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1.防洪减灾保护人的生命权是第一位
我国是一个多灾多难的国家,在自然灾害中水灾是造成的人类生命灾害是首位的,其次旱灾,强风暴台风、地震和海啸等。
如黄河是中华民族生存和发展的一个伟大摇篮,历史上黄河又是一条多灾多难的河流,多沙、悬河、善淤、善徙、善决。特别是下游,洪水决溢十分频繁,“三年两决口,百年一改道”,给两岸人民带来的苦难,一直是中华民族的“心腹之患”。
2.水利兴利除害,保障工农业的发展与饮水安全
我国特殊的自然条件和水资源条件决定了农业生产很大程度上要依靠灌溉,水利工程保证着我国农业一直处于较高的增长,水利对支撑和保障粮食增产的作用更加突出,保证了国家粮食安全。
新中国成立60年来,水利建设取得了举世瞩目的伟大成就,水利基础保障能力显着增强,水利发展改革惠及亿万人民群众。特别是改革开放30多年来,保障了国民经济3倍于世界经济平均增长率的高速增长。中国现在以占全球6%的淡水资源、9%的耕地,保障了占全球21%人口的温饱和经济发展。我国累计解决了2.72亿农村人口的饮水困难,到2013年底,国家将全部解决农村饮水安全问题。
3.水力发电是最大的绿色可再生能源
3.1大力发展水能资源利用
在全球能源供应短缺与国内能源危机的背景下,水电开发显得尤为重要。水电是可再生能源,水电开发在国民经济和社会发展中具有重要的地位和作用,世界上绝大多数国家都是优先发展水电。
我国是世界水能资源最为丰富的国家,目前经济开发利用率仅为26%。水电开发现状和能源结构以及能源需求,大力发展水电既是我国能源战略的必然选择,也是我国可持续发展的必然要求。
国家发改委副主任、国家能源局局长张国宝日前在国务院新闻办公室召开的新闻会上说,新中国成立60年来,我国能源领域取得了令世界瞩目的成就,一次能源生产总量从1949年的2334万吨标准煤,增长到2008年的26亿吨标准煤,增长110倍,我国已经成为世界上第一大能源生产国。目前我国能源自给率保持在90%以上,保障了国家能源安全。此外,我国能源结构不断优化。从1952年到2008年,煤炭在能源消费总量中所占比重从95%下降到68.7%。水电、核电、风电和天然气等优质能源比重提高了11.7个百分点。全国水电装机达到1.72亿千瓦,位居世界第一。
我们不仅保证了自己的煤炭需求,而且还对外提供出口,包括焦炭,年最多出口超过9000万吨,我们也是世界上出口数量最多的国家。
国家已经制定了新的能源发展政策。国家能源发展政策明确了优先开发水电是今后电力发展的方向。我们在进行水力资源规划中,以科学发展观为指导,逐步有序的来开发我国的水力资源。在水力资源开发中还要解决移民问题、环保问题等等。
3.2水力发电已经成为当今人类社会文明的重要组成部分
几乎所有的水利枢纽工程包括防洪为主的水库都兼有水力发电。
水能利用在古代中国和古文明国家中以简单机械应用水流能量舂米、磨粉或提水灌溉等可追溯到两千年前,水力发电是20世纪人类社会文明和科学技术发展提高的标志之一。我国水库的建设也从初期防止洪涝灾害到水能开发利用兼民生水利的发展过程。同时,以水力电力为主的大坝同时肩负着流域防洪水量调配等多项功能。如黄河干流的龙羊峡、刘家峡在防凌减淤,调水调沙特别是水量调度等方面发挥了巨大作用,而小浪底水库以防洪防凌减淤为主的,在调水调沙和水量调度等方面发挥了巨大作用,特别是防止黄河断流是其新功能。
世界各国都把开发水电作为能源发展的优先领域,全球有55个国家50%以上的电力由水电提供,其中24个国家这一比重超过90%。目前,发达国家水能资源已基本开发完毕,美国、日本、英国等国家水电开发程度都超过80%。许多发展中国家大力开发水能资源,如巴西水电开发在电力建设中的比重一直保持在80%以上。
