生态绿色小水电发展现状及建议

金连根,方 兵,2,宋 毅

(1.浙江同济科技职业学院,浙江 杭州 311231；2.浙江大学电气工程学院,浙江 杭州 310027)

1 问题的提出

所谓生态绿色小水电,就是兼顾水电开发和环境保护,实现生态文明和人水和谐的小水电。我国能源结构长期以煤为主,特别在电力中,煤电占83.17%以上,据统计[1-2],2012年全球所燃烧的70万亿t标准煤中,我国占了36万亿t,由此带来了二氧化碳、二氧化硫和悬浮颗粒物的大量排放,使大气温室效应加剧、雾霾天气增加、大气环境污染日益加重。

与煤炭、石油和核能等发电方式相比,水力发电不排放温室气体和颗粒物,被认为是清洁、绿色可再生能源。

然而长期以来,针对水力发电是否绿色环保的问题,不同国家和组织存在不同的认识和争议[3-4]。中国环境与发展国际合作委员会在2010年会专题报告中称,中国“流域大型水利工程过热,河口生态环境负面效应凸显”；中国科学院院士苏纪兰等25位中外科学家,在会上提交了《中国海洋可持续发展的生态环境问题与政策研究》专题报告,报告指出,“中国大型水利水电工程数量高居世界第一,世界坝高15m以上的大型水库50%以上在中国,绝大多数分布在长江和黄河流域。大型水利水电工程导致河流入海径流和泥沙锐减,例如,曾经是世界第一泥沙大河的黄河入海泥沙减少了87%,长江减少了67%”,报告还称,流域入海物质通量变化导致河口三角洲侵蚀后退,土地与滨海湿地资源减少,河口生态环境发生重大改变。因此,水利发电工程对生态环境的影响问题已经引起了人们的重视。除了大型水利发电工程外,中国小水电发展惊人,截止到2010年,中国小水电站数量已达到45000多座。如此数目众多的小水电对生态环境的影响到底如何,目前关于这方面的研究还较少。

本文将对小水电在国内外的发展现状进行综述和分析,在此基础上探讨小水电对生态环境的影响,并进一步对生态绿色小水电的发展提出建议。

2 国内外小水电发展现状

2.1 国 内

小水电指装机容量在25MW及以下的水力发电站和以小水电为主的地方小电网。我国有着丰富的、分布极为广泛的小水电资源[5-8],可开发量为1.28亿kW,截止2009年底已开发55120MW,开发率为43%,年发电量1600多亿kW·h,居世界之首。在建规模达2000万kW,约占世界小水电开发量的40%以上、整个水电比重的30%以上、全国电力工业比重的6%～7%、可再生能源发电中的97%,占将近1/3的乡村、1/4的人口在使用小水电电能。通过开发小水电,全国1/2的地域、1/3的县市、3亿多人口用上了电,农村水电地区的户通电率达到99.16%,基本解决了山区农村的用电问题,对带动当地农村经济社会发展、改善当地农民生产生活条件、促进节能减排等多方面发挥了重要作用。虽然我国能源资源绝对数量较大,但由于人口基数大,国民人均能源资源占有量仅为世界平均水平的1/2。2005年2月,我国颁布了 《可再生能源法》,鼓励开发包括小水电资源在内的可再生能源,至此,小水电站的建设在全国范围内掀起高潮。

2.2 发达国家

发达国家小水电开发虽有百年历史[9-11],但到20世纪70年代几乎完全停止,目前发展很少。

以欧洲为例,截止到1999年,欧洲26个国家共建设17400座小水电,总装机容量约为1230万kW,其中45%为60a前建的,68%为40a前建的。近30a兴建的小水电总计不过370万kW,即每年增加约12万kW,年增长率不到2%。计划到2015年发展到1570万kW,15a仍只增长约340万kW,年增长率仍不到3%。实际上欧洲拥有丰富的小水电资源,排除经济和环境制约,根据现有技术条件,欧洲每年应能新增小水电292万kW。但是,受新兴绿色可再生能源(太阳能、风能等)技术发展的影响,小水电装机容量及发电量在整个电力工业中的比例在1997年分别为1.75%、1.54%,到了2001年已分别降为1.68%、1.47%；小水电在水电发电量及可再生能源发电量中的比例也从1997年的11.85%和10.55%降为2001年的10.80%和9.02%。

