阿尔卑斯山区水电开发趋势调查

S.琼斯

高 峰 译自英刊《水力发电和坝工建设》2009年第 9期

阿尔卑斯山区曾经是欧洲现代水电生产的摇篮。这些水电站修建在长达 900km的弧形山脉里,从法国地中海岸一直延伸到奥地利东部,它们曾为欧洲的工业扩张输送所需的电力。受市场自由化和发展可再生能源的触动,如今整个欧洲对调峰电力和均衡能源的需求给阿尔卑斯山区水电开发注入了新的动力。在水力发电占年发电量(66000GW◦h)一半以上的瑞士,装机 660MW的 N.D.德朗斯地下抽水蓄能电站开始运转,奥地利也宣布了其雄心勃勃的扩大水电装机的计划。

地处阿尔卑斯山区的瓦莱(Valais)州拥有105座电站,每年生产水电10000GW◦h,占全国总发电量的 30%。瓦莱州政府第1次颁发特许经营水电许可证的时间可以追溯到1891年。在20世纪50～70年代第2次水电扩张时期,建成了几座标志性水电工程,如大迪克桑斯(Grand Dixence)坝、莫瓦桑(Mauvosion)坝、马特马克(Mattmark)坝和将成为 N.D.德朗斯工程一部分的2座埃莫松(Emosson)坝。瓦莱州近期建成的电站包括由瑞士公用事业公司和迪克桑斯公司修建于20世纪 90年代的克洛松(Cleuson)-迪克桑斯电站,它能够在 3min内负担起瑞士高压电网中相当于一座核电站的装机容量。装机1200MW的毕奥德隆(Bieudron)地下厂房装有世界上功率最大的冲击式水轮机,而其在2000年12月因一起事故而停机至今。

1 N.D.德朗斯工程

2008年 8月瑞士联邦环境部批准了兴建 N.D.德朗斯工程的6.5亿欧元(约合9.3亿美元)投资方案。位于瓦莱州的 N.D.德朗斯是一家合资企业,其中瑞士公用事业公司占54%,瑞士联邦铁路公司(SBB)占 36%,市政公用事业公司(FMW)占10%。瓦莱州供电公司于2009年 6月加入该财团,利用本州水法赋予的有利条件,公司有权在该州投资任何新的水电特许经营项目。

Atel(公用事业公司的前身)和 SBB在2006年夏首次申请工程许可时,估算的成本较低,为5亿欧元(约合6.95亿美元)。在接下来的18个月里,由于原材料和建设成本的上涨使得 SBB几乎要放弃该项目。2008年11月,当时的联合体伙伴达成了一项共识,即创建 N.D.德朗斯公司为建设和运营该工程的先决条件,在正式开工前就控制好建设成本。

计划电站从2015年起分阶段投产,最大年峰荷发电量1500GW◦h,足够满足 60万户家庭的需求。尽管该工程遭到当地居民团体的反对,从查特拉(Chatelard)穿越罗纳(Rhone)河谷的 380kV电网还是要赶在 N.D.德朗斯工程竣工之前进行现代化改造和扩建。

GMI集团公司签下了工程的施工合同。电站厂房将几乎全部建在地下岩洞中,位于两座水库即埃莫松水库(海拔1930m)和老埃莫松水库(海拔2205 m)之间,地处瓦莱州的边境城市芬豪特(Firhaut)。一条长5.6 km的廊道将通往位于下瓦莱州海拔为1700m的岩洞。

阿尔斯通赢得了这座新电站价值1.25亿欧元(约合1.74亿美元)的机电设备合同。在一个100m×40m的机房内安装 4台157 MW竖轴贯流式可逆水轮机和 4台170MVA竖轴异步电动/发电机组。可变速泵可在常规抽水工况下调节能量的消耗,该套设备集成了2项最新技术。电站运行效率可超过 80%。

