(jì)國(guó)家水電開(kāi)發(fā)度約為20%～30% ，而發(fā)展中國(guó)家仍有巨大的水電蘊(yùn)藏量未開(kāi)發(fā)。典型的例子是非洲，非洲僅有7%的經(jīng)濟(jì)上可開(kāi)發(fā)的水電得以開(kāi)發(fā)。水電的開(kāi)發(fā)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間存在密切的聯(lián)系。一般情況下，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)了其大部分的水電資源，而新興國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家在這方面還是任重而道遠(yuǎn)。

2 水電與氣候變化

水電與氣候變化是相互影響相互制約的。一方面，水電作為一種重要的可再生能源，有助于顯著減少溫室氣體排放量，從而緩解全球變暖。另一方面，氣候變化可能改變河道流量，從而影響水資源量及其分布規(guī)律，并對(duì)水力發(fā)電帶來(lái)影響。

聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約(UNFCCC)正在促使達(dá)成減少溫室氣體排放的全球協(xié)議。目前，在減緩電力領(lǐng)域的溫室氣體排放方面基本達(dá)成共識(shí)，如發(fā)展太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸锬茉?綠色能源)和水電(藍(lán)色能源)等可再生能源，提高供電配電效率，用天然氣替代煤，發(fā)展核電能、熱電聯(lián)產(chǎn)及二氧化碳捕獲技術(shù)應(yīng)用等。

3 水電的作用

水電等可再生能源有助于顯著減少溫室氣體的排放，并能保障能源供應(yīng)。與常規(guī)燃煤電廠相比，水電每年可減少約30億t二氧化碳排放量，相當(dāng)于每年世界溫室氣體排放量的9%左右。

早期的傳統(tǒng)在各種外來(lái)文化的沖擊下，歷經(jīng)沒(méi)落，反復(fù)調(diào)適，最終形成傳統(tǒng)流失或者發(fā)明新的傳統(tǒng)，這即是傳統(tǒng)體育涵化必然經(jīng)歷的過(guò)程。值得注意的是，傳統(tǒng)體育遭遇外來(lái)文化的沖擊時(shí)，由于各種傳統(tǒng)均有穩(wěn)定性和持久性的特點(diǎn)，所以這種神圣的對(duì)抗是雙向的；而因?yàn)樯袷ヅc世俗具有同一性，是對(duì)現(xiàn)實(shí)的一種體悟，是世界上一切意識(shí)之源[17]。

一般情況下，水電的溫室氣體排放量很小。根據(jù)2004年世界能源委員會(huì)公布的數(shù)據(jù)，徑流式水電站的二氧化碳排放量為3～4 t/GW·h，蓄水式水電站的二氧化碳排放量為10～33 t/GW·h，大約只是傳統(tǒng)火力發(fā)電排放量的1/100。

可再生能源特別報(bào)告(2011年政府間氣候變化專門委員會(huì)發(fā)布的關(guān)于可再生能源的專題報(bào)告)指出，大部分水電站在生命周期內(nèi)的溫室氣體排放量約為4～14 g/kW·h。然而，在某些特殊情況下，偶爾會(huì)出現(xiàn)超常規(guī)的溫室氣體排放量，但通常是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于火力發(fā)電廠的。過(guò)去10 a，就水電站水庫(kù)溫室氣體排放的研究方法和可靠性上一直存在著爭(zhēng)議。最近的研究表明，水電站水庫(kù)的溫室氣體排放總量只占淡水(包括天然湖泊、河流和水庫(kù))溫室氣體排放總量的一小部分，約4%。

水電的能源投資回報(bào)率最高，其回報(bào)率指數(shù)超過(guò)200。水電也是成本最低的可再生能源，與當(dāng)前市場(chǎng)的能源價(jià)格相比，在經(jīng)濟(jì)上極具競(jìng)爭(zhēng)力。盡管水電開(kāi)發(fā)的初始投資相對(duì)較高，但其壽命長(zhǎng)，運(yùn)行和維護(hù)成本非常低。水電項(xiàng)目的平準(zhǔn)化電能成本(扣除任何補(bǔ)貼或政策優(yōu)惠情況下的電能成本)變幅較大，但在理想的條件下，其成本可低至3～5美分/kW·h(2005年水平)。

水電還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即在所有已知能源形式中，水電的能源轉(zhuǎn)換率最高(約90%)，可靠性和靈活性也很高。水電項(xiàng)目的規(guī)?？纱罂尚?，這使得水電不僅能滿足大城市和工業(yè)的集中需求，還可以滿足農(nóng)村的分散需求。

過(guò)去若干年，隨著可再生能源的發(fā)展，水電和風(fēng)電得到了大力開(kāi)發(fā)。水電和風(fēng)電是可以互補(bǔ)的。風(fēng)電的特點(diǎn)是間歇性運(yùn)行，且不穩(wěn)定，而水電能夠緩解風(fēng)電的可變性，并能滿足峰荷需求。另外，抽水蓄能是目前水電站中唯一的能大規(guī)模有效儲(chǔ)能的一種儲(chǔ)能和發(fā)電方式。