3 小水电对生态环境的影响分析

3.1 国 内

近年来,我国小水电发展加快了步伐。但在大规模、高速度发展的进程中,造成河流无序开发,生态保护、环境影响的问题日益突出,由小水电开发引起的环境、生态问题屡见不鲜[12-16]。例如,2011年被媒体披露的在生态敏感区湖北神农架建设100座小水电站致堵河、南河、香溪河、沿渡河4大流域断流事件 (见图1、2)；同年甘肃舟曲还发生在特大泥石流灾害1a后,舟曲所在的整个白龙江流域水电站项目已经超过1000座的情况下,1a审批立项水电站68家,致使白龙江几近干涸,有近10km的河道完全断流、河床裸露的报道。类似的事件还在陕西岚河、福建九龙江、四川岷江发生,在这些流域几乎都在上演相同的一幕：某些河段水电站几乎首尾相接。

图1 神农架电站分布示意图

图2 神农架电站图

目前我国不少流域已经发生的小水电过快、过度开发带来的显见的环境、生态问题,主要表现为：

(1)河水锐减：部分河段枯水期脱流断水；

(2)生态多样性影响：水电站的兴建及河段片段化,破坏了水生生物赖以生存的水文条件,使得某些物种减少乃至灭绝；

(3)水质影响：由于建坝蓄水,上游水体流动速度减缓,水体更新周期变长,降低河流水体的自净能力,出现水体富营养化现象；

(4)地质灾害：水电站建造施工引起的地表土壤扰动及电站运行形成的减水河段会破坏周围植被,造成水土流失,严重的还会导致泥石流等地质灾害；

(5)施工弃渣：因水电站建筑施工、开挖山体、隧洞会产生大量的废渣,施工中乱堆弃渣、乱修临时设施也很常见,有的还淤塞河道,影响行洪安全,破坏景观；

(6)移民安置不当造成新的生态破坏：由于小水电工程移民人数少,移民问题得不到重视,很多小水电没有编制移民生活和生产安置规划,造成新的生态破坏。

鉴于目前小水电开发带来的环境、生态问题,有关专家、学者主要把目光集中在问题的外观表现上,而对小水电对河流生态系统的影响机理进行系统研究较少,提出有效的治理措施较少。

3.2 发达国家

小水电在发达国家的发展也并非一帆风顺,同样也经历了建设—生态破坏、环境污染—治理的过程[17-20]。例如,世界上单位面积水电产量最高的国家之一—瑞士,20世纪60年代初的水电开发使得瑞士许多河流的生态完整性被显著破坏,自然状态的河流系统已几乎荡然无存。Oliver Paish等学者[17-18]针对小水电开发带来的负面影响从水文特性、河流系统连续性、河流形态和地貌、景观、生物群落等方面进行系统研究；ANA AL MODO等[19]研究了西班牙Hoz Seca河上小水电对水文特性的影响规律；JOSE M.SANTOS VAR等[20]研究了葡萄牙中部和南部18座小水电对鱼群生物多样性的影响机理。在学者系统研究基础上,才逐渐形成了适合本国的绿色水电发展政策,其中最具代表性的就是瑞士的绿色水电认证方法、美国的低影响认证。

4 对我国生态绿色小水电发展的建议

4.1 建立和完善绿色小水电认证

为了降低小水电工程的不利生态影响,瑞士和美国分别建立了绿色水电认证和低影响水电认证制度,国际水电协会(International Hydropower Association,IHA)发布了《水电可持续性评估规范(Hydropower Sustainability Assessment Protocol)》,从环境、经济、社会等方面进行水电开发可持续性的评估。2012年中国水利水电科学研究院和国际小水电中心等有关专家,对浙江省5座小型水电站工程按照“绿色小水电评价指标体系”开展了现场评价,标志着我国“绿色水电”评价试点工作正式启动。“绿色小水电评价指标体系”主要从环境、社会、经济、管理4个指标层面进行评价,包含河流最小生态流量满足率、河流月水质变化度、林草覆盖率、节能减排效率、河流生物影响度、迹地修复度、弃渣点处理度、农村公共服务投入率、农民受惠程度、社会贡献度、日常管理完善程度、应急管理完善程度12项指标[21]。“绿色水电”在我国尚处于课题研究阶段,但对于实行“绿色水电认证”的担忧和讨论一直此起彼伏,各有各的说法。瑞士、美国和IHA的绿色认证都是经历了一个研究、制定和完善的过程,我国在小水电的生态环境影响方面应进行深入的研究,从而制定真正适合我国国情的绿色小水电认证。

