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水电在可持续发展中的作用(二)

八、水电的可持续发展

就可持续发展而言,水电在以下方面具有巨大潜力:

--改善经济现状;

--保护生态系统;

--促进社会的平等公正。

成功的规划、建设和运行的水电项目能够为取得可持续发展这三个主要内容做出重大贡献。然而,每个独立的水电项目将不必对所有三个方面同等兼顾,因为项目有利和不利的影响是随站址而特定的。

(一)改善经济现状

水电是充满活力、高效、需要长期投资的项目,其运行寿命一般可达50到100年甚至更长时间。他们不可以进行批量生产。每一个电站有其独特的站址特点。这就使得其规划和建设费用较高,而且前期工作耗时较长。然而,从长远来看,却没有比水电更低廉的电力技术。一旦用于项目建设的贷款得到回收,年运行及维护费用仅占收益的1%。

建立在一个多世纪建设运行经验上的水电是一种成熟而先进的技术。正如第七章所述,它为电力系统提供了独特的服务。随着正确维护和改造,大坝及水库较长的使用寿命和自我恢复能力使其成为促进地方发展的长久基础设施的一部分。在提供可靠电力的过程中,成为促进经济和社会福利的工业发展的支柱部分。

在项目建设和维护的过程中,水电充分利用当地的设备和群众的技能。总的来说,它利用了大约80%的当地资源,与发展中国家不得不进口矿石燃料的火电站相比,后者大约只利用了20%的当地资源。通过采用较为简单的技术,水电项目适合发展中国家自我管理的能力,同时,一旦大量的早期投资回收以后,就不必向发达国家支付昂贵费用和资源了。

而且,水电项目能够持续对水进行重复利用。事实上,多数大坝和水库有着多种不同的功能,如通过灌溉为粮食提供生产用水、渔业用水,为了保证河道两岸居民的饮用水而进行河流的流量调节,以及在防洪中发挥重要作用。水库也能改善通航条件。在很多情况下,能够通过出售电力取得的收入为其它水的用途提供必要的财政支持。

水电也帮助许多国家实现了能源自给,因为水电开发了国内资源,避免了由于从国外进口能源资源及专有技术而产生的贸易逆差,促进了自给能力。

(二)保护生态系统

水电是利用水力发电而产生的能源,水流经水轮机时并没有改变其固有的特性。只要有降雨和河流,就能进行水力发电而不会耗尽自然资源。

大坝是人类对水文环境的一个重要干预。通过宏观和微观的手段,在广大的时空范围内,改变了生态系统所适应的环境。水生态系统对大坝的反应是多重的、多样的以及复杂的,不仅源于大坝的结构及运行方式,而且涉及到当地的泥沙输送,气候及生物群体。而且从建成之日起,大坝产生的影响可能是一个长期的过程。

环境保护在水电产业中并不是一个新的观念。许多年来,工程技术人员、环境学家和生态学家已经逐步认识到大坝是如何影响河流的生态环境,并决定如何最有效地防止或纠正所产生的负面影响。这些努力的结果便是出台了一系列广泛的防止和杜绝措施。将对生态环境的考虑融入大型水坝的规划和运行中的做法或多或少已经成为当今的标准实践,虽然总不能完全成功,但是,这些防止和补救措施已经减少了对环境的负面影响。再者,电力生产的所有方法都将给环境带来一些负面影响,于是,当考虑到水电的环境后果时,就有必要将它和其他电力生产项目导致的环境影响作一比较。

矿石燃料发电给生态系统造成了巨大的威胁,因为它释放出大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘、汞等。除了造成全球变暖,对环境造成的其他负面影响中,这些污染物的沉积将导致土壤及淡水酸化。在许多发展中国家,水电是唯一能大规模替代煤的资源,因为它不会释放氮氧化合物、硫氧化合物、粉尘、汞等,并且产生的极少的二氧化碳将不会影响生物圈。水电为世界提供了19%的电力需求,主要补偿了矿石燃料的火力发电。大量减少了温室废气的排放,相当于世界上所有轿车尾气排放量的总和。

为了减少对生态系统的负面影响,任何水电项目都必须进行精心规划和实施,并充分注意防止和改善影响的效率。从最初的规划阶段,通过谨慎选择站址,采用一种严密的防止和减少对环境产生负面影响的方法,是非常关键的。同时,尽最大努力来弥补自然栖息地,特别是脆弱物种的损失,也是很重要的。

