能源是人類文明的動力,能源的開發和利用水平標志著一個國家和民族的進步和文明。我們即將迎來新中國成立60周年,人民的生活質量比半個世紀前有了根本的改變。然而要全面走上現代化富裕型小康社會,我們前面的路還很長。而眾所周知,社會的穩定、和諧與發展離不開可持續的能源供應,離不開能源技術進步和科學管理。
開發水能是我國能源政策的必經之路
我國能源消費還處于很低的水平。根據2007年的統計,我國一次能源的人均消耗量僅為世界人均消費量的60%(未包含非商品能源),是美國人均耗能的17%,是OECD(經合組織)國家人均耗能的28.4%。
雖然我國無須追趕世界上高消費國家的耗能水平,但為建設節能型的小康社會,也還須提高能源的產量和能源利用效率。
我國能源資源的品種和儲量決定了能源的多元化結構。在常規化石能源中,煤炭資源占第一位,是我國當前能源的主力。我國的石油資源相對貧乏,儲采比只有13%左右。天然氣雖然有進一步探明的增長潛力,但需求和開采的增長速度更大。
不容忽視的是,所有化石能源都是不可再生的,消耗有盡頭;同時,化石能源在燃燒做功過程中不可避免地要排放溫室氣體和多種有害氣體,受到巨大的環境壓力。為了保護環境,也為了可持續發展,必須盡可能降低化石能源的消耗比重,努力開發利用可再生能源和新能源,這是我國能源政策的必經之路。
水能資源是技術上最成熟、經濟上合理的清潔能源,也是我國能源結構中重要的組成部分。水能資源是利用水的勢能發電而獲得的可直接使用的能源。首先,它完全是一個物理過程,不消耗一立方水,不污染一立方水,不釋放一公斤廢氣,也不排放一立方固體廢物。另外,地球的大氣環流、水循環不會停止,水資源的總量恒定,那么水能資源也是恒定的。因此,水力發電是無可非議的清潔的可再生能源。水力發電工程本質上是保護環境的優質能源工程,是我國減排的最有效措施。
地理特征和氣象特點恰恰決定了我國擁有較為豐富的水能資源。2008年水電發電量是全國總電量的16.4%,每年可替代3億噸煤炭的燃燒。而2003年的調查表明,我國水能資源在技術和經濟上都可開發的最低總量是4.08億千瓦,如果未來能全部得到開發利用,則相當于每年8.77億噸原煤的能量,所替代的化石能源的燃燒相當于每年減排CO2氣體21.83億噸。
充分利用水能資源,是中國能源策略的必然選擇。
我國的水能資源沒有開發過度
進入新世紀以來,我國的水電建設同我國的經濟發展一樣,出現了一個高速發展時期。1999年,全國水電裝機為7297萬千瓦;到2008年底,我國水電裝機已達到17162萬千瓦,9年新增發電裝機容量約1億千瓦。這是一個前所未有的發展速度。今天我們可以期望在2050年即完成技術和經濟可開發的4.08億千瓦。
此外,隨著我國技術和經濟實力的提升以及市場的需求,可開發的水能資源還有進一步增加的空間。如西藏及雅魯藏布江流域的水能資源,其理論蘊藏量為1.6億千瓦,而目前列為經濟可開發的僅為0.26億千瓦,主要是受輸出工程地形的限制,如果在輸電工程技術上有所突破,其水能資源同樣可以得到充分利用。
那么,我國的水能資源是不是開發過度了?這個問題經常在一些媒體或論文中出現,事實如何呢?
我國的水能利用程度還遠低于世界工業化國家。截至2008年年底,我國技術可開發水能資源利用率為26%,而美國為67.4%,法國為96.9%,加拿大為38.6%,日本為66.6%。有人認為我國水電已出現過度開發,這是不確切的。一個國家的水能利用水平是由該國能源資源的總體結構決定的,中國在常規的化石能源相對貧乏的情況下,充分利用水能資源是毋庸置疑的。
不存在水能資源開發過度的問題,而是開發不足,任重道遠。在電力系統中,水力發電出力僅占全國總出力的21.6%,優化電網結構也還須提高水電的比重,這對電網的節能和安全運行有重要意義。
有序開發,建設好水能工程
我國水能資源集中在西部,約占全國水能資源的70%~75%。水資源與復雜的地質構造結緣,所以在客觀上水電開發是一項艱難復雜的工程。而水電站為取得集中的落差又與水壩工程結緣,大于200米的超高壩的施工技術、復雜的基礎處理都將超越現有的紀錄。
此外,我國水電開發也面臨一些新的形勢:山區土地資源貧瘠,水庫淹沒損失、移民安置難度越來越大;山區生態環境脆弱,在保護中開發、在開發中保護的難度在增加;水電工程的公認度不足,社會積極性不高;電力體制改革不到位,水電電價沒有納入市場機制;西部電源點遠離負荷中心,遠距離輸電成本提高;經過新世紀頭10年的高速發展,水電項目的前期工作儲備不足,影響有序平穩的開發建設。
我們應該適應這一新的環境和條件,開創新思路,采取新對策。要科學、有序、健康地發展水電事業,必須做好以下工作。
一、加強前期工作,保持足量的前期工作儲備。