4.2 促进小水电技术革新

我国是 “小水电大国”,但远不是 “小水电强国”,特别是小水电科技研究方面。当前已运行的小型水电站使用的转轮有相当一部分是20世纪80年代的研究成果,有些甚至是五六十年代的产品,电站存在水工建筑物破损严重、轮发电机组老化严重、电气主设备陈旧落后等问题,设备带病运行会危及设备及人身安全,急需改造[21]。而发达国家在小水电新技术、新材料、新设备的研究与应用上已经远远走在我们的前面,例如新技术方面,挪威已经拥有比较成熟的气垫式调压室技术以保护电站周围植被；新材料方面,日本使用胶凝砾石技术筑坝以追求施工零弃料；新设备方面,GE水电公司 “无油润滑的转桨式转轮”以减少小水电机组油污染等。相比较而言,促进我国小水电技术革新已刻不容缓。

4.3 有序开发生态绿色小水电

我国的小水电在带动农村经济发展、改善农民生活水平、促进节能减排等方面发挥了重要作用。虽然我国是电能生产大国,但是人均电能消费只有世界人均电能1/2,电能缺口较大。我国的小水电资源主要分布在电能短缺的中西部地区和少数民族地区,这些地区小水电可开发量占全国小水电总量的62.7%,但开发率仅为32%,远落后于发达国家。因此,在不破坏生态环境的科学原则指导下,应鼓励有序开发生态绿色小水电。

4.4 加强政府对小水电项目审批、监管职能

随着国家制定的 “谁建、谁管、谁有、谁用” 等鼓励小水电发展优惠政策的出台,激起了前所未有的小水电开发热潮,小水电重建设、轻管理现象严重。当前,小水电实行股份制开发,多元化投资办电,股东只要有资金,就可以通过有关部门立项、批复并开工建设,资产属股东所有,水行政主管部门无法进行干预,不能行使有效的管理,造成无立项、无设计、无验收、无管理的 “四无”水电站增多的混乱局面。由于投资主体多元化,许多承包经营或私营电站大量涌现,而小水电企业大多缺乏长远眼光,只注重眼前利益,不考虑生态环保效益,违反流域开发规划,对开发应用先进技术也缺乏热情。一些小水电项目建设环评缺失、开发环保监管缺位,少数查到的环保违法行为大多是罚款了事,环保违法成本低,因此环保违法现象比较普遍,使得小水电在建成完工的那一天就已经失去清洁可再生绿色能源的属性。因此我国不仅需要进一步制定、完善相关法律、标准,还要通过法律、标准的严格执行,行驶政府的监管职能。

4.5 全方位提高发电、输电、用电效率

电能是各国经济和社会发展的动力,现今社会,无论是发达国家,还是发展中国家,无一例外地都面临着能源紧缺的局势,而我国更是面临能源和环境的双重压力。据国家能源局发布数据显示,2011年7月全国用电量为4349亿kW·h,同比增长11.8%,多地区面临能源短缺的局面。要缓解当前的窘境,除了进一步开拓生态绿色可再生能源外,在现有条件下改善电能质量,减少发电、输电和用电环节的浪费也不失为一个好方法。发电环节上,就小水电来说,我国不重视小水电设计、研究,发电效率低下已是不争的事实。输电环节上,由于我国电网结构落后,网架薄弱,电网运行管理落后粗放,线损率高达8.7%,而德国仅为4.6%。用电环节上,一方面我国是全球人均能源保有量最低的国家之一,人均能源消耗量仅为世界平均水平的1/2,作为能源供应的主要形式电力,我国人均用电量仅为世界平均用电量的1/3左右,另一方面,我国又是电能浪费全球罕见的国家之一。

因此,敦促工业企业开发和研制节能新设备、新工艺和新技术,减少各类附加损耗,提高设备运行效率,建立并严格执行科学、合理、有效的用电方法和管理制度,对于发展生态绿色小水电、节电降耗、改善环境具有举足轻重的作用。

5 结 语

我国的小水电在带动农村经济发展、改善农民生活水平、促进节能减排等方面发挥了重要作用。与煤炭、石油和核能等发电方式相比,大大减轻了大气污染,被公认为是清洁、绿色可再生资源。但同时也存在局部过度开发、发展过快所带来的环境、生态问题。为此,针对目前我国小水电的发展与生态环境影响之间的矛盾,提出了以上建议,希冀得到有关部门的重视,使其真正成为生态绿色小水电。

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