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世界水坝水电的发展情况介绍摘要:人类利用建坝挡水、建造水利工程已有几千年的历史。从中国的都江堰引水灌溉到古罗马的城市供水系统,通过修渠建坝成功的控制洪水和利用水利资源已经成为人类几千年文明史的重要组成部分。工业化以后,特别是发明电以后,利用水力发电造福人类,更是一度成为人类文明进步的象征。关键词:水坝水电发展介绍人类利用建坝挡水、建造水利工程已有几千年的历史。从中国的都江堰引水灌溉到古罗马的城市供水系统,通过修渠建坝成功的控制洪水和利用水利资源已经成为人类几千年文明史的重要组成部分。工业化以后,特别是发明电以后,利用水力发电造福人类,更是一度成为人类文明进步的象征。到20世纪初,建筑大型水坝成了经济发展和社会进步的同义词,仅以美国20世纪30-40年代建成的不少重要水坝和水电站纷纷以总统的名字命名的举动,就不难看出当时的国际社会对大型水坝的仰慕和对能够建成水电站的自豪心情。由于建坝被视为是现代化和人类控制、利用自然资源能力的象征,水坝建设风起云涌,到70年代达到顶峰时,全世界几乎每天都有2、3座新建的水坝交付使用。根据有关组织的统计,至20世纪末,世界上有24个国家的90%电力来自水电,有三分之一的国家的水电比重超过一半。有75个国家主要依靠水坝来控制洪水,全世界约有近40%的农田是依靠水坝提供灌溉。不容置疑,水坝建设、水力发电已经成为当今人类社会文明的重要组成部分。尤其是现代社会水资源的矛盾十分突出,水坝建设更是解决水资源问题的重要途径。一、水坝(水电)建设的水资源意义水坝建设的作用不是单一的,除了防洪、灌溉、航运、旅游、水产养殖等等之外,最主要是供水和发电。通过建坝蓄水,达到控制洪水并将其转化为可利用的水资源是现代水坝的重要作用之一。以我国为例,由于季风性气候,暴雨集中,尽管时常有洪涝灾害发生,而从总体上讲,淡水资源十分缺乏。随着经济的发展和社会用水需求的增长,要解决我国的水资源短缺,措施之一就是必须建设一批大型蓄水水库,增加各流域汛期的蓄洪能力,从而增加水资源的可利用程度。纵观历史,世界上任何一个发达国家,如果没有特殊环境形成的天然水资源充足保证,几乎无一例外的必须依靠水坝蓄水来解决其水资源供应问题。例如:经济最为发达的美国的水资源问题的成功解决,也主要是依靠水坝建设。美国已经建有大小坝82700多座,大都建于上世纪30年代至80年代,其中坝高15m至30m之间的坝有6975座,30m以上的大坝有1749座。水库总库容约为135000亿m3,为世界之最。美国水坝按主要功能划分,为供水或灌溉的大坝1890座,防洪的大坝1873座,旅游、娱乐目的大坝870座,以发电为主的大坝629座。〖1〗相比之下,中国的水坝建设却要落后很多。理论上说我国也有水坝8万多做,但是实际上多为不规则的小型土坝,真正能够全面发挥水坝功能的水坝实际上并不是很多。根据中国大坝委员会的统计,至2003年底30m以上的大坝仅有4694座(其中在建30m以上大坝有132座),在建30m以上大坝的装机容量为56300MW。我国水库总库容仅为5843亿m3(其中在建库容为1405亿m3)。2004年全国水电发电量约为3300亿度。如果以人均水库蓄水量来比较,中、美两国通过人为工程可控制的水资源供应能力,差距在100倍以上。因此,我国的社会、生态环境遭到自然灾害的冲击极大,一方面洪涝灾害频发,另一方面又是干旱严重,水资源严重短缺、水污染严重。这些问题的根本解决,都离不开建设一定数量的大坝,增加对天然水资源的调控能力。