任何一個工程項目建設的全過程必然劃分三個階段:第一階段是項目決策過程。對于水電工程來講,百萬千瓦級以上的大電站一般需要10年左右的時間完成以下工作內容:流域規劃的復核,全面的地質調查、社會調查、生態環境調查,市場分析預測,規劃設計,地質勘探,設計方案,科學試驗,可行性和必要性論證,最終的決策審批程序。第二階段是工程和實施階段,第三階段是工程和運行經營階段。
沒有第一階段就不能進入第二階段。要堅決防止先開工再審批,出現邊設計、邊施工、邊勘探的“三邊”現象,堅決阻止“跑馬圈水”現象。建立清晰的項目決策程序,是保證水電資源有序開發的前提。
進入新世紀以來,全國的水電工程每年投產1000萬千瓦以上,把上世紀積存的前期工作儲備逐漸用完,已經出現前期工作周期過短、投入力量不足、設計質量下降、研究論證不到位、決策程序模糊等問題,造成工程建設走彎路,不能健康有序地建設,快速發展難以為繼,應引起高度的重視。
而且,前期工作階段是決策過程,有必要理順水電前期工作的管理體制,項目的決策是政府行為。
二、高度重視水庫移民工作。
我們要改變舊的思維模式,把水電開發與水庫移民區的經濟發展、提高庫區居民的生活質量結合起來,走“先移民后工程”的道路,認真作好移民規劃。根據庫區耕地資源的不同情況,把建設新的居民集鎮和外遷移民結合起來,把建設社會主義現代新農業和因地制宜發展產業結合起來,作出示范,普及推廣,得到移民和當地政府的認可。只有調動當地政府、移民公眾和開發企業三者的積極性,才能改善水電工程建設的社會環境。要改變給庫區移民“后扶持”的補償概念,轉變成自然資源經開發后形成的社會財富合理分配、有關群體共享的機制。
三、高度重視水能開發與生態環境的關系。
開發利用水能資源,從獲取能源的方式看是保護了環境、改善了生態。因為人類在自然界獲取能源,都要改變環境和生態,問題是向好的方向改變還是朝壞的方向改變,其衡量標準應是有利于人類的可持續發展。生態與環境處于運動著的狀態,沒有靜止不變的環境和永不變化的生態,人類本身就是在不停演變的自然規律中進化而來的。我們在開發利用水能資源的過程中也必須遵循自然規律,建設可持續發展的環境,保護和改善生態,保護生物多樣性,保護水質和大氣,保護植被,真正做到在保護中開發、在開發中保護。
四、高度重視地質構造、地震災害以及工程地質問題對水能資源開發的影響。
我國西南地區是地質構造復雜、板塊切割密集、地震活動頻繁的地區,也是我國水能資源最豐富的地區。2008年汶川地震中,紫坪鋪水壩離震中僅17公里,得益于合理的設計和優質的施工,經受住了遠高于設計抗震烈度的考驗(設計8度,實際達到10度),大壩安然無恙,其他中小型水電站雖然遭到很嚴重的損壞,但未出現次生災害。因此,水壩工程只要進行準確設計、優質施工,是可以在復雜地質構造的地區進行水能資源開發的。從流域規劃時就要避開和盡可能遠離板塊斷裂帶,絕對不能將壩址選在斷裂帶上。要做充分的地質勘測工作;選擇壩型時盡可能選擇抗震性能好的壩型,如堆石壩和各種類型的混凝土壩;設計中考慮足夠的抗震能力,數學和物理模型并舉,并作破壞性的試驗和復核;要把“不潰壩”作為絕對目標。
五、加強科學技術工作,增加技術儲備。
我國尚未開發的水能資源都集中在西南地區流域的上中游,壩高都達到世界頂級水平的200米~300米,不論國外和國內在技術上的儲備都是不夠的,缺乏從理論到實踐的經驗。只有加強科學研究,提高研究水平,培養更多的高壩技術人才,才能迎接挑戰性工程的建設。
六、提高水資源綜合調度的能力,才能充分利用水能資源。
形成了河流梯級水庫群,水資源的有效利用就有了調度和控制的手段。提高氣象水情預測技術,延長預見期和數值準確度,充分利用來水的自然規律,進行合理的調度,以滿足全流域的居民生活用水、城鎮供水、農業用水、防洪減災、能源利用發電用水、通航用水以及魚類生態環境用水等要求,實現最有效的利用。對每一條河流要建立信息數據網絡系統,從體制和機制上協調綜合調度能力,以達到充分利用水資源和水能資源的目標。
七、不斷提高工程管理效率。
堅持項目法人負責制的管理體制。進入工程實施階段,應通過競爭選擇優秀的項目法人,運用市場經濟的機制,在有限資源的條件下進行有效的工程管理。制定科學的工程計劃,建立科學的管理體系,把復雜而艱巨的水力發電工程建設組合成一個有機的整體;對重大的困難的工程技術問題敢于創新,準確決策,建立嚴密的質量保證體系,安全施工;在施工中保護環境,盡可能少破壞原有植被,即使破壞了也要及時修復;有效控制工程質量、工程進度、工程預算;每一個工程都做到安全穩定,保證高效運行,做到百年大計乃至千年大計,充分高效利用水能資源。
八、完善市場經濟的機制。
電力體制改革要到位,實行同網同價、同質同價,用市場確定上網電價,不要用虛假成本掩蓋真實成本,合理的電價有利于水能資源的有序開發。
(本文作者系中國工程院院士,我國著名的水利水電專家)