澳大利亞塔斯馬尼亞州能源安全問題及解決方案

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澳大利亞塔斯馬尼亞州能源安全問題及解決方案

[英國] 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的蓄水面臨嚴峻壓力。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題及所采取的應(yīng)急措施。針對該問題，介紹了云種散播技術(shù)原理及過程，分析了氣候變化對能源安全的挑戰(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)電量來自可再生能源，其中3/4為水力發(fā)電。由于水電在該國電力結(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水提供了9 000 GW·h的電力儲備，其中有77%來自于大湖(Great Lake)和戈登(Gordon)湖的2個水庫，這兩個湖的蓄水量相當(dāng)于該公司長期的蓄水量。一直以來，人們認為制約水電的主要因素在于能源而不在于裝機容量。換句話說，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。但是如果沒有足夠的蓄水，當(dāng)發(fā)生重大事件或重大故障時(比如因洪水和森林大火導(dǎo)致的供電和網(wǎng)絡(luò)運行中斷)，水電的最基本來源——水，將無法提供可靠的電力，能源安全將會受到威脅。

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，對塔斯馬尼亞水電公司的蓄水位和實際運營進行了周密監(jiān)控。當(dāng)時，該州能源部長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題之一。與此同時，該公司首席執(zhí)行官S.戴維也認為，這是一次史無前例和極其罕見的事件。

塔斯馬尼亞州能源安全工作組組長G.威利斯表示，由于2016年初水庫蓄水位降至歷史低位，能源安全成為前沿和焦點問題，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。人們認為，這兩起極端事件同時發(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)生突然且強度大，其破壞性無法預(yù)測。塔斯馬尼亞州經(jīng)歷了史上最干旱的時期(9月～4月)。2015年10月，塔斯馬尼亞水電公司所轄水庫的蓄水量僅為平均流量的7%，2016年4月底，蓄水位達到了歷史低點(12.5%)。

2016年3月，能源部長克魯姆在其部長報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)對碳稅的征收，塔斯馬尼亞水電公司開始增加蓄水量，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Basslink海底電纜從維多利亞州進口電量高達40%。2015年12月20日，由于電纜故障(運行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采用柴油發(fā)電、燃氣發(fā)電和自發(fā)性削峰等綜合性措施來保證供電。

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，一方面保證電力系統(tǒng)正常、高效地運營，另一方面精心調(diào)度，以實現(xiàn)供電最大化。公司員工運用先進的技術(shù)，及時響應(yīng)，在保護能源安全的同時，也沒有增加未來的運營成本。

2016年6月13日，Basslink海底電纜恢復(fù)運營后，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，水庫蓄水量達到了整個庫容的 42.3%。其目標(biāo)是，在2016年12月1日將需水量維持在整個庫容的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)對并緩解未來的能源危機向政府提出建設(shè)性意見。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)驗的律師)和T.康坎農(nóng)(某太陽能公司主席)共同負責(zé)，將獨立進行能源安全風(fēng)險評估，并已于2017年6月向政府提交最終的評估報告，報告內(nèi)容涉及：

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

(2) 最低運行水位變化對蓄水的影響；

(3) 塔斯馬尼亞州未來電力負荷增長的概率、風(fēng)險以及對能源供給和需求計劃可能造成的影響；

(4) 該州未來進一步開發(fā)可再生能源的機會；

(5) 氣候變化對能源安全和供給的潛在影響；

(6) 對能源安全監(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告中采用實證方法，為探討塔斯馬尼亞州未來的能源結(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)對極端干旱的春季和夏季以及Basslink海底電纜長時間故障的能力。2015～2016年間，同時發(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，同時也采取了一些臨時措施，進一步強化氣候模擬和規(guī)劃構(gòu)想。然而，S.戴維也警告道，如果對兩起偶然的極端事件反應(yīng)過度，塔斯馬尼亞水電公司將會為之付出高昂的代價。這就是該工作組采用實證方法的意義所在。

5 水電的優(yōu)勢及前景

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

6 云種散播

云種散播是一項增加目標(biāo)區(qū)域降雨量的技術(shù)。自1964年以來，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并實施了云種撒播技術(shù)。每年的5月1日～10月31日，當(dāng)滿足云種散播條件時，即啟動該程序。

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了云種散播，以補充受歷史新低降雨影響的蓄水。

2016年6月5日清晨，該公司開始實施云種散播飛行。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,其水庫蓄水位仍處于期望值以下。云種散播時，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，公司發(fā)表聲明，稱該公司所轄大壩和河道的運行不會引發(fā)洪水泛濫。

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

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

(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，將會對大湖集水區(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，德文特湖上游或大湖集水區(qū)沒有發(fā)出洪水警報。

(4) 飛行后的數(shù)據(jù)分析表明，實施云種散播對6月5日的降雨沒有重大影響，因為被播種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，且冰含量低或無冰。該過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，增加冰核含量不會強化降雨過程。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劃以改進其過程， 特別是針對可能引發(fā)洪水風(fēng)險的云種散播。 因此， 未來關(guān)于云種散播的決定將會更加符合公眾預(yù)期。 目前， 云種散播計劃仍然被擱置， 待其內(nèi)部復(fù)審以及恰當(dāng)?shù)母倪M全部完成后方可恢復(fù)。 該公司表示， 盡管2016年旱季無再次實施云種散播的計劃， 但在該計劃恢復(fù)前， 他們將與利益相關(guān)者洽談。 同時， 該公司對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有關(guān)洪災(zāi)的所有問詢。

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，這個特定條件，是維護塔斯馬尼亞州能源安全的關(guān)鍵。同樣，了解氣候變化對降雨類型產(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，夏季降雨量會減少而冬季降雨量將會增加。同樣，預(yù)計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，且降雨強度將增大。

上述因素將會導(dǎo)致該州水資源管理以及維持長期能源安全的挑戰(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。本次征詢共收到30多條反饋意見，包括來自于塔斯馬尼亞州礦物和能源理事會(TMEC)的反饋。

TMEC是塔斯馬尼亞州探測、礦業(yè)和礦物處理行業(yè)的協(xié)會，該協(xié)會關(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，包括進度目標(biāo)和里程碑。

(2) 保證“正常”狀態(tài)下的水位(在秋、冬雨季之前)至少有12個月高于實際下限水位。

(3) 限定Basslink海底電纜的電力輸出，保證電力儲備達到有效、安全的最低值，達到目標(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(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、河道上進行二次發(fā)電的實例。同時指出，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爭優(yōu)勢。

杜曉宜譯

(編輯：陳紫薇)

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2017-03-02

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