水电具有明显的低碳排放特性

中国水力发电工程学会

中国大坝协会

中国水利水电科学研究院

滔滔江水经三峡机组转化成电力，源源不断送往全国 摄影/微光

何谓绿色能源

绿色能源一般具有相对低碳排放特性、相对环境友好特性。

绿色能源又称清洁能源，可分为狭义和广义两种。

狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能等。它们具有低碳排放特性、环境友好特性、可持续利用特性等三个特征。

广义的绿色能源则包括：一是在能源的生产、消费过程中，利用现代技术，开发选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤（将煤通过化学反应转变成煤气或“煤”油，通过高新技术严密控制的燃烧转变成电力）和核能等。二是化害为利，同改善环境相结合，充分利用城市垃圾淤泥等废物，从中提取的能源。广义的绿色能源一般具有：相对低碳排放特性、相对环境友好特性。

水电的碳排放与化石能源的碳排放有根本区别

温室气体排放本身不是罪过，而是地球生态平衡所必需的正常的现象。

快速的、过量的释放埋藏于地下的化石能源，是地球温室气体排放问题的本质所在。

水电的可持续利用不存在问题。当前，社会各界对于水电绿色能源特性的怀疑，主要是质疑它的低碳排放和环境友好。因此，要阐释水电的绿色能源特性，也只需从低碳排放、环境友好两个方面进行。

英国著名杂志《Nature》（《自然》）2007年曾刊载一篇题为“水力发电：温室气体的元凶？”的文章。文中说：“水力发电站长期以来被视为清洁能源。但是科学家警告说，热带水库所释放的温室气体可能多于使用化石燃料的发电厂。”

尽管宣布水库是释放温室气体来源之一的人是颇具权威的专家，但是，我们仍不难发现，这些学者的研究方向存在一些问题。要知道温室气体排放本身决不是什么罪过，而是地球生态平衡所必需的正常现象。所有的动植物都是由碳水化合物构成，动物吸收氧气放出二氧化碳，植物在光合作用下将二氧化碳还原成氧气。这种二氧化碳与氧气之间的碳循环，是地球生态系统中生命现象的重要特征。每时每刻，地球上各种动、植物都在生长的过程中，进行着碳元素的吸收和排放。

在地球日常进行的碳循环中，森林的覆盖率会对空气中的二氧化碳浓度有较大影响。森林中的树木在生长过程中，通过光合作用，不仅将大量的二氧化碳转换为氧气，而且其树干、根系本身和周围的土壤中也会保持大量的有机碳。因此，森林的覆盖率对地球二氧化碳浓度有较大的影响。

然而，由于受到人类人口膨胀对土地需求的影响，想让全球森林覆盖率大幅度提高几乎是没有可能的。同时由于人类环保意识的提高和对森林作用的重视，虽然世界局部地区的森林覆盖率可能会有所减少，但是，总体变化的幅度也不会太大，目前尚不足以构成对整个世界碳循环的巨大威胁。

水电具有明显的低碳排放特性制图/田宗伟

三峡电力源源送出 摄影/微光

除此之外，各种动植物体本身都是碳元素的载体。在人类出现以前的远古时代，由于没有火的使用，所有动植物死亡之后的躯体最终都被埋藏于地下，形成了现在大量沉积在地壳中的煤炭和石油。经过数亿年的演变，地下沉积的碳元素（煤炭和石油）越来越多，而直接参与日常大气循环的碳元素变得越来越少。随着地球空气中的二氧化碳浓度逐渐减少，最后也就形成了近代适应我们人类生存的气候水平。

在人类的工业化之前，人们还没有能力大规模开采煤炭、石油。因此，人类活动对地球碳循环的影响是极其有限的。但是，当我们学会了开采利用煤炭、石油这些矿物化石能源之后，现代社会对能源的巨大需求，导致大量的化石能源被燃烧。燃烧不断产生出二氧化碳和其它温室气体，使得原来沉积在地下的碳元素，大量地被释放到空气中去。这必然会导致地球大气中的二氧化碳等温室气体含量急剧升高，带来强烈的温室效应，可能会产生温度增高、冰山融化、海水上涨、淹没大陆、气候环境变化异常等一系列可怕的后果。

