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1.防洪減災保護人的生命權是第一位
我國是一個多災多難的國家,在自然災害中水災是造成的人類生命災害是首位的,其次旱災,強風暴臺風、地震和海嘯等。
如黃河是中華民族生存和發展的一個偉大搖籃,歷史上黃河又是一條多災多難的河流,多沙、懸河、善淤、善徙、善決。特別是下游,洪水決溢十分頻繁,“三年兩決口,百年一改道”,給兩岸人民帶來的苦難,一直是中華民族的“心腹之患”。
2.水利興利除害,保障工農業的發展與飲水安全
我國特殊的自然條件和水資源條件決定了農業生產很大程度上要依靠灌溉,水利工程保證著我國農業一直處于較高的增長,水利對支撐和保障糧食增產的作用更加突出,保證了國家糧食安全。
新中國成立60年來,水利建設取得了舉世矚目的偉大成就,水利基礎保障能力顯著增強,水利發展改革惠及億萬人民群眾。特別是改革開放30多年來,保障了國民經濟3倍于世界經濟平均增長率的高速增長。中國現在以占全球6%的淡水資源、9%的耕地,保障了占全球21%人口的溫飽和經濟發展。我國累計解決了2.72億農村人口的飲水困難,到2013年底,國家將全部解決農村飲水安全問題。
3.水力發電是最大的綠色可再生能源
3.1大力發展水能資源利用
在全球能源供應短缺與國內能源危機的背景下,水電開發顯得尤為重要。水電是可再生能源,水電開發在國民經濟和社會發展中具有重要的地位和作用,世界上絕大多數國家都是優先發展水電。
我國是世界水能資源最為豐富的國家,目前經濟開發利用率僅為26%。水電開發現狀和能源結構以及能源需求,大力發展水電既是我國能源戰略的必然選擇,也是我國可持續發展的必然要求。
國家發改委副主任、國家能源局局長張國寶日前在國務院新聞辦公室召開的新聞會上說,新中國成立60年來,我國能源領域取得了令世界矚目的成就,一次能源生產總量從1949年的2334萬噸標準煤,增長到2008年的26億噸標準煤,增長110倍,我國已經成為世界上第一大能源生產國。目前我國能源自給率保持在90%以上,保障了國家能源安全。此外,我國能源結構不斷優化。從1952年到2008年,煤炭在能源消費總量中所占比重從95%下降到68.7%。水電、核電、風電和天然氣等優質能源比重提高了11.7個百分點。全國水電裝機達到1.72億千瓦,位居世界第一。
我們不僅保證了自己的煤炭需求,而且還對外提供出口,包括焦炭,年最多出口超過9000萬噸,我們也是世界上出口數量最多的國家。
國家已經制定了新的能源發展政策。國家能源發展政策明確了優先開發水電是今后電力發展的方向。我們在進行水力資源規劃中,以科學發展觀為指導,逐步有序的來開發我國的水力資源。在水力資源開發中還要解決移民問題、環保問題等等。
3.2水力發電已經成為當今人類社會文明的重要組成部分
幾乎所有的水利樞紐工程包括防洪為主的水庫都兼有水力發電。
水能利用在古代中國和古文明國家中以簡單機械應用水流能量舂米、磨粉或提水灌溉等可追溯到兩千年前,水力發電是20世紀人類社會文明和科學技術發展提高的標志之一。我國水庫的建設也從初期防止洪澇災害到水能開發利用兼民生水利的發展過程。同時,以水力電力為主的大壩同時肩負著流域防洪水量調配等多項功能。如黃河干流的龍羊峽、劉家峽在防凌減淤,調水調沙特別是水量調度等方面發揮了巨大作用,而小浪底水庫以防洪防凌減淤為主的,在調水調沙和水量調度等方面發揮了巨大作用,特別是防止黃河斷流是其新功能。
世界各國都把開發水電作為能源發展的優先領域,全球有55個國家50%以上的電力由水電提供,其中24個國家這一比重超過90%。目前,發達國家水能資源已基本開發完畢,美國、日本、英國等國家水電開發程度都超過80%。許多發展中國家大力開發水能資源,如巴西水電開發在電力建設中的比重一直保持在80%以上。