实际上,发达国家的水电开发的步子也只是变缓了。中国大坝委员会提供的最新材料表明:目前世界上有165个国家已明确将继续发展水电,其中70个国家在建总装机为101GW,110个国家规划建设338GW。
低碳发展是社会进步的表现,也是人类社会文明的要求,水电等绿色能源能够起到极大的作用。在能源危机、气候危机的大背景下,我国的工业化必须走出一条低能源消耗、低温室气体排放的新型工业化道路。这个新型工业化的核心就是低碳化,即“低碳工业化”。发展低碳经济,必须大力发展低碳技术、低碳产业、调整能源结构和经济结构,发展替代能源,改变生产方式和生活方式。因此,走低碳工业化道路是我国发展低碳经济的核心。
3.3水电是目前第一大清洁能源
水电的突出特点就是再生与清洁,水电的绿色能源地位再次成为共识。
可再生能源目前的定义是可重复再生、永续利用的一次能源,包括太阳能、水能、生物质能、风能、地热能、潮汐能、波浪能等。
水电实际上是在可再生能源、清洁能源中最现实、最成熟的能源,而且也是最丰富的能源。
水电是目前第一大清洁能源,提供了全世界1/5的电力。与其他能源相比,水电具有循环可再生、长期成本低、综合效益大等优势,对改善能源结构,减排温室气体,保护生态环境,保障能源安全和促进经济社会可持续发展具有十分重要的战略意义。
水电不仅是绿色能源,而且是开发和利用其它绿色能源的保障。开发无污染可再生的绿色能源,不仅可以节省不可再生的化石燃料,减少二氧化碳为主的温室气体排放,减少硫化物排放引起的酸雨,而且还能为子孙后代留下宝贵的有机化工原料。水电不仅是绿色能源,而且是开发其他绿色能源的有效支撑和前提条件。开发绿色能源促进环境保护必须从大力发展水电开始。早兴建一年就早得利一年,并少损失一年的再生自然资源。
我国能源结构煤炭在能源消费总量中所占比重近70%,煤炭的污染问题非常严重。燃烧就会有大量的CO2和SO2产生,产生区域性的环境问题首先是酸雨问题。
电力中,水电占比重只有20%左右,火电占比达77%以上,“高碳”占绝对的统治地位。据计算,每燃烧一吨煤炭会产生4.12吨的二氧化碳气体,比石油和天然气每吨多30%和70%,而据估算,未来20年中国能源部门电力投资将达1.8万亿美元。火电的大规模发展对环境的威胁,不可忽视。
水电的突出特点就是再生与清洁:只要地球运转太阳不熄灭,水能就能年年重生。水电不排放废气、废渣、废水,不排放二氧化碳。在国际权威性会议或论坛上,不论是1992年里约日内卢各国首脑会议通过的可持续发展全球行动计划(21世纪议程),或是2002年约翰内斯堡峰会上关于可持续发展的文件,或是2003年京都全球水论坛上,都明确地把水电列入可再生能源之列。不仅如此,水电实际上是目前人类唯一能够大规模商业化开发利用的可再生清洁能源。当然我们应该不遗余力地研究发展太阳能、风能、地热等其它可再生清洁能源,但在可见的时期内其成本较高,数量有限,而中国恰恰拥有举世无双的水能资源,不考虑利用,就难以理解了。
水能资源既是一项洁净的、可再生的能源,它还兼有相当于开采煤炭、石油的一次能源建设和相当于修建火电站的二次能源建设的双重功能。这些都决定了水能开发在我国能源建设中的重要地位。
三峡电站作为世界上最大的水电站,被世界著名科普杂志《科学美国人》列入“世界十大可再生能源工程”。
3.4水能利用程度还远低于世界工业化国家,水能资源利用率仅为26%
水电开发率:指流域已开发利用的水能资源量占水能资源技术可开发量的比例。有时,也用已开发利用量与理论蕴藏量或经济开发量的比例。