并不是所有的大坝造成的环境影响都是负面的。水库的建设也经常使一些生物群体受益。一旦一个水库建成并达到稳定状态,其随后的动态行为通常(虽然不是经常)犹如一个自然形成的湖。因此,水库将使那些适合在静水中而不是在流水中生存的水生物受益。在干旱气候地区,水库将提供长期的水资源而使许多物种受益匪浅。例如,水库能够为候鸟提供栖息地。在南非,水库的出现大大增加了长期水源,并对水禽的分布和数量产生了重要的影响,其中包括一些国家级保护品种,如红背鹅。在英格兰和威尔士,有500多座水库。这些水库为鸟类及其他的水生物提供了栖息地,同时,由于大面积的湿地干涸,它们显得尤其重要。这些水库对野生物保护的重要性通过174座被指定为“特别科学兴趣点”(莫尔和德瑞维尔,1989年)得到体现。

(三)促进社会的平等公正

水电对于改善社会的公正性具有巨大潜力,只要项目的开发和管理是按照促进下列平等公正关系的方式进行:

--当前和未来人类之间;

--当地和区域的社区之间;

--脆弱社会群体和整个社会之间;

--国家之间。

水电项目真正地促进了当代和未来几代人之间的公正合理关系,因为他们:

--采用一种可再生的清洁能源,这有助于稳定因为燃烧矿石燃料引起全球变暖而恶化的气候状况,因而为后代留下一个更加洁净的世界;

--不会耗尽自然资源,矿石燃料,而留给后代所利用;

--形成了长久的、维护费用低廉的电力资源遗产,并通过一代代地传下去,因为水电项目的建设成本通常能够在当前建设的一代人期间收回。

为了保证一代代人之间的平等公正,开发水电时,对稀有的自然和人类遗产进行保护也是很重要的。已经有好几个案例,例如在魁北克北岸的圣因特-马格利特-3项目中,水电开发之前的地质研究导致了人类历史和古生活方式的发现。同样,通过栖息地保护和补救措施,受威胁的脆弱物种的生存状况也得到了改善。例如,对圣因特-马格利特-3项目的批准过程中开展的环境研究加强了对一些重要资源的了解,如麋鹿、鲑鱼以及北半球森林,改善了管理实践。

与矿石燃料对环境和人类健康造成深入而长期的影响不同,水电不仅给当地造成重大影响,而且在未来10年、50年或100年内带来大量的收益。

根据实施条件,水电项目也能大大利于当代社会不同群体之间、个人之间的平等公正性。

水电项目将成为促进当地和区域社区之间的平等公正的手段

--通过建立在相关利益者协商和探讨基础上的参与途径进行开发时;

--通过社会和经济开发机构进行开发时;

--充分利用当地人力资源和自然资源进行开发和运行时;

--水电开发以促进当地和区域的其他派生产品发展时;

--水电开发利于受影响群众参与减少影响、促进和补偿措施的设计和实施;

--进行水电开发使资金流向当地和地区群众,例如,电站收入相应比例的税收支付给当地和地区机构(如当地议会/部落和政府),或者用于为环境和经济发展建立信托资金,或者用于特定的经济规划(如农村电气化建设),或使当地机构在电站中拥有平等的份额。

水是支持地球上所有生命形式的重要资源。遗憾的是,水在季节或地区上分布不均。世界上一些地区容易干旱,使得水成为一种稀有而珍贵的商品,然而其它一些地方常降暴雨,造成洪水和生命财产的损失。纵观世界历史,大坝和水库已经成功用于对维持人类文明的水资源进行采集、储存和管理。水电也经常地支持其他用水途径,如干旱地区的灌溉、防洪和饮水供应,因此成为促进公平分享这一共同资源的手段。

水电项目也将作为促进脆弱社会群体和整个社会之间平等公正性的手段,当水电:

--重视和扶持常常被忽视的群体(如加拿大,1975年开发戈兰德水电时签订了杰姆斯湾和北魁北克协议,这改善了所有相关的当地社区的生活水平),并通过建立在相关利益者协商和探讨基础上的参与途径进行开发,有利于注重脆弱群体的发展前景;

--包括重新安置和改造计划,负责对项目实施中移民或当地社区受到的其他重大负面影响进行管理;

--签订利益共享协议,保证受影响人们的生活在项目完成后比以前过得更好;

水电项目能够促进国家之间的公正平等,当它们:

--避免了产生酸雨或者大气污染形式的影响。一些不良的影响仅仅局限于流域的开发部分,并且通常可以避免或者得到弥补;

--有利于减缓由于全球变暖和大量焚烧矿石燃料造成的气候变化,气候变化对人类广泛而潜在的影响将特别殃及到一些临海的发展中国家,如一些岛国(吐瓦鲁、马绍尔、马尔代夫、吉里巴斯)以及孟加拉国;