實際上,發達國家的水電開發的步子也只是變緩了。中國大壩委員會提供的最新材料表明:目前世界上有165個國家已明確將繼續發展水電,其中70個國家在建總裝機為101GW,110個國家規劃建設338GW。
低碳發展是社會進步的表現,也是人類社會文明的要求,水電等綠色能源能夠起到極大的作用。在能源危機、氣候危機的大背景下,我國的工業化必須走出一條低能源消耗、低溫室氣體排放的新型工業化道路。這個新型工業化的核心就是低碳化,即“低碳工業化”。發展低碳經濟,必須大力發展低碳技術、低碳產業、調整能源結構和經濟結構,發展替代能源,改變生產方式和生活方式。因此,走低碳工業化道路是我國發展低碳經濟的核心。
3.3水電是目前第一大清潔能源
水電的突出特點就是再生與清潔,水電的綠色能源地位再次成為共識。
可再生能源目前的定義是可重復再生、永續利用的一次能源,包括太陽能、水能、生物質能、風能、地熱能、潮汐能、波浪能等。
水電實際上是在可再生能源、清潔能源中最現實、最成熟的能源,而且也是最豐富的能源。
水電是目前第一大清潔能源,提供了全世界1/5的電力。與其他能源相比,水電具有循環可再生、長期成本低、綜合效益大等優勢,對改善能源結構,減排溫室氣體,保護生態環境,保障能源安全和促進經濟社會可持續發展具有十分重要的戰略意義。
水電不僅是綠色能源,而且是開發和利用其它綠色能源的保障。開發無污染可再生的綠色能源,不僅可以節省不可再生的化石燃料,減少二氧化碳為主的溫室氣體排放,減少硫化物排放引起的酸雨,而且還能為子孫后代留下寶貴的有機化工原料。水電不僅是綠色能源,而且是開發其他綠色能源的有效支撐和前提條件。開發綠色能源促進環境保護必須從大力發展水電開始。早興建一年就早得利一年,并少損失一年的再生自然資源。
我國能源結構煤炭在能源消費總量中所占比重近70%,煤炭的污染問題非常嚴重。燃燒就會有大量的CO2和SO2產生,產生區域性的環境問題首先是酸雨問題。
電力中,水電占比重只有20%左右,火電占比達77%以上,“高碳”占絕對的統治地位。據計算,每燃燒一噸煤炭會產生4.12噸的二氧化碳氣體,比石油和天然氣每噸多30%和70%,而據估算,未來20年中國能源部門電力投資將達1.8萬億美元。火電的大規模發展對環境的威脅,不可忽視。
水電的突出特點就是再生與清潔:只要地球運轉太陽不熄滅,水能就能年年重生。水電不排放廢氣、廢渣、廢水,不排放二氧化碳。在國際權威性會議或論壇上,不論是1992年里約日內盧各國首腦會議通過的可持續發展全球行動計劃(21世紀議程),或是2002年約翰內斯堡峰會上關于可持續發展的文件,或是2003年京都全球水論壇上,都明確地把水電列入可再生能源之列。不僅如此,水電實際上是目前人類唯一能夠大規模商業化開發利用的可再生清潔能源。當然我們應該不遺余力地研究發展太陽能、風能、地熱等其它可再生清潔能源,但在可見的時期內其成本較高,數量有限,而中國恰恰擁有舉世無雙的水能資源,不考慮利用,就難以理解了。
水能資源既是一項潔凈的、可再生的能源,它還兼有相當于開采煤炭、石油的一次能源建設和相當于修建火電站的二次能源建設的雙重功能。這些都決定了水能開發在我國能源建設中的重要地位。
三峽電站作為世界上最大的水電站,被世界著名科普雜志《科學美國人》列入“世界十大可再生能源工程”。
3.4水能利用程度還遠低于世界工業化國家,水能資源利用率僅為26%
水電開發率:指流域已開發利用的水能資源量占水能資源技術可開發量的比例。有時,也用已開發利用量與理論蘊藏量或經濟開發量的比例。