国家能源局我国可再生能源战略定位已确定:2020年前后,可再生能源占到能源消费的15%左右,战略定位是替代能源。2050年前后,可再生能源占到能源消费的40%左右,战略定位是主导能源。
现在发达国家达到水能资源开发程度为80%。我国的水能利用程度还远低于世界工业化国家。截至2008年年底,我国技术可开发水能资源利用率为26%,而美国为67.4%,法国为96.9%,加拿大为38.6%,日本为66.6%,挪威95%以上。
随着世界能源需求增长和全球气候变化,世界各国都把开发水电作为能源发展的优先领域。目前水力发电满足了全世界约20%的电力需求,有55个国家一半以上的电力由水电提供,其中24个国家这一比重超过90%。
全国水能资源理论蕴藏量为6.89亿千瓦,全国技术可开发装机容量5.42亿千瓦,经济可开发装机4.02亿千瓦,我国技术可开发水能资源利用率为26%,仅占蕴藏量20%,即是我国技术可开发水能资源利用率达到64%,开发量也仅占蕴藏量一半。实际发电量受年度与季节大气水循环更新水资源量的影响,不能完全满负荷运转,主要是我国能够多年调节的大型水库还很有限,梯级开发还未形成,大型水库必须服从于防洪、供水与水量调度,要求“电调”服从“水调”。
在电力系统中,水力发电出力仅占全国总出力的20%,优化电网结构也还须提高水电的比重,这对电网的节能和安全运行有重要意义。
3.5水电能源被称为“永不衰竭”的能源
从水电能源来看,水是“蓄之不尽用之不竭”,水资源是天然可再生资源。
大气循环在太阳能和地球表面热能的作用下,地球上的水不断被蒸发成为水蒸气,进入大气。水蒸气遇冷又凝聚成水滴,在重力的作用下,以降水的形式落到地面,这个周而复始的过程,称为水循环。这里需要说明的是由于地球表面71%是海洋,这说明海洋的水量蒸发只有少量的进入陆地,维持着大陆上的淡水资源,而这些水量又被通过河川径流回到海洋,陆地建立的水库大坝拦蓄的仅是少部分水量。
中国水资源补给来源主要为季风大气降水,比如台风是一个典型的海陆水循环的气象现象,台风输送大量的海洋水汽,带来大量降水及暴雨灾害到陆地。
由于水力发电是一种物理现象,是利用“水往低处流”自然现象把具有较大落差的水的势能,通过水轮发电机机械转化为电能,完全不浪费水资源。太阳、地球存在,就会有水的循环,因此,水电是取之不尽的可再生能源。
水力资源如果不加以利用,就会白白地浪费掉。“万里江河滚滚流,流的都是煤和油”说的就是这个意思。水是其它替代能源,因此“水变煤”,“水变油”,“水变气”通过水库大坝实现了。
水能与煤、石油、天然气为常规能源,而又是包括地热能、太阳能和风能等属于不经过转换就可直接加以利用一次能源;水能与太阳能、风能、潮汐能够从自然界不断得到补充的、可以不断循环利用的能源称为可再生能源;正是由于水能在众多能源中唯一同时具备了以上三个特点,水能被称为“永不衰竭”的优质能源。
水电是集太阳能、风能为一体的综合体。水能与其它常规能源不同,不受其原料价格的飞涨的制约,不必受到化石能源枯竭的影响;也不受其它一次能源与可再生能源技术制约和利用成本高的影响。
我国丰满水电站已经70多年了,还在运行。最近,虽然有可能会重建,但是这并不影响其可持续的应用。国外的一些老水电站目前已经超过了百年,很多还在安全的运行之中。像美国的胡佛和中国的三峡这样的水利水电工程,如果社会需要肯定将无限期的运行下去。通过一定维护修理,水电工程的长期运行完全是可以办到的。潘家铮院士认为:从原则上来讲,三峡大坝也有使用年限,但三峡大坝不能按一般工程来考虑,在1000年内,大坝是不会有问题的。
4.水力发电清洁能源与环境防污保护的一致具有社会公益性
4.1水能资源利用是我国履行温室气体减排承诺的重要保措施