最近美国《科学》杂志刊发的一篇研究报告也指出：如果人类将地球上所有的矿物资源耗尽，大气中二氧化碳的含量将增加到3亿年前古生代晚期时2000ppm的水平。科学研究证实：快速的、过量的释放了埋藏于地下的化石能源，就是地球温室气体排放问题的本质所在。为此，我们必须改变现在快速把几亿年以前就已经不参与碳循环的地下碳源（矿物能源）不断释放出来的趋势。目前，全世界公认的解决这种非正常的温室气体过量排放的办法，就是减少矿物能源的燃烧，除此之外似乎还没找到更好的解决途径。这也是全球需要制定和实施《京都议定书》的原因和目的。

没有必要过分担心水库的甲烷排放问题

水库淹没将释放甲烷气体的现象，就好像沼气发酵。

甲烷在自然界中长期保存的几率不大。

2008年，路透社《中国水电建设或许成为全球变暖的定时炸弹》的文章，引起了人们对水库温室气体排放问题的关注。的确，目前温室气体引起的全球变暖，是全人类所面的临最大难题，应该引起高度重视。然而，越是重要的问题，就越应该慎重对待。

关于水库淹没将释放甲烷气体的现象，就好像沼气发酵。但是，路透社的文章所说的“如果一个国家的水力发电能力增长一倍，其释放甲烷气体的量也将增加8%”的说法，绝对是不可能成立的。因为，甲烷气体并非只有水库才排放，每一个国家的水电在其所有的甲烷气体排放中的比重差距极大（例如，联合国粮农组织报告养牛业大量排放甲烷的问题），再加上每个水库温室气体的排放与水库所处的纬度（类似沼气制造中的温度作用）关系极为密切，因此，我们可以明确的肯定这种定量研究的结论，只能针对某些特别的国家或者地区，不可能具有普遍意义。

此外，关于甲烷的温室气体作用要比二氧化碳高出若干倍的警告，也不够全面。首先，至今我们还不能非常确切地解释温室气体产生的全部机理，对于温室气体造成的危害的认识不够全面。因为人类对地球空间的认识还有很大的局限性。我们还不能肯定某些实验条件下得到的结论，是否完全反映了地球大气的实际情况。再者，甲烷是一种可燃气体，在自然界中的状态极不稳定，燃烧后将会与氧气结合产生二氧化碳，甲烷在自然界中长期保存的几率不大。温室气体作用长期影响的因素，最终可以统一归纳为大气成分中的碳含量，并以考虑其中最为稳定的二氧化碳含量为主。所以，从宏观的层面上看，我们不必过分关注所排放温室气体的种类，以及其可能产生的全球温室气体效应的差别。

向家坝水电站大坝施工 摄影/陈业青

三峡地下电站施工现场 摄影/刘华

溪洛渡水电站大坝浇筑 摄影/陈涛

水库蓄水时的一次性碳释放与其长期效益相比，可以忽略不计

水库属于人工湿地，其本质与天然湿地没有什么差别。

一般情况下，人造湿地（水库）会比天然湿地造成的温室气体排放更小。

水电的温室气体排放高于火电的说法，更是一种逻辑上的错误。水库属于人工湿地，其本质与天然湿地没有什么差别。所有湿地都会有温室气体的排放，这是几万年来湿地参与地球生态系统碳循环的一部分。即使我们现在为了解决天然水资源的时空分布不均的矛盾（同时包括发电获取水能资源），需要有建造很多水库，但是，水库这种人造湿地的出现，相对由于近代人类的社会化活动造成的湿地面积缩小，并没有从总体上改变地球表面的湿地面积下降的趋势。

湿地是维持地球生态系统平衡的重要组成部分，素有地球之肾的美誉。湿地具有滋润养育动植物的重要作用，其功能既能够帮助湿地周围的植物把二氧化碳转化为氧气，也有可能会由于季节或水位的变化，把某些植物淹没在水中，产生一定的温室气体。类似南美的热带雨林遭遇洪水后被淹没在水中，释放出大量的温室气体的现象，在自然界中并不算少。相反，巴西的那种人造水库造成的热带雨林被淹没的情况反倒是极其罕见。因为，水库的淹没是人们有意识的行为，大多数情况下，人们都会在蓄水前尽可能的清理库区，减少未来水库水体中的杂质。因此在一般情况下，人造湿地（水库）会比天然湿地造成的温室气体排放更小。