國家能源局我國可再生能源戰略定位已確定:2020年前后,可再生能源占到能源消費的15%左右,戰略定位是替代能源。2050年前后,可再生能源占到能源消費的40%左右,戰略定位是主導能源。
現在發達國家達到水能資源開發程度為80%。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%,挪威95%以上。
隨著世界能源需求增長和全球氣候變化,世界各國都把開發水電作為能源發展的優先領域。目前水力發電滿足了全世界約20%的電力需求,有55個國家一半以上的電力由水電提供,其中24個國家這一比重超過90%。
全國水能資源理論蘊藏量為6.89億千瓦,全國技術可開發裝機容量5.42億千瓦,經濟可開發裝機4.02億千瓦,我國技術可開發水能資源利用率為26%,僅占蘊藏量20%,即是我國技術可開發水能資源利用率達到64%,開發量也僅占蘊藏量一半。實際發電量受年度與季節大氣水循環更新水資源量的影響,不能完全滿負荷運轉,主要是我國能夠多年調節的大型水庫還很有限,梯級開發還未形成,大型水庫必須服從于防洪、供水與水量調度,要求“電調”服從“水調”。
在電力系統中,水力發電出力僅占全國總出力的20%,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。
3.5水電能源被稱為“永不衰竭”的能源
從水電能源來看,水是“蓄之不盡用之不竭”,水資源是天然可再生資源。
大氣循環在太陽能和地球表面熱能的作用下,地球上的水不斷被蒸發成為水蒸氣,進入大氣。水蒸氣遇冷又凝聚成水滴,在重力的作用下,以降水的形式落到地面,這個周而復始的過程,稱為水循環。這里需要說明的是由于地球表面71%是海洋,這說明海洋的水量蒸發只有少量的進入陸地,維持著大陸上的淡水資源,而這些水量又被通過河川徑流回到海洋,陸地建立的水庫大壩攔蓄的僅是少部分水量。
中國水資源補給來源主要為季風大氣降水,比如臺風是一個典型的海陸水循環的氣象現象,臺風輸送大量的海洋水汽,帶來大量降水及暴雨災害到陸地。
由于水力發電是一種物理現象,是利用“水往低處流”自然現象把具有較大落差的水的勢能,通過水輪發電機機械轉化為電能,完全不浪費水資源。太陽、地球存在,就會有水的循環,因此,水電是取之不盡的可再生能源。
水力資源如果不加以利用,就會白白地浪費掉。“萬里江河滾滾流,流的都是煤和油”說的就是這個意思。水是其它替代能源,因此“水變煤”,“水變油”,“水變氣”通過水庫大壩實現了。
水能與煤、石油、天然氣為常規能源,而又是包括地熱能、太陽能和風能等屬于不經過轉換就可直接加以利用一次能源;水能與太陽能、風能、潮汐能夠從自然界不斷得到補充的、可以不斷循環利用的能源稱為可再生能源;正是由于水能在眾多能源中唯一同時具備了以上三個特點,水能被稱為“永不衰竭”的優質能源。
水電是集太陽能、風能為一體的綜合體。水能與其它常規能源不同,不受其原料價格的飛漲的制約,不必受到化石能源枯竭的影響;也不受其它一次能源與可再生能源技術制約和利用成本高的影響。
我國豐滿水電站已經70多年了,還在運行。最近,雖然有可能會重建,但是這并不影響其可持續的應用。國外的一些老水電站目前已經超過了百年,很多還在安全的運行之中。像美國的胡佛和中國的三峽這樣的水利水電工程,如果社會需要肯定將無限期的運行下去。通過一定維護修理,水電工程的長期運行完全是可以辦到的。潘家錚院士認為:從原則上來講,三峽大壩也有使用年限,但三峽大壩不能按一般工程來考慮,在1000年內,大壩是不會有問題的。
4.水力發電清潔能源與環境防污保護的一致具有社會公益性