水利水电专家张博庭在《科学时报》发表了“水能资源是我国履行温室气体减排承诺的重要保障”分析了:温室气体要求要降低化石能源的比重,我国资源禀赋决定替代化石能源的主力只能是水电制约以及水电开发的阻力。2009年9月22日,中国国家主席在联合国气候变化峰会上郑重的表示,中国将进一步把应对气候变化纳入经济社会发展规划,并继续采取强有力的措施。他特别提出,大力发展可再生能源和核能,争取到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。中国政府的这一庄严的承诺,将会极大的推进全球的温室气体减排进程,并立刻获得了国际社会的广泛赞扬。主席之所以敢于这样向全世界庄严的承诺,就是因为我国还有着丰富的水电资源等待开发,水电将是我们履行温室气体减排承诺的最重要保障。
4.2水能资源是替代或减少化石能源的常规能源
水能是其它替代能源,因此“水变煤”,“水变油”,“水变气”通过水库大坝变成了现实。
水电站不消耗一立方水,也不排放一立方废气二氧化碳,更不排放污水和固体废物。水电生产根本就没有原材料的消耗问题,水电真正的材料消耗强度,仅仅体现在初期的基本建设上。一旦完成建设,就相当于不再需要消耗任何材料。水电的这种可再生能源的生产,是最典型的循环经济特征。
三峡水电站年发电量相当于每年减排二氧化碳气体1亿至1.2亿吨,并减排二氧化硫、一氧化碳等有害气体。三峡水力发电厂总装机容量2250万千瓦(一期工程1820万千瓦已建成投产),多年平均年发电量为900亿千瓦时,这一能量相当于每年5000万吨原煤的燃烧,也相当于2500万吨原油的能量。
在近两年石油价格飞涨的形势下,全世界特别是发达国家都加强了对石油寻求替代能源的研究,途径多样,主要是太阳能、风力发电、氢能等。氢能当然有重大的发展前途,但在工业技术上付诸实践还难以实现,其大规模应用也还在一定遥远的阶段以后;太阳能和风能我国在20世纪50~60年代也已努力研制实验甚至生产应用,有相当业绩,但是核心技术缺失,我国仅仅是能够生产辅助产品只能处于“组装”阶段。即使大规模的开发,由于电网的负荷与运行安全受到影响,这是由于属于间歇性能源,只有智能电网的开发和建设才有可能更多的发展。
现阶段太阳能发电的成本是煤电水电的5-10倍,一些地区风能发电价格高于煤电水电;作为二次能源的氢能,目前离利用风能、太阳能等清洁能源提取的商业化目标还很远;以大量消耗粮食和油料作物为代价的生物燃料开发,一定程度上引发了粮食、肉类、食用油价格的上涨。从世界范围看,预计到2030年太阳能发电也只达到世界电力供应的10%,而全球已探明的石油、天然气和煤炭储量将分别在今后40、60和100年左右耗尽。
太阳能和风能成本高,上网价格居高不下,太阳能电池又是需要消耗其它能源生产,还达不到清洁生产。
风能、太阳能因其随机性、间歇性、不稳定性,除了给电网一定电量以外,实际上给电网带来的负面影响是非常大的。而水能具有最好的调节性,是多多益善,它的机组启动、停机比火电机组还来的快,所以它是最优质的电能,不要光从数量上考虑,还要从电网的安全,从供电的稳定和电能的质量等方面来统筹考虑。水能在可再生能源中是挑大梁的,因为风能、光伏的发展至少在可预见的20年、30年内和水电相比还是一个零头。
大容量电力储存还是世界难题,还有漫长的路要走。
4.3水电是最符合绿色GDP的产业之一
中国水力发电工程学会在中国科协第十一届年会第八分会场“三峡工程社会生态环境效应研讨会”上,发表该学会最近组织的“绿色水电能源特性”专项课题研究成果表明,水电是最符合绿色GDP的产业之一。