2 供电安全

N.D.德朗斯电站将成为瑞士首座可变速抽水蓄能电站,它足以满足国家电网不断增长的峰荷供电需求,补偿其他可再生能源供电的不规则性。通过该工程和其他工程来扩大瑞士的抽水蓄能电力生产,将有助于在本国和欧洲电网中开发新的风能、太阳能和其他可再生能源。瓦莱州已经在科隆(Collonges)和马蒂尼(Martigny)建成了瑞士最大的风电场。Alpiq官方认为,供电安全不仅意味着要生产足够多的电力,而且要以具有竞争力的价格生产清洁电力。工程的主要投资方认为抽水蓄能电站对供电安全至关重要。它既有助于满足峰荷电力需求,又有利于提高电网的稳定性,并具有环境效益。

联邦能源部司长 W.史泰曼(Walter Steinmann)也肯定了瑞士丰富水能资源的新作用。他说道:几十年来,水电开发似乎已经到达了尽头,于是把重点转向了一次性投入不太大的电力生产形式,今日水电的复兴是受环保和补偿电力的需求驱动的,而这些需求可以从蓄水水库中得到满足。随着风电和光伏发电装机容量的增长,考虑到风电和光伏发电的波动性特点,抽水蓄能电站的调峰和补偿功能将会日益增强。

S.史泰曼认为 N.D.德朗斯工程为“瑞士水电复苏的象征和传统电力事业与公共交通部门合作的先驱。”SBB与 Alpiq共同组建的联合体确实是瑞士首例由用电大户直接投资水电开发的公司。工程将会改善铁路运行商电网和许多由它供电的私营铁路公司电网的供电安全。SBB公司早已面临峰荷压力,特别是很多机车同时投入使用的早晨。在今后20a内预计铁路运输峰荷电力需求将会激增 65%。开辟新铁路线和改善已有铁路线服务水平,到2015年铁路电力的需求就会大于目前的供给能力。在瑞士每10列火车中就有7列用的是水电,这个比例是世界最高的。SBB总裁 A.梅尔(Andreas Mayer)认为,为瑞士不断扩张的铁路运输业提供电力是 N.D.德朗斯工程间接环境效益的又一方面。

该工程的开发商强调,这一庞大工程对环境的影响微乎其微。电厂建于地下500m处,现有的埃莫松坝(高 45m)和老埃莫松坝(高180m)将继续使用。它们分别建于20世纪50年代和70年代。在未来 8 a的施工期内将产生超过150万 m3的固体渣料,其中20%用于混凝土的制备,其余的渣场将采用现代园林技术就地再自然化。

赢得当地支持和安抚强大的瑞士环境游说团体是工程能立即上马的关键。但是兴建抽水蓄能电站不是没有批评之声,瑞士能源基金会(SES)把抽水蓄能电站说成是消耗欧洲过剩的煤电和核电的“电力清洗工厂”,并指责说很多抽水蓄能电站用来抽水所耗费的电能比它们发出的电还要多。SES反对瑞士进一步扩大抽水蓄能,据 SES估计,规划和已建中的项目已经使抽水蓄能的装机容量从1700MW增加到 4600MW。

3 奥地利水电业

邻国奥地利也需要重新评估其水电业以应对日益增加的电力需求和令人担忧的能源安全问题。目前奥地利电力供应的10%依靠进口,而国内水力发电量的比重从1990年的56.7%下降到2008年的43.7%。2009年初,奥地利政府决定将实施由前任经济部长 M.巴特斯特茵(Martin Bartenstein)于2008年编制的“水电总体规划”。

2008年委托 Pöyry能源公司编写的这份规划报告称,奥地利到2020年能够增加7000GW◦h的水电产能(相当于全国发电量的12%),此举将结束电力依赖进口的现状。该规划的目标是在未来10a内使可再生能源发电量从41400GW◦h增加到55700GW◦h。

到2010年将有23亿欧元(约合 32亿美元)投入可再生能源发电,在下一个10a将会追加到133亿欧元(约合185亿美元)。尽管该总体规划以水电为主题,但是增加的电力供应量只有一半左右来自水电。将近50亿欧元(约合 69亿美元)将会直接投资于新的水力发电项目,同时有60亿欧元(约合 83亿美元)将用于奥地利电网的扩建和现代化改造,余下的将投资其他可再生能源。

现任经济部长 R.米特雷纳(Reinhold Mitterlehner)称,这项战略决策将给奥地利创造 95000个新的就业机会,这将使维也纳达到欧盟制定的宏伟目标,即在2020年以前可再生能源使用率达到 34%,比2005年可再生能源的市场占有率增长约50%。