4.1水能資源利用是我國履行溫室氣體減排承諾的重要保措施
水利水電專家張博庭在《科學時報》發表了“水能資源是我國履行溫室氣體減排承諾的重要保障”分析了:溫室氣體要求要降低化石能源的比重,我國資源稟賦決定替代化石能源的主力只能是水電制約以及水電開發的阻力。2009年9月22日,中國國家主席在聯合國氣候變化峰會上鄭重的表示,中國將進一步把應對氣候變化納入經濟社會發展規劃,并繼續采取強有力的措施。他特別提出,大力發展可再生能源和核能,爭取到2020年非化石能源占一次能源消費比重達到15%左右。中國政府的這一莊嚴的承諾,將會極大的推進全球的溫室氣體減排進程,并立刻獲得了國際社會的廣泛贊揚。主席之所以敢于這樣向全世界莊嚴的承諾,就是因為我國還有著豐富的水電資源等待開發,水電將是我們履行溫室氣體減排承諾的最重要保障。
4.2水能資源是替代或減少化石能源的常規能源
水能是其它替代能源,因此“水變煤”,“水變油”,“水變氣”通過水庫大壩變成了現實。
水電站不消耗一立方水,也不排放一立方廢氣二氧化碳,更不排放污水和固體廢物。水電生產根本就沒有原材料的消耗問題,水電真正的材料消耗強度,僅僅體現在初期的基本建設上。一旦完成建設,就相當于不再需要消耗任何材料。水電的這種可再生能源的生產,是最典型的循環經濟特征。
三峽水電站年發電量相當于每年減排二氧化碳氣體1億至1.2億噸,并減排二氧化硫、一氧化碳等有害氣體。三峽水力發電廠總裝機容量2250萬千瓦(一期工程1820萬千瓦已建成投產),多年平均年發電量為900億千瓦時,這一能量相當于每年5000萬噸原煤的燃燒,也相當于2500萬噸原油的能量。
在近兩年石油價格飛漲的形勢下,全世界特別是發達國家都加強了對石油尋求替代能源的研究,途徑多樣,主要是太陽能、風力發電、氫能等。氫能當然有重大的發展前途,但在工業技術上付諸實踐還難以實現,其大規模應用也還在一定遙遠的階段以后;太陽能和風能我國在20世紀50~60年代也已努力研制實驗甚至生產應用,有相當業績,但是核心技術缺失,我國僅僅是能夠生產輔助產品只能處于“組裝”階段。即使大規模的開發,由于電網的負荷與運行安全受到影響,這是由于屬于間歇性能源,只有智能電網的開發和建設才有可能更多的發展。
現階段太陽能發電的成本是煤電水電的5-10倍,一些地區風能發電價格高于煤電水電;作為二次能源的氫能,目前離利用風能、太陽能等清潔能源提取的商業化目標還很遠;以大量消耗糧食和油料作物為代價的生物燃料開發,一定程度上引發了糧食、肉類、食用油價格的上漲。從世界范圍看,預計到2030年太陽能發電也只達到世界電力供應的10%,而全球已探明的石油、天然氣和煤炭儲量將分別在今后40、60和100年左右耗盡。
太陽能和風能成本高,上網價格居高不下,太陽能電池又是需要消耗其它能源生產,還達不到清潔生產。
風能、太陽能因其隨機性、間歇性、不穩定性,除了給電網一定電量以外,實際上給電網帶來的負面影響是非常大的。而水能具有最好的調節性,是多多益善,它的機組啟動、停機比火電機組還來的快,所以它是最優質的電能,不要光從數量上考慮,還要從電網的安全,從供電的穩定和電能的質量等方面來統籌考慮。水能在可再生能源中是挑大梁的,因為風能、光伏的發展至少在可預見的20年、30年內和水電相比還是一個零頭。
大容量電力儲存還是世界難題,還有漫長的路要走。
4.3水電是最符合綠色GDP的產業之一
中國水力發電工程學會在中國科協第十一屆年會第八分會場“三峽工程社會生態環境效應研討會”上,發表該學會最近組織的“綠色水電能源特性”專項課題研究成果表明,水電是最符合綠色GDP的產業之一。