绿色GDP是指绿色生产总值,它是对GDP指标的一种调整,是扣除经济活动中投入的环境成本后的国内生产总值。不仅应该包括环境污染和破坏造成的影响,也应该包括提供清洁能源和保护环境、改善生态以后增加的绿色效益。
中国科学院可持续发展战略研究组推出的5大“绿色”标准,是一个可以参照的绿色评价标准:原材料消耗强度、能源消耗强度、水资源消耗强度、环境污染排放强度和社会劳动生产率等。如果用我国可持续发展战略研究组提出的5大“绿色”标准来衡量,水电完全符合绿色性质。用这个标准来衡量,水电生产完全符合绿色GDP标准。
4.4河流生态健康与防洪等是水库社会公益性最直接的体现
要解决水资源短缺,最有力的措施之一就是必须建设一批大型蓄水水库,增加各流域蓄水能力,提高汛期的蓄洪能力和丰枯年份的调蓄能力,从而增加可利用水资源的总量。从这种意义上看,大坝、水电建设,不仅是开发能源资源,也是防洪减灾和维持河流生态健康的公益性工程。
1999年10月25日总库容126.5亿m3的黄河小浪底水利枢纽下闸蓄水,2000年实现了自1991年以来黄河首次全年不断流。水利工程小浪底水利枢纽建成蓄水为黄河下游保障不断流提供了强大的保障措施。
“圣人出黄河清”,黄河水的清浊,是自然现象,在黄河中下游,河水也有短时间变清的时候,古代将“黄河清”作为圣人出大力宣扬,“黄河清”被视为会给人们带来幸福的祥瑞,期盼“河清”,不过是一种希望摆脱现实烦恼的精神寄托;水库的建立使部分河段变清成了可能。
小浪底水文站是小浪底水库的出库站,自小浪底蓄水后库区泥沙沉积形成了一库清水,发电下泄水量也是清水,含沙量很小,于是小浪底水文站自建站以来改变了测验方式,一年中10多月不再实测含沙量输沙量。
我国最大的水利枢纽也是世界最大水力发电装机的三峡工程,总装机容量达2250万千瓦的三峡工程,年发电量将达到1000亿千瓦时,兴建使长江中下游的防洪能力显着增强,江汉平原和洞庭湖地区1500万人民和2300万亩耕地将免受洪水威胁。蓄水到175米水位,标志着三峡工程已达到其设计防洪能力。即使发生千年一遇的长江洪水,三峡工程配合荆江分蓄洪工程使用,可保证长江中下游不会发生毁灭性的灾难。
除防洪、发电外,三峡工程还具有航运和供水等多方面的效益。在这些效益中,防洪、航运和供水等属于社会公益性功能;而发电则属于经济性功能,是其经济效益的主要来源。2009年正式验收,考虑未来电价调整仍取较低上网价千瓦时0.3元,6年就可收回本金,到2050年直接效益相当于又建设6座三峡大坝;如果按1:8所产生的产值,那将是非常巨大的,相应减少的煤炭消耗更是惊人。
水利工程管理单位根据其所承担的任务,分为纯公益性、准公益性和经营性三类。纯公益性水利工程管理单位,是指承担防洪、排涝等水利工程管理运行维护任务的水利工程管理单位;准公益性水利工程管理单位,是指既承担防洪、排涝等公益性管理运行维护任务,又有工程供水、水力发电等经济经营性功能的水利工程管理单位;经营性水利工程管理单位,是指承担工程供水、水力发电等水利工程管理运行维护任务的水利工程管理单位。
由于我国水库的综合利用所承担的任务都有公益性的任务,特别是汛期更不用说了。水利公益性项目大多数是为社会提供公共产品,即主要提供非盈利的为社会大众所需的项目,如防洪、排涝、水土保持等工程:也可能会包括一些盈利部分。我国水库工程都是国家为主建设的,水力发电站的收益相当部分负担维护工程保障其公益性功能的良性运转。
5.思考与建议
5.1我国防洪安全有了根本性的提高,但大的水害灾难不能掉以轻心