有40个项目已经进入审批阶段,这些只占水电总体规划的一半。奥地利电力供应商联合体新任主席 W.安岑格鲁布尔(Wolfgang Anzengruber)认为,如果所有这些建议到2020年得以实现,那么水电和其他可再生能源能够取得超过 45%的市场份额。

安岑格鲁布尔指出,如果不进行大规模的水电投资,目前尚不清楚奥地利是否仍有希望满足《京都议定书》设定的目标。但是他也指出,除非政府愿意改革奥地利的水电项目审批制度,否则水电业不可能快速复苏。他敦促维也纳有关政府部门将审批权从州政府转交给联邦政府;要对涉及公众利益的争论给予更多的重视,这样有利于大型能源及其他基础设施项目决策;要加快审批程序,以前审批一个项目通常需要花 3 a时间。

这一呼吁得到 Andritz公司总裁兼首席执行官W.李特纳(Wolfgang Leitner)的赞同,他希望水电总体规划涉及加快审批程序的内容,他还指出,不断增长的电力需求,使得规划中的抽水蓄能电站显得尤为重要,对电网也将构成挑战。因此,需要前瞻性的思考,而不仅仅是改革电站建设审批制度。

蒂罗尔(Tirol)区域电力供应商 Tiwag组织的主席 B.沃诺佛(BrunoWallnöfer)也对政府有关未来水电发展的设想提出了质疑。蒂罗尔是奥地利水电腹地,维也纳政府宣称能从其高山和湖泊中挖掘出5300GW◦h的潜在水电容量。B.沃诺佛指出,该总体规划是不现实的,Tiwag组织不会趋之若鹜,任何超过1400GW◦h的计划都只能是幻想。这又归结到规划问题。Tiwag和 Verbund联合体不久前在奥地利因(Inn)河上的径流式水电站投资超过20亿欧元(约合美元28亿美元),但审批过程的拖延意味着完全打破了项目实施计划,也失去了资金保障。他声称,水电总体规划中的数据纯粹是基于地形条件的理论推断,而忽视了现实中体制上的时间延误和反对团体的游说活动等阻碍因素。

4 资金问题

对水电总体规划持怀疑态度的人指出,初期投资额已经缩水,以应对目前的金融危机和对预算债务的担忧,资金来源也不清楚。经济部长M.米特雷纳称,经济部将不直接支持水电行业的扩张,但 Verbund公司和其他区域性电力供应商的部分股权属于联邦政府或州政府部门。一项新的可再生能源补贴法律,自从2008年 9月起就等着欧盟批准通过,这种补贴对小水电工程来说是一项收入来源。

安岑格鲁布尔强调资金是现成的。仅 Verbund公司一家就投资25亿欧元(约合 35亿美元),可增加1300GW◦h水电产能。他指出,目前有26个水电项目正在筹备中,从可行性研究到翻新机器和建筑物再到整个电厂的现代化改造各个阶段,但是工期延误是无法承受的,而且会增加不必要的额外成本。Verbund公司正在扩大抽水蓄能电站的产能,正在实施的工程包括位于福拉尔贝格(Vorarlberg)装机容量为450MW的科普斯(Kops)二期电站和位于卡林西亚(Carinthia)装机容量为 430MW的赖瑟克(Reisseck)二期电站。到2011年12月,装机容量为 480MW的里贝格(Limberg)二期抽水蓄能电站将会使现有的卡普隆(Kaprun)电站的发电量翻一番还要多。

卡普隆电站的后续扩张计划受到萨尔茨堡(Salzburg)地区政府的威胁,原因是他们反对新建一个 380kV电网把电站与主要用电市场连接起来,他们坚持只有架设了 380kV至萨尔茨堡的输电线路,里贝格三期工程才能开工。而沃诺佛则认为奥地利明显缺乏一以贯之的国家能源战略。

在出面接受议会的一个委员会咨询之前,安岑格鲁布尔敦促政治家“拿出相当的勇气以实现这些变革”。业界愿意投资150亿欧元(约合208亿美元),以扩大产能。他指出,这是个机遇,其影响超过维也纳提出的一揽子反通货紧缩政策所带来的影响。