--在满足发展中国家能源需求中发挥重要的作用,并成为淡水管理和粮食供应的手段,这有助于扶贫和平衡发达国家和发展中国家之间的差距。

避免跨地区损害的责任也暗示着在几个国家共有的流域内进行可持续的水电开发必须在一个共同遵守的水管理政策下进行规划和执行,以便防止由于利用公共资源而产生政治冲突。显然,只要水电项目按照利于环境、对社会负责以及经济可行的方式进行开发和运行,他们便能在取得可持续能源、资源和地区发展中发挥重要的作用。表14归纳了水电项目的主要优点和缺点。

      表14:水电项目的优点和缺点

优点

缺点

经济方面

运行和维护费用低

前期投资大

运行寿命长(50-100年甚至更长)

依赖于降水

能满足负荷的需求变化(带水库的水电站)

一些情况下,水库库容将随泥沙沉积而减少

提供稳定可靠的服务

要求长期规划

包括已得到证明的技术

要求长期协议

刺激和促进地区发展

要求多项领域的参与

提供最高的能源效率(偿付率和转换过程)

经常需要国外承包商和资金

产生收入支持其他用水途径

 

创造就业机会

 

节约燃料

 

通过开发国有资源,实现能源自给

 

优化其他发电方案的电力供应(火电及间断的可再生能源)

 

社会方面

使水资源能留作它用

可能产生移民安置问题

通常具有防洪作用

可能限制通航

可能改善航运条件

将改变当地的土地利用方式

通常将促进娱乐设施的发展

需要检查水生疾病的可能性

加强当地的交通和资源利用(道路、坡道和桥梁)

要求对竞争用水进行管理

为大量利用当地人力进行建设和运行提供机会

必须解决对人们生活的影响

改善生活条件

 

维持生存条件(淡水和粮食供应)

 

环境方面

不会产生大气污染物并极少产生温室气体排放

淹没生物栖息地

改善空气质量

改变水文条件

不会产生污水

改变水生物栖息环境

避免了耗尽不可再生的燃料资源(即煤、气、油)

必须对水质进行监督和管理

经常造成新的更具繁殖力的淡水生态系统

必须监控和管理食物链中甲基铅的暂时进入

由于研究结果,促进了对珍贵物种的了解并改善了管理

需要监控和管理物种的活动和数量

有助于延缓气候变化

阻碍了鱼类的迁徙和繁殖

用于电力生产,既不消耗又不污染水资源

需要对泥沙沉积和交通进行监控和管理

作为处于能源行业和水行业之间交叉的独特位置,水电更好地交叉融合了土地利用、水管理和能源政策等行业。同时,它对于大力推进附件A-I、ii、iii中阐述的国际发展目标具有很大潜力。

(四)水电项目创造附加值的例子

下面取自世界各地的例子阐述了水电项目在平衡可持续发展中的环境、社会和经济等重要方面是如何产生特别价值的。

1.形成特别科学兴趣点—英国苏格兰的阿堪罗特

水电能在高敏感地区运行。这儿举出的例子是位于苏格兰容量为108MW的Conon电站的阿堪罗特部分,此电站1956年投入运行。这个地区被定为特别科学兴趣点。阿堪罗特沼泽处于项目的前面部分,此地区的水位由一个水坝控制。沼泽部分的水位由超声波变频器进行监控,以便使苏格兰和南部能源组织能对一些水禽和野禽在5-6月份的栖息地进行准确地掌握。

2.一个当地水电项目运行长达75年多--瑞士的查缪拉

查缪拉项目位于瑞士的格瑞森郡,1927年建成,起初是向当地的村庄供电。现在由一个名为“瑞提亚”的公用事业单位来运行,进行联网供电。安装在厂房里的混流式水轮机在75年后仍在运行。

3.最大化电力输出--新西兰的马拉波里电站

位于新西兰的马拉波里项目已经被认为是非常利于环境的。建成于1971年,成为了电力系统的主要组成部分。2002年子午线能源公司建造了一条长达10公里的尾水渠。这条新建的尾水渠使电站的输出大大提高。

4.热闹的游乐场—美国的胡弗大坝和密德湖

美国的胡弗大坝和密德湖每年接待1200万游客。密德湖用以向位于亚利桑纳州、内华达州以及加利福尼亚州的城市、乡镇和印第安人居住区的1800万人口供水。而且,它还是美国4000平方公里以及墨西哥2000平方公里农田的灌溉水源,同时电站每年的发电量达40亿度。