我国防洪安全有了根本性的提高,但大的水害灾难不能掉以轻心,我国仍然是水旱灾害频繁的国家,防洪安全随着经济发展国力必将会大大增强,但是要认识到人类还很难完全控制和防御,要树立“与狼共舞”长期性,特别是气候变暖后极端天气出现很有可能,坦然面对重大灾害,把预防与抗灾结合,减少生命财产的重大损失。始终以“如履薄冰,戒慎恐惧”的态度,做到未雨绸缪、有备无患,确保防洪安全,为全面建设小康社会提供防洪安全保障。
经济的发展一方面一旦遭受洪涝灾害会受到更多的损失,另一方面随现代科学技术的进步,比如气象预报跟踪强风暴与短期预报及通讯的快捷,水文测验预报提供了技术支撑,防洪水库的大量建设为中下游地区防洪提供强大的根本性保障。
5.2建立水利基金,发行水利债券,保障水利电力的有序高速发展
我国水电价格确定原则仍是“保本微利”,即根据投资额的多少算出来的,以致目前水电上网电价比火电大约平均低0.1元/千瓦时,如此低廉的价格将支撑我国经济更快更快的发展,这明显不符合国家提倡的节能减排,发展可再生能源的精神。水电火电同价有利于推进节能减排,也有利于水电开发。
水电火电同价将进入试点阶段,不影响整体电价波动提高水力电价0.1元,其中利益分配是值得探讨的。建议20%给发电企业,80%建立水利基金,以解决移民的问题、环境问题,还可以作为水利水电开发基金,由于巨大的收益预期与返还能力,在此信誉下发行水利债券融资,保障水利建设更快更好的发展。
5.3为了理顺九龙治水的局面建议恢复水利部门的水利水电的环境评价管理
原水利电力部一直从事水利水电的环境评价技术标准的制定与审查批复,建议恢复水利部这方面的职能,因为水利部是国务院水行政主管部门,行使着全国各流域综合规划与水利水电规划的编制和实施,包括流域中的水利水电的建设与布局,以及将来的联合调度,因此,理顺职能,水利水电的环境评价技术回归水利部,更有利于水利健康快速发展。
同时也改变了不同部门治水管水的痼疾。当然,水利水电工程的环境监理与监测仍由环保部门负责。
5.4建立流域水库联合调度系统保障防洪、水调或水沙调控体系与电力调度系统
以流域单元的水库联合调度系统的建设,使全国大型水利工程成为一个调度整体,优化防洪抗旱、水量调度或水沙调控体系,建立与完善电力调度系统,优化电调与水调发挥最佳的协调关系。
5.5本文主要探讨水利工程的社会公益性,也是很有局限性的
气候变化是当今国际社会普遍关注的全球性问题,如何应对全球气候变化及其对水资源管理的影响,并实现各国经济社会的可持续发展,是人类面临的共同任务。气候变化直接影响水资源总量、极端水文事件、水生态环境、水资源供需矛盾等。
本文主要探讨水利工程的社会公益性,鉴于作者的水平,以及发展状况和技术能力的约束,只能从现在的角度来认识水利工程,局限性不言而喻的,其对人类的永恒利益与社会公益性的认识远远不够的。
认识自然、了解自然、尊重自然,掌握自然规律,因势利导的利用大自然的规律。我们有理由相信随着人类开发利用自然资源的能力和改造征服自然能力的增强,尊重、保护、合理利用自然,人与自然和谐相处,人与河流和谐共存,必将创造美好光辉灿烂的人类文明。
摘要:水库大坝等水利枢纽工程、水力发电、跨流域调水工程等除了产生直接的经济效益外主要体现是巨大的社会效益,水利是农业发展的命脉,水电“永不衰竭”的清洁能源是绿色经济发展的血液,也是国民经济和社会发展的重要基础。水利工程首要是防洪减灾保护生命安全,开发水力发电是履行温室气体减排承诺的最重要措施,农田灌溉、城市生活与工业用水及饮水安全、黄金航道、河流生态健康、维持可持续发展与修复环境的南水北调、同时也形成良好生态环境与优美风景区。总之,水利工程体系与人类生活密不可分,现在与将来一定为社会发展与进步做出不可或缺的贡献,有助于中华民族走向复兴,无法估量的社会公益性是第一位的也将是永恒的。
关键词水利工程;防洪减灾;水力发电;绿色可再生能源;公益性工程