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水电代替煤电的沉重代价

中国政府希望通过发展水电来摆脱污染严重的化石能源,并实现可再生能源的发展目标,但新建大坝本身就会对环境造成严重的破坏

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图片来源:International Rivers

中国最近发布的国家气候行动计划受到了广泛欢迎;计划指出,要落实温室气体排放在2030年前达峰的目标,中国需要大规模实现由煤炭消费向非化石能源消费转移。

在许多人看来,这对中国沿海大型城市和矿区环境来说似乎是利好消息;由于中国长期以来依赖化石能源,这些地区的空气、水源和土壤都遭受了严重污染。   

中国计划在2030年之前将非化石能源的使用比例提升至20%左右。这一目标将有可能促使中国在生态脆弱的西藏地区新建一批大坝。这在一定程度上会抵消其减排计划所带来的环保效益,对贫穷的西部地区而言尤为如此。

相较于煤炭,水力发电产生的温室气体较少,但用水电替代煤电也会带来一些巨大的风险。

风险包括:水电的发电率较低;在枯水期,需要更多储备煤电;电网系统落后;以及在国际河流上建设大型水坝有可能引发与邻国的冲突。

水力发电——绿色救星?

在中国的能源结构中,水电是仅次于煤电的第二大能源。到 2020年,中国水力发电装机容量将从如今的3亿千瓦增加至3.5亿千瓦。目前全世界共有8万座大坝,半数在中国,超过美国、巴西、加拿大总和。

中国的雾霾问题已经引起了公愤,以及国内外对健康问题的担忧。中国政府希望大规模发展水电以减少雾霾污染。

一些专家称,水电已经帮助中国减缓了温室气体排放的增长。今年前四个月,中国的煤炭消费减少了将近8%。“绿色和平组织东亚分部”的分析认为,这在一定程度上归功于新建水电站的并网发电。

中国水力发电工程学会副秘书长张博庭先生指出,“对于能源行业而言,水电是替代化石能源、实现节能减排的主要途径”。

中国的大坝数量居世界首位,但其丰富的水力资源依旧没有得到充分开发,这意味着中国目前仍然过度依赖煤炭,张博庭如是说。

如果中国能够充分开发剩余的水力资源就可以满足其高峰能源需求的五分之一,替代约13亿吨煤炭消费,张博庭补充到。

中国大坝建设的狂热支持者称,中国在2050年能将水力发电能力翻一番,达到5.4亿千瓦。

赢得新鲜空气的代价

对中国沿海区域的居民而言,用水电取代煤电有可能带来更加清洁的空气;但生态脆弱的西南部偏远地区(至少80%的新建水坝将建在这一地区)的环境和居民却将遭受严重的损失。

中国的环保人士呼吁立即停建大型水坝,并指出由于急于修建大坝,中国的河流生态系统、鱼群栖息地已经遭到了破坏。他们还担忧在地震多发地区兴建水坝将带来巨大的安全隐患。

新建大坝将集中于金沙江(长江上游)。计划兴建的梯级大坝的发电能力相当于三峡大坝总装机(2250万千瓦)的五倍;这些大坝不仅拦截河水,还将造成河道淤积,导致长三角出现严重的沉降,增加上海等大型城市的洪涝风险

其他大型梯级大坝都将集中于澜沧江(湄公河)和雅鲁藏布江等硕果仅存的无大坝国际河流;新的水坝一旦建成,就会截断这些河流,从而加剧中国与印度以及下游东南亚国家的紧张关系。

质疑

许多专家都对增加水电是否能够降低煤炭消耗提出了质疑。四川地质矿务局的地质学家、首席工程师樊肖(音译)认为,“水电永远无法取代煤电”。

发展“绿色”水电实际上加速了西南地区煤电站的建设,樊肖说道。

“由于河流流量的季节性变化会影响水力发电,一些地区已经建设了更多的煤电站来解决高峰时期的电能负荷问题。”

实例
表明,中国西南部地区每新建一座水电站,同时也会增加一座煤电站(通常作为应急发电使用)。

为保障旱季稳定的能源供应,贵州新建的火力发电能力甚至超过了水电;四川、广西、云南等省也是同样的情况。

浪费严重、效率低下

中国现有的水力发电装机容量十分惊人,但其在中国能源结构中的占比却相当低,这是因为中国的水力大坝的发电效率过低——其平均利用率只有31%,只是世界平均水平的三分之二。(利用率是指实际发电量与装机容量之比)。

此外,由于大部分新建水电站都分布于西南部偏远的山区,电力需要经历长途跋涉才能到达中国南部的制造业中心,这就意味着严重的线损。

路透社最近报道称,由于规划不周、电网基础设施落后,中国浪费的电能足以为英德两国提供一年的电力。

随着偏远地区水电的发展,各省政府为了尽量消化这些额外的电能而大力发展工业,从而进一步导致高耗电、高污染行业的疯长,邻近中国旅游胜地云南的丽江炼铝厂就是一个例子。

气候变化造成的极端天气意味着未来河流流量将变得不可预测,所以水力发电的可行性也将逐渐降低。2011年,云南出现了严重干旱,水力发电量下降一半,中国中部的1000多座水坝也被迫停止运行。