然而,目前一些国内外的反坝宣传,总是片面地夸大、强调水坝对生态环境的破坏作用,而忽视了在人类文明发展到了今天,天然分布的水资源根本无法满足社会发展需求,不建设一定数量的水坝,具备一定的水资源调控能力,我们根本就无法支撑一个现代化的社会,这样一个基本的事实。国内有人不顾现实的说什么美国已经不建坝,开始拆坝了,世界已经发展进入后大坝时代,质问为什么我们还要建坝。首先应该说明,美国还再建坝,只不过他们的水资源开发程度已经非常高了,现在主要是对现有水坝进行维修、更新。美国已经退役的大坝总数达四百多座,这些坝都比较低,平均高度只有几米高。退役的坝中,除了一些由于年久变得不安全的小水坝之外,有相当一部分是建坝的目的发生了变化,如为纺织、矿业供水的坝,因纺织工业迁移、矿业停工等导致大坝退役。真正对美国经济发展至关重要的水坝不仅一座都不会拆除,而且还要不断地维护、更新。那些盲目宣传美国拆坝的同志,根本不了解我们和美国在水资源的控制能力上的巨大差距,就是制约我国经济发展的重要原因之一。不解决我国的水资源供应问题,我国经济就无法正常发展。〖2〗对于发展中国家,防洪减灾和水资源短缺的矛盾都十分突出。由于国力的局限,欠发达国家在江河开发利用上还远不能到位,防洪、灌溉、供水、调水的能力往往都不能满足社会发展的需要。例如,我国600多座城市中有400多座供水不足,其中100多个城市严重缺水;我国尚有3亿农村人口喝不上符合卫生标准的水。事实上,我国众多地区的水资源短缺,对我国国民经济发未来发展的影响将会比洪涝灾害更致命。随着现代化的发展和人民生活质量的提高,水资源需求将会大大增加。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,增加各流域汛期的蓄洪能力,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,也是防洪减灾和开发水资源。二、水电资源与开发利用情况根据2003年国际水力发电协会的统计资料,全世界水电发电理论蕴藏量约为40万亿千瓦时(度)、技术可开发约为15万亿度、经济可开发约为8.8万亿度。我国大陆部分水电的理论蕴藏装机容量为6.944亿千瓦(按8760运行小时计),年电量6.0829万亿度,其中技术可开发容量为5.416亿千瓦,年发电量为2.474万亿度,“经济可开发量”(容量为4.48亿千瓦,电量为1.753万亿度),列世界之冠。这里有一点需要说明的是,国际上很少采用装机容量的概念表示各国的水电资源。因为装机容量是一个不易客观确定的数值。例如,现在电力工业的发展中抽水蓄能水电站的作用极为重要,而很多抽水蓄能电站实际上只有装机容量而没有发电量(甚至是消耗电量),不能作为已开发的水电资源。其次,根据各国水力发电资源的特点不同,各种水电站的装机容量可能会有较大的变化。〖3〗例如我国的三峡水电站,年发电量约为847亿度,按照原规划每年运行5000小时计算,计划可装机应该是1600多万千瓦。而在建设中考虑到更好的发挥防洪、调节作用,实际装机增加到1820万千瓦。现在根据我国电力市场的发展需要,又要增加420万千瓦装机,以便提高三峡电站的调节能力。这样三峡的装机容量已经比原规划提高了近40%,但是,三峡的年发电量基本上没有什么变化。从这一点上可以看出,用所谓可装机容量来表述水电资源确实不算很科学,所以国际上基本上都不采用这种表述,而是主要采用年发电量来表示水电资源。我们目前看到的所谓国外水电的开发程度,大都是以年发电量的表示数字,因为,实际上国外根本就没有所谓可装机容量的概念可供比较。由于我国以往比较习惯于用装机容量计算水电开发的程度,实际上这很难正确地反映出水电开发的实际情况。