关于水库会释放二氧化碳的问题，也是出于对生态学的误解。任何土地都会释放二氧化碳，只有有机质含量很低、微生物活动微弱的冰原、裸岩和荒漠的二氧化碳释放速度相对低些，因此单独强调二氧化碳释放速度是没有意义的，真正对生态环境产生影响的是二氧化碳的净释放速度。从这一点说，成熟的原始森林对控制全球变暖是无用的，因为成熟的森林生态系统光合作用与呼吸作用相等，二氧化碳的净吸收速度基本为零。

将水库和火电站释放二氧化碳等同起来，实际上是混淆了两种不同类型的碳释放。在森林区修建水库，由于淹没土地上每公顷森林中可能储存着的几百吨有机质，这些林木在水下慢慢腐烂，可能产生大量的二氧化碳，但这是可以通过清库避免的。即使水库有碳释放，但这种碳释放也是一次性的，和火电不同。因为质量守恒是化学的最基本原理，当被淹没植被腐烂殆尽后，水库就不会有二氧化碳净释放，水库即使有二氧化碳释放也只存在于蓄水的前期，这与火电厂只要工作就有大量的二氧化碳不断持续释放是不同的。

向家坝水电站施工 摄影/陈业青

“水库每千瓦小时电力所产生的温室效应与燃煤火电厂基本相等”缺少科学依据

大型水电站应该与小水电一样，享有清洁的可再生能源的地位。

水库和发电功率问题根本没有可比性。

几年前，曾有文章如《大坝经济学》（美国McCully, P.著，周红云等译，中国发展出版社出版）说：

“有机物在分解过程中大量消耗水体中的氧气，产生大量二氧化碳并排放到大气中，形成温室效应。巴西一座名叫土库鲁衣的水库建成后，对其6年的连续监测表明，在此期间该库共排放了945万吨二氧化碳和9万吨甲烷，其对温室效应产生的影响约相当于同等电力的燃煤电厂的60%；而另一座名叫巴尔比拉的水库在蓄水后的3年中，共排放了2375万吨二氧化碳和4万吨甲烷，其产生的温室效应影响比同等电力的燃煤电厂还要多出20%。加拿大一个淡水研究所对两个大型水库的研究表明，其中一座水库每千瓦小时电力所产生的温室效应方面影响，与一个燃煤火电厂基本相等。”

即使我们不考虑上述资料中实测数据的可信度。实际上，所谓水库和发电功率的问题根本就没有可比性。有的水库有几十亿的库容也可能没有装机，有的水电站几乎没有水库，比如葛洲坝水电站（装机270万千瓦）就是径流式电站。所以，要说“水库每千瓦小时”可能是一个从零到接近无穷大的变量，只能具体针对某一个特定水库才有意义。排放比较的结果也只适用于那个特定的水库和电站，离开了那个水库就没有意义了。这种比较的百分数根本说明不了什么问题。只有在水库很大，而水电站装机很小的时候，才可能会出现文章叙述的情况。如果仅仅根据这种极为少见的特例，就推论出“其产生的温室效应影响比同等电力的燃煤电厂还要多出20%”和“一座水库每千瓦小时电力所产生的温室效应方面影响，与一个燃煤火电厂基本相等”可以说完全是一种诡辩性的误导。

为了否定水电的清洁性，国内外很多媒体的宣传都大量的引用这段关于水电产生温室气体的叙述，可是所有引用者似乎都没注意到，就在这本书的同一章节里，作者指出“这个结论不能随意推广，因为不同的水库和发电站发电量之间没有一定的比例关系，其误差可能达到8万倍”。