綠色GDP是指綠色生產總值,它是對GDP指標的一種調整,是扣除經濟活動中投入的環境成本后的國內生產總值。不僅應該包括環境污染和破壞造成的影響,也應該包括提供清潔能源和保護環境、改善生態以后增加的綠色效益。
中國科學院可持續發展戰略研究組推出的5大“綠色”標準,是一個可以參照的綠色評價標準:原材料消耗強度、能源消耗強度、水資源消耗強度、環境污染排放強度和社會勞動生產率等。如果用我國可持續發展戰略研究組提出的5大“綠色”標準來衡量,水電完全符合綠色性質。用這個標準來衡量,水電生產完全符合綠色GDP標準。
4.4河流生態健康與防洪等是水庫社會公益性最直接的體現
要解決水資源短缺,最有力的措施之一就是必須建設一批大型蓄水水庫,增加各流域蓄水能力,提高汛期的蓄洪能力和豐枯年份的調蓄能力,從而增加可利用水資源的總量。從這種意義上看,大壩、水電建設,不僅是開發能源資源,也是防洪減災和維持河流生態健康的公益性工程。
1999年10月25日總庫容126.5億m3的黃河小浪底水利樞紐下閘蓄水,2000年實現了自1991年以來黃河首次全年不斷流。水利工程小浪底水利樞紐建成蓄水為黃河下游保障不斷流提供了強大的保障措施。
“圣人出黃河清”,黃河水的清濁,是自然現象,在黃河中下游,河水也有短時間變清的時候,古代將“黃河清”作為圣人出大力宣揚,“黃河清”被視為會給人們帶來幸福的祥瑞,期盼“河清”,不過是一種希望擺脫現實煩惱的精神寄托;水庫的建立使部分河段變清成了可能。
小浪底水文站是小浪底水庫的出庫站,自小浪底蓄水后庫區泥沙沉積形成了一庫清水,發電下泄水量也是清水,含沙量很小,于是小浪底水文站自建站以來改變了測驗方式,一年中10多月不再實測含沙量輸沙量。
我國最大的水利樞紐也是世界最大水力發電裝機的三峽工程,總裝機容量達2250萬千瓦的三峽工程,年發電量將達到1000億千瓦時,興建使長江中下游的防洪能力顯著增強,江漢平原和洞庭湖地區1500萬人民和2300萬畝耕地將免受洪水威脅。蓄水到175米水位,標志著三峽工程已達到其設計防洪能力。即使發生千年一遇的長江洪水,三峽工程配合荊江分蓄洪工程使用,可保證長江中下游不會發生毀滅性的災難。
除防洪、發電外,三峽工程還具有航運和供水等多方面的效益。在這些效益中,防洪、航運和供水等屬于社會公益性功能;而發電則屬于經濟性功能,是其經濟效益的主要來源。2009年正式驗收,考慮未來電價調整仍取較低上網價千瓦時0.3元,6年就可收回本金,到2050年直接效益相當于又建設6座三峽大壩;如果按1:8所產生的產值,那將是非常巨大的,相應減少的煤炭消耗更是驚人。
水利工程管理單位根據其所承擔的任務,分為純公益性、準公益性和經營性三類。純公益性水利工程管理單位,是指承擔防洪、排澇等水利工程管理運行維護任務的水利工程管理單位;準公益性水利工程管理單位,是指既承擔防洪、排澇等公益性管理運行維護任務,又有工程供水、水力發電等經濟經營性功能的水利工程管理單位;經營性水利工程管理單位,是指承擔工程供水、水力發電等水利工程管理運行維護任務的水利工程管理單位。
由于我國水庫的綜合利用所承擔的任務都有公益性的任務,特別是汛期更不用說了。水利公益性項目大多數是為社會提供公共產品,即主要提供非盈利的為社會大眾所需的項目,如防洪、排澇、水土保持等工程:也可能會包括一些盈利部分。我國水庫工程都是國家為主建設的,水力發電站的收益相當部分負擔維護工程保障其公益性功能的良性運轉。
5.思考與建議
5.1我國防洪安全有了根本性的提高,但大的水害災難不能掉以輕心