5.在水库区开发建设一个自然公园—委内瑞拉的马卡圭

委内瑞拉的马卡圭项目形成卡罗尼河开发的最低部分。这些梯级开发电站每年平均提供62亿度的电力,占全国所有电力生产的四分之三。随着梯级开发的持续,电力输出逐步增加。马卡圭地区已经发展成为一个游乐公园,每年接待游客30万左右。

6.保护区建立新的生物栖息湿地—日本的Miyagase

位于日本东京附近的Miyagase项目属于多功能开发类型。水库提供防洪、供水及水质服务,同时提供少量电力。水库区内,一些区域已经受到保护从而建立起新的生物栖息湿地。上图所示为Higashizawa生物群落生境;对这些地区已经进行了深入的研究,已经证明其支持了大量的物种生存。

7.自然和水力发电和谐共存--加拿大和美国的尼亚加拉瀑布

这个闻名的地方表明,可以利用水利资源进行发电,而不会对这个每年吸引着1300多万世界各地游客并给当地产生巨大收入的壮丽自然景观带来任何减损。得益于平衡所有用水的设计精巧的技术方案,这种协调共存才成为了可能。美加双方水电项目使用等量的水资源(插入图片为位于安大略的亚当贝克先生发电站)。当游客能够进行游览的时间段,瀑布的水量得到了补充。

8.开发成一个重要的水库养殖场--中国水口

位于中国福建省的水口项目于1987—1997年建成。项目提供航运和水电服务;电站发电量为49.5亿度,为华东地区最大。电站影响到大约84,000人,移民安置费用达2.4亿美元。项目包括中国第一次开展的一个多年评估。这项研究记录了受影响社区人均收入的增加,远远高于全省平均水平。随着当地群众从税收激励措施和廉价的电力供应中获益,许多新的企业得以很快建立。插图显示了水口水库的渔业活动。

(五)成功的大型水电项目

东南安那托利亚项目(GAP)作为将土耳其最贫穷地区的水利资源开发(在幼发拉底河与底格里斯河系上建造22个蓄水大坝和19个发电站)与人类的全面发展相结合的方式,已经得以构想并实施。此项目系统地解决并纠正了通常与大型水电大坝和水库项目有关的典型弱点。可持续发展(社会的、空间的、环境的和经济的)、所有利益相关者的参与、不同部门间的协调和融合成为一种新的方式。受GAP地区开发署的协调,旨在通过实施特殊规划和项目以获取以下目标,以消除物理/空间上的发展和以人为本的发展之间的差距:

--基本社会服务(教育、健康、居住条件);

--性别平等;

--城市管理;

--参与灌溉管理;

--农业拓展;

--环境保护;

--机构和社区能力建设;

--公众授权。

哈伦平原上的早期灌溉确实产生了效果。无地农民的比例从40%降至大约23%,共用种植土地的农户比例从27%增加到了57%。人们迁出此地的比例从70%下降到了12%,并且在一些地方开始出现居民的迁入。尽管存在着困难和挑战,初步的效果验证了它是推动水利工程进步的一种途径,也是取得社会变革的一种手段。

(六)成功的小型水电项目

尼泊尔85%的人口居住在农村地区。虽然城市的电气化率超过了80%,但全国仅为13%。农村电气化率的低下给微小水电项目的发展提供了空间。尼泊尔国家电力局(NEA)准备的电力预测报告显示:到2020年全国30%的家庭将与电网连接。尼泊尔的农村电气化建设,在南方低洼地区即特雷地区将通过国家电网的延伸,该地区2005年的居住人口将占到全国的40%。在交通不便的山区,将通过建设孤立运行的电网来实现电气化。

尼泊尔拥有可利用的水电资源约为80,000MW。在资源利用和国家电气化的最佳策略上,政治和专家的观点分成两大阵营。一方支持大力开发大型水电站,以向印度进行电力出口,附带进行国家电网电气化。另一方争论说,水电政策的根本焦点应该放在微水电的开发上。微水电在技术上的成本要求相对较低,能够依靠本国的生产技术,非常适合向孤立的山村地区人口供电。

尼泊尔75个地区中的63个具有水电开发潜力。自二十世纪七十年代以来,在国际非政府组织的支持下,尼泊尔已经成功地建立起一个产业部门,对容量为300kW以下的微型水电机组,除发电机以外的所有部件进行生产和安装。通过不同的技术和财政计划,政府支持了微水电的开发。在尼泊尔,预计经济上可行的微水电的开发潜力大约为42MW。孤立运行电站的开发成本在每千瓦US$1,200至US$1,600之间(按1993的美元汇率折算)

(亚太地区小水电研究培训中心林凝翻译,程夏蕾校核。刊登于《小水电》2003年第4期)
来源:《小水电》编辑部编辑供稿

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