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水电开发与社会经济发展的联系研究 1 从国际社会的视角对水库大坝建设和发展水电大有可为 随着世界的变化，人口增长和经济发展已成为刺激资源和能源需求增长的主要因素。水是基础性自然资源、战略性经济资源和环境控制性要素。受人口增加、经济增长和城市化发展等影响,人类对水的需求正以每年640亿m3的速度增长,预计到2030年,全球将有47%的人口居住在用水高度紧张的地区。与此同时,由气候变化导致的包括洪涝、干旱等极端天气事件的频繁发生,加剧了缺水地区的水资源供需矛盾,加大了水资源开发利用的难度,为减灾救灾带来了更大的困难。 作为目前人类面临的最大挑战之一,全球气候变化要求人类必须采取应对措施。一方面需要积极推进能源结构的战略性调整,改变化石能源在能源结构中的主导地位,减少温室气体排放;另一方面要对全球气候变化所带来的后果采取防御性措施。加大水的存储、加强水调控能力,被认为是最核心、最有效的手段。国际社会对水库大坝在应对气候变化方面的重要作用已达成广泛共识。越来越多的人认识到储水设施对于实现可持续发展的重要作用,认识到缺乏足够的储水设施将降低人类对各种变化的响应能力,从而直接影响千年发展目标的实现。大力发展储水设施和开发水电的国际共识,充分反映了发展需求是形成当前主流共识的基础,水库大坝的支持者和反对者能平静友好地在一起讨论全球发展问题,也从一个侧面说明了这一点。 认识的转变促使水库大坝建设和水电开发迎来了新的高潮。为应对气候变化,刺激经济复苏,许多国家加大了对水利和能源基础设施建设的投入。目前世界上有165个国家已明确将继续发展水电,其中110个国家的规划建设规模达到3.38亿k W。发达国家多因已基本完成水电开发任务,因此将重点投入到对已建水电站的更新改造、增加水库的泄洪设施提高防洪能力、调整电站运行调度目标实施生态保护和修复等方面,如北美、欧洲等不少国家;发展中国家多数制定了规划,大约在2025年基本完成水电开发任务,如亚洲、南美地区的发展中国家等;欠发达国家和地区,虽然多数具有丰富的水能资源,也一直致力于发展水电,但限于资金、技术等条件,大力开发水电仍然存在很多困难,如非洲的不少国家等;还有一些政局不稳的国家,虽然急需发展水电,但限于国力等条件,推进非常缓慢。2008年世界上在建大坝有1 200多座,其中坝高60m以上的大坝有370余座,主要分布在亚洲、南美等55个国家。 2 能源微核试验epr和能源钢装置opl 在过去的一个世纪里,水库大坝充分发挥了防洪、抗旱、城乡供水、航运、休闲娱乐以及能源供应等方面的功能,为经济社会的发展提供了有力支撑。同时,多功能的水库大坝在水与水能资源利用方面的综合优势,在接连发生的能源危机、水危机、食品危机和气候变化中得到充分的显现。 水的存储就是能源的存储。水电在现代电力系统中扮演了重要角色。目前,水电发电量在全球电力供应中占据20%的份额,是仅次于化石燃料的第二大主导电源(见图1)。 在各种能源开发方式中,水电具有最高的能源回报率和最低的温室气体排放量。能源回报率这一概念源于20世纪70年代的能源危机。这次能源危机过后,各国都着力调整其能源结构,对能源独立、改善空气质量以至于后来的应对气候变化等问题给予了前所未有的关注。许多国家开发化石能源的替代产品,但不同种类能源的选择成为新的问题。为鉴别各种能源的特性,引入了能源回报率这一概念。以一个火力发电厂为例,能源回报率的物理意义是指一个火力发电厂在运行期内发出的所有电量与它在建设期、运行期为维持其建设、运行所消耗的所有电量的比值,建设期、运行期所消耗的所有电量既包括直接能源消耗,如机械设备运行、照明耗能等,也包括建筑材料、煤炭等制造、运输等过程的耗能。怀特(White)和库辛斯基(Kulcinski)推荐了一个简单公式用于计算各种能源的能源回报率(EPR),即 式中,En L为在电站整个生命周期内的电量总产出;Emat L为电站消耗材料(如煤)的能源投入;Econ L为电站修建的能源投入;Eop L为电站运行的能源投入;Edec L为运行期满后拆除电站的能源投入。数值越大代表能源回报率越高。 根据加尼翁(Gagnon)的计算结果,各种能源开发方式的能源回报率见图2,CO2排放强度见图3。由图2、图3可知,水电的能源回报率远远高于其他能源,而且是温室气体排放量极小的能源。 3 储水设施建设的全球水文水文环境分析 一个国家拥有的人均水库库容、人均水电发电量与国家社会经济发展有着密切关系。研究人均库容指标、人均发电量指标与人类发展指数(HDI,Human Development Index),可以比较清楚地说明水库大坝建设、水电发展与社会经济发展水平的关系。人类发展指数由GDP人均指标以及反映生活质量的健康和教育三项要素加权平均计算,作为衡量联合国各成员国