我國防洪安全有了根本性的提高,但大的水害災難不能掉以輕心,我國仍然是水旱災害頻繁的國家,防洪安全隨著經濟發展國力必將會大大增強,但是要認識到人類還很難完全控制和防御,要樹立“與狼共舞”長期性,特別是氣候變暖后極端天氣出現很有可能,坦然面對重大災害,把預防與抗災結合,減少生命財產的重大損失。始終以“如履薄冰,戒慎恐懼”的態度,做到未雨綢繆、有備無患,確保防洪安全,為全面建設小康社會提供防洪安全保障。
經濟的發展一方面一旦遭受洪澇災害會受到更多的損失,另一方面隨現代科學技術的進步,比如氣象預報跟蹤強風暴與短期預報及通訊的快捷,水文測驗預報提供了技術支撐,防洪水庫的大量建設為中下游地區防洪提供強大的根本性保障。
5.2建立水利基金,發行水利債券,保障水利電力的有序高速發展
我國水電價格確定原則仍是“保本微利”,即根據投資額的多少算出來的,以致目前水電上網電價比火電大約平均低0.1元/千瓦時,如此低廉的價格將支撐我國經濟更快更快的發展,這明顯不符合國家提倡的節能減排,發展可再生能源的精神。水電火電同價有利于推進節能減排,也有利于水電開發。
水電火電同價將進入試點階段,不影響整體電價波動提高水力電價0.1元,其中利益分配是值得探討的。建議20%給發電企業,80%建立水利基金,以解決移民的問題、環境問題,還可以作為水利水電開發基金,由于巨大的收益預期與返還能力,在此信譽下發行水利債券融資,保障水利建設更快更好的發展。
5.3為了理順九龍治水的局面建議恢復水利部門的水利水電的環境評價管理
原水利電力部一直從事水利水電的環境評價技術標準的制定與審查批復,建議恢復水利部這方面的職能,因為水利部是國務院水行政主管部門,行使著全國各流域綜合規劃與水利水電規劃的編制和實施,包括流域中的水利水電的建設與布局,以及將來的聯合調度,因此,理順職能,水利水電的環境評價技術回歸水利部,更有利于水利健康快速發展。
同時也改變了不同部門治水管水的痼疾。當然,水利水電工程的環境監理與監測仍由環保部門負責。
5.4建立流域水庫聯合調度系統保障防洪、水調或水沙調控體系與電力調度系統
以流域單元的水庫聯合調度系統的建設,使全國大型水利工程成為一個調度整體,優化防洪抗旱、水量調度或水沙調控體系,建立與完善電力調度系統,優化電調與水調發揮最佳的協調關系。
5.5本文主要探討水利工程的社會公益性,也是很有局限性的
氣候變化是當今國際社會普遍關注的全球性問題,如何應對全球氣候變化及其對水資源管理的影響,并實現各國經濟社會的可持續發展,是人類面臨的共同任務。氣候變化直接影響水資源總量、極端水文事件、水生態環境、水資源供需矛盾等。
本文主要探討水利工程的社會公益性,鑒于作者的水平,以及發展狀況和技術能力的約束,只能從現在的角度來認識水利工程,局限性不言而喻的,其對人類的永恒利益與社會公益性的認識遠遠不夠的。
認識自然、了解自然、尊重自然,掌握自然規律,因勢利導的利用大自然的規律。我們有理由相信隨著人類開發利用自然資源的能力和改造征服自然能力的增強,尊重、保護、合理利用自然,人與自然和諧相處,人與河流和諧共存,必將創造美好光輝燦爛的人類文明。
摘要:水庫大壩等水利樞紐工程、水力發電、跨流域調水工程等除了產生直接的經濟效益外主要體現是巨大的社會效益,水利是農業發展的命脈,水電“永不衰竭”的清潔能源是綠色經濟發展的血液,也是國民經濟和社會發展的重要基礎。水利工程首要是防洪減災保護生命安全,開發水力發電是履行溫室氣體減排承諾的最重要措施,農田灌溉、城市生活與工業用水及飲水安全、黃金航道、河流生態健康、維持可持續發展與修復環境的南水北調、同時也形成良好生態環境與優美風景區。總之,水利工程體系與人類生活密不可分,現在與將來一定為社會發展與進步做出不可或缺的貢獻,有助于中華民族走向復興,無法估量的社會公益性是第一位的也將是永恒的。
關鍵詞水利工程;防洪減災;水力發電;綠色可再生能源;公益性工程