未來(lái)，氣候變化對(duì)水資源和能源的影響，預(yù)計(jì)主要是加劇水資源的時(shí)空分布和地域分布的不均性，對(duì)水資源的壓力進(jìn)一步加大。對(duì)水庫(kù)調(diào)蓄的流域進(jìn)行氣候變化敏感性分析結(jié)果表明，水庫(kù)調(diào)控能力強(qiáng)的流域，能更好地適應(yīng)水資源的變化，受氣候變化影響較小，而水庫(kù)調(diào)蓄在氣候變化的影響中起著緩沖器的作用。在全球氣候不斷變化的背景下，需要擔(dān)負(fù)起更大的開(kāi)發(fā)責(zé)任，而加大水庫(kù)的調(diào)控能力是當(dāng)務(wù)之急。適應(yīng)氣候變化方面的投資應(yīng)包括蓄水設(shè)施及多目標(biāo)水電工程建設(shè)的投資，這將有助于增強(qiáng)水資源適應(yīng)氣候變化的能力。此外，水電項(xiàng)目還能作為多功能水庫(kù)建設(shè)的融資工具，也能作為緩解氣候變化對(duì)水資源影響的一種適應(yīng)性措施，在電力部門以外發(fā)揮能促型作用。

4 氣候變化對(duì)水電的影響

氣候變化可能會(huì)改變河道流量，致使水力發(fā)電受到影響。一般情況下，氣候變化對(duì)水電的影響程度差異很大，同一地區(qū)的影響也與河流流態(tài)及冰川和積雪融化有關(guān)。

到2070年以后，整個(gè)歐洲的水電蘊(yùn)藏量估計(jì)將下降6%左右，其中北歐和東歐可能增長(zhǎng)15%～30%，西歐和中歐可能基本保持不變，地中海地區(qū)則可能下降20%～50%。

2012年的可再生能源特別報(bào)告(SRREN)指出，從全球范圍看，氣候變化對(duì)現(xiàn)有的水力發(fā)電影響較小，甚至可能還是偏正面的影響。

然而，需要特別指出的是，這些預(yù)測(cè)具有一定的不確定性。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)形式及預(yù)測(cè)模型存在不確定性，某些地區(qū)的預(yù)測(cè)值可能與實(shí)際值存在較大偏差。因此，對(duì)氣候變化影響進(jìn)行的分析、評(píng)估和預(yù)測(cè)結(jié)果可能不準(zhǔn)確，某些情況下甚至可能是錯(cuò)誤的。未來(lái)的水文狀況存在不確定性，因此氣候變化給水利水電管理者帶來(lái)了挑戰(zhàn)。雖然這些預(yù)測(cè)不能為決策者提供未來(lái)變化程度的準(zhǔn)確信息，但還是一種很有用的信息，可作為初步評(píng)估時(shí)參考。還有非常重要的一點(diǎn)是，應(yīng)對(duì)未來(lái)水力發(fā)電量的變化趨勢(shì)和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，以便有效地進(jìn)行適應(yīng)性管理。

5 結(jié) 語(yǔ)

在未來(lái)減緩氣候變化影響的活動(dòng)中，水電開(kāi)發(fā)起著非常重要的作用。據(jù)國(guó)際能源署(IEA)預(yù)測(cè)，當(dāng)溫室氣體排放峰值為450 mg/L時(shí)，氣溫最高上升2℃，這一數(shù)據(jù)現(xiàn)已被普遍接受。到2030年，水電裝機(jī)將增加70%，到2050年將增加一倍。根據(jù)全球氣溫上升2℃的預(yù)測(cè)，國(guó)際能源署制定的水電線路圖詳細(xì)介紹了所有能源部門的能源技術(shù)如何協(xié)同來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放量減少到2009年排放量一半的目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就得將水電大幅增加，尤其是在亞洲、南美洲和非洲。

美國(guó)能源信息署預(yù)測(cè)，可再生能源中，水電的裝機(jī)容量預(yù)計(jì)在2008～2035年間將持續(xù)增加，增幅將是其他可再生能源裝機(jī)容量的1.71倍；到2035年，水電在可再生能源中的比重將占到75%左右。

最近，國(guó)際可再生能源署(IRENA)發(fā)布的REMAP 2030文件以及聯(lián)合國(guó)秘書(shū)長(zhǎng)發(fā)起的“人人享有可持續(xù)能源”行動(dòng)目標(biāo)，均與“2030能源線路圖”一致，旨在將可再生能源的所占份額翻番。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可再生能源裝機(jī)需要達(dá)到2 200 GW，這意味著在國(guó)際能源署預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，還需增加500 GW的水電裝機(jī)。

總之，水電是一種低成本的成熟能源開(kāi)發(fā)技術(shù)，對(duì)緩解氣候變化有著積極的作用，并在水資源應(yīng)對(duì)氣候變化方面扮演著重要角色。然而，必須重視并降低水電開(kāi)發(fā)的環(huán)境和社會(huì)成本。未來(lái)10 a，水電裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將增加1 TW以上。