这种水电的温室气体排放与一个燃煤火电厂基本相等的说法，有极大的杀伤力。它直接影响人们对大型水电是清洁能源的定义。上个世纪90年代，这种误导曾经迷惑了不少国家。甚至联合国的有关机构也曾多次争论过水电的清洁性问题。2002年世界可持续发展高峰会议之前，联合国可持续发展委员会也一直把大型水电与小水电区别对待。1997年，世界银行委托国际上著名的反坝组织“世界水坝委员会”对全球125座大型水坝进行调查。尽管有的调查案例确实反映出水库淹没前后温室气体的排放会有所增加，但是，调查承认，这与不同水库所处的地区和淹没前的清理工作有关。最后，该组织2000年提供的最终调查结论已经将大坝的这一“罪状”排除在外。

2002年在南非约翰类斯堡举行的联合国可持续发展委员会的高峰会议上，根据该调查报告和非洲国家的强烈要求，通过激烈的辩论，会议最终明确了大型水电站应该与小水电一样，享有清洁的可再生能源的地位。此后，在日本京都举行的《第三届世界水论坛》的部长级会议上，170多个国家的部长或代表团团长通过的“部长宣言”再一次明确：“水电（不仅是小水电，也包括大型水电）作为一种可再生、清洁能源的作用”。

水库排放的数量是有限的，根本不会出现排放量很大持续时间很长的情况，而且，实际排放会随着时间的推移逐渐递减为零。

另外，从定性分析来看，水库淹没产生二氧化碳的主要来源只是残留在水库中的有机物（按照要求，蓄水前都应该进行清理），这种情况即便在天然湿地中也会发生，其最高排放极限也不过是把所有有机碳水化合物中的碳元素，全部转化为二氧化碳。有些资料中强调热带地区的水库温室气体排放严重，还有些资料中又强调寒冷地区的水库温室气体排放将持续很长的时间。但是，把这两个结论结合到一起强加给水库就有问题了。实际上热带地区的水库由于气温高，植物分解腐化快，短时间内的排放量必然会加大。而寒冷地区的气温底，水库中的植物不易分解，所以，单位时间内的排放量较小，但是持续时间会很长。总之，可以肯定的说，水库排放的数量必定是有限的，根本不会出现排放量很大持续时间很长的情况，而且，实际排放会随着时间的推移逐渐递减为零。这与依靠不断的输入原料进行燃烧，产生大约煤炭数量2.5倍的二氧化碳的火电厂相比完全是两种不同性质的排放。两者之间根本不具可比性。比较的结论完全是一种用特定时间、特定环境的特例代替一般情况的欺骗性宣传。那么，这种水电排放高于火电的特例，在实际中的可能性到底有多大呢？全世界的情况我们不好下结论，但是从中国的情况看，根据中国水利部部长的报告，一例都没有。

自然状态下的碳排放量，不论其大小，都为地球生命系统所必需。只有那些把几亿年来沉积于地下的矿物化石能源过量燃烧的行为，才会打乱目前地球生态系统的碳循环，增加大气中的碳浓度，造成地球的温室效应。

任何探索温室气体排放的研究工作，都应该首先保证在大方向上正确。数万年以来的人类社会发展已经证明，地球的自然生态系统本身的正常碳循环是平衡的。自然状态下的碳排放量，不论其大小，都为地球生命系统所必需。只有那些把几亿年来沉积于地下的矿物化石能源过量燃烧的行为，才会打乱目前地球生态系统的碳循环，增加大气中的碳浓度，造成地球的温室效应。

工业化以来，全球水电的开发应用是减少世界温室气体排放的最大功臣。尽管目前一些发达国家的水电资源几乎开发殆尽，已经进入大规模发展风能、太阳能等新型可再生能源的阶段。各种媒体所宣传的可再生能源，也大都以风能、太阳能、生物质能为主。但是，事实上由于受到技术水平和能量密度的局限，水电仍然是当前最有效率、最起作用的可再生能源。在发电领域内，目前全球可以利用的其它所有形式的新型可再生能源量的总和，恐怕还与水电的作用相差一个数量级。这就是世界的现实，而且这种局面在短期内不可能被改变。因此，在一些发展中国家还有很多水能资源等待开发的情况下，某些不科学、不客观的水库温室气体评价，阻碍了水电的开发应用，不仅会误导公众，而且还将对全球的温室气体减排产生极为不利的负面影响。