2050年水电发展路线图

美国学者、能源专家达林·麦基(Darrin Magee)认为,尽管财政、环境成本较高,但在未来低碳发展过程中水电依然发挥着不可或缺的作用。达林·麦基已与落基山研究所、劳伦斯伯克利国家实验室、中国政府智库“能源研究所”展开合作,共同探索可再生能源的未来潜力。

今年4月发布的《2050路线图》具有非常重要的意义。据该路线图预测, 2050年可再生能源发电将占中国发电总量的86%左右。能源研究所隶属于国家发展和改革委员会,这也是负责起草中国“十三五”规划中能源战略的实权部门。所以,能源研究所的观点在中国的政策制定中将发挥举足轻重的作用。

如果电网管理得当,水电完全可以取代煤电, 因为这些电站可以在几分钟内开启和关闭,从而提供基本荷载来应对天气异常带来的影响,麦基解释道。

尽管采取逐步推进的方式,但中国已经具备了必要的硬件设施。在建的三条超高压直流电路将以更加安全、节能的方式传输电能。这些新建的输电线路还能促进水电与天阳能、风能的融合。位于青藏高原的世界上最大的太阳能-水能混合发电站——龙羊峡发电站最近已经成功实现并网发电,预示着中国的可再生能源行业将进入新的时代。

中国要想用可再生能源和水力发电取代煤电,就需要通过智能电网建设来应对用电量的剧增,避免运行过多的煤电站。

中国国家电网公司计划在2020年之前全面建成统一的智能电网;如此一来,家庭用户和工厂将可以获知实时电价,用电效率将有所提高。

然而,要想实现这一目标还存在着一些较大的阻碍。中国没有实行可再生能源上网的管理条例,也没有对大坝分配电力的安排做出相关规定。

“目前最大的挑战是在电能分配和操作规定方面存在着较大的空白”,麦基指出。“目前,坝库只能采取快速放水的方式应对难以预测的峰值负荷,这就导致水库周围出现山体滑坡和水土流失,对下游也造成了不利影响”,麦基补充道。

中国的电网系统迫切需要进行重大整改。然而,这是一项非常艰巨的工作。自上世纪90年代开始,中央政府就试图打破电力行业的垄断现象,将电网公司的收益与电力销售分离,并迫使电网公司优先使用可再生能源,而非煤炭和它们自己的资产,但这些目标至今尚未完全实现。

高效低耗

从长远角度来讲,鼓励消费者、工厂、城市节约用电可以避免修建新的大坝。

例如,据“能源研究所” 最近的一篇研究估计,如果中国能够在2020之前用更为高效的LED照明取代白炽灯的话,每年节约的电量就相当于三峡大坝一年的发电量。

麦基在最近发表在《哥本哈根亚洲研究期刊》上的一篇论文中指出:中国政府已经逐渐意识到在产业部门大规模推广节能照明的巨大潜力。

这篇论文预测,提高产业部门水泵和排气扇的能效可以节约20%的能耗,相当于中国所有大坝2013年发电量的总和。降低水泵和排气扇的能耗具有非常重要的意义,因为它们目前的能耗占全球工业用电总量的50%

然而,要想提高能效依旧存在着一些困难。首先,谁来为能效升级所需的先期费用买单?有人认为应当允许企业将能效措施节省的电能卖回给电力市场。其次,中国能源和电力价格过于低廉,这意味着电力企业缺少必要的收益来投资于能效措施。

如果这意味着中国的电力供应商缺乏在价格、能效、环保等方面展开竞争的动力,那么中国本就浪费严重、管理混乱的电网系统中将出现更多耗资严重且对环境不利的水电项目。


翻译:Sherlock

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匿名 | Anonymous

Mekong/Lancang dams

It is erroneously stated that the Mekong/Lancang is free flowing in China. In fact several dams of great scale have already been erected of what is a planned six-dam cascade.

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匿名 | Anonymous

Misleading statement

Thanks for your interesting article. However, I feel there is a wrong statement in it.

"China could be losing enough hydroelectricity to power the UK and Germany for a year as a result of poor planning and weak grid infrastructure, Reuters recently reported. "

The ~1TWh "wasted' as mentioned by the Reuters article correspond to the additional amount of electricity China could produced if it fully "exploited hydropower" i.e. if it dammed all the rivers at their maximum potential, which is what you are precisely trying to avoid.

See the actual quote:

"If China fully exploited hydropower, total annual output should be around 2.2 trillion kWh, compared to about 1 trillion kWh now," Zhang Boting, deputy secretary-general of the China Hydropower Society, told Reuters.

The losses due to the grid infrastructure are actually much lower. These mentioned in the Reuters article (9.8 billion kWh in Sichuan) represent less than 5% of Sichuan's hydropower generation in 2014.

Best,

Hubert Thieriot