因此,说我国目前水电开发程度达到25%的表述是不准确的。因为,我国水电实际装机中有大约八百万千瓦的抽水蓄能,还有大量像三峡这样为了提高电站的调节能力而额外增加的装机,所以,实际建设装机容量一般都远远超过规划装机,因此,水电的开发程度被人为的提高了。如果以年发电量计算,到2004年底我国的水电资源的(技术)开发程度应该为13.6%。这个水电开发程度表述不清的问题,至今还没有引起一些水电工作者的足够注意,很多人经常在用我国装机容量的开发程度与国外的年发电量开发程度进行比较。因而,比较的结果,经常会片面地夸大我国水电开发程度。现在,我们应该逐步推广采用年发电量的水电开发程度的表述方式,因为,这个数字不仅是能够客观反映水电开发程度,而且也可以用来与国外的水电开发程度进行比较。除此之外,还有一种称为“经济可开发”水电资源的开发程度。有专家认为,由于其经济可开发的范畴取决于很多条件,随着形势的发展、科技的进步和油、气、煤价的不断攀升,必然会有所改变,因此,很多国家建议不宜以此作为衡量标准。三、世界可持续发展呼唤水电开发3.1资源情况整个二十世纪,人类已经消耗了1420亿吨石油、2650亿吨煤。目前,全球已探明的石油剩余可采储量仅为1400多亿吨,按目前产量,静态保障年限仅40年;天然气的剩余可采储量为150亿立方米,静态保障年限仅为60年。世界煤炭的储量虽然多一些,但是如果按目前的消费速度,在一百多年以后也将枯竭。所以,要实现人类社会的可持续发展,必须要将世界的能源结构尽快的转变到以可再生能源为主。可再生能源与矿产资源有着本质的不同,它是时间的变量,利用的时间越长资源量越多。反之它也不能保存,不管你是否利用它,它都将随时间消逝。所以优先开发使用可再生能源就是最大的节能和开发资源。尽管风能、太阳能发电技术具有更广阔的发展前景,但是,按照现有的技术水平,风力和太阳能等其他可再生能源发电技术还不能满足大规模的社会需求。当前,全世界上大约20%的电力是来自水电,而其他可再生能源的发电的比重还很小。水电是目前唯一一种技术上比较成熟的、可以进行大规模开发的可再生能源。3.2水电的可再生能源作用不能替代可再生能源主要有风能、太阳能、水能和生物质能,此外还有一些像潮汐、地热等,但所占比重较少。生物质能有广阔的应用前景,但我国目前还主要是简单的直接燃烧,国外虽然已有比较先进的生物质能应用技术,但由于生物质能的原料也必须通过种植产生,使其可再生性还是要受到很大局限。太阳能和风能资源非常丰富,且具有广阔的应用前景,但是恐怕只有解决了大规模储能技术之后,才能和水能一样大规模的应用。目前的太阳能、风能与水能相比,最主要的区别在于它们是随机的、分散的,且效率不高。太阳能是永恒的但也随时间、气象而变化,黑夜、阴雨不能发电;风力则更是天有不测风云,不能人为控制。在发电效率方面,欧美现今有一些风车规模迅速增大,有的风力发电机比旧机组效率高出10倍,但是其出力还是不能与一个中型水力发电站相比。某些发达国家设想组成风力发电电网,但问题很多,迄今未能实现,其作用还远不能与火电、水电、核电相比。根据以色列一家国际知名的太阳能研究机构的实验研究表明,目前较为成熟的太阳能大规模发电应用,仅仅停留在依靠太阳能对火电厂的循环水进行预加热,减少烧燃料的消耗。由于风能、太阳能的这种缺陷,一般来说太阳能、风能目前还主要是在农业用电上起到辅助的作用,或者通过蓄电池构成小型独立电源为边远地区提供生活用电。联合国一直在帮助第三世界国家推广风力发电技术,但目前大都停留在解决边远分散地区的生活供电,仍难以形成强大的电网。〖4〗与太阳能、风能不同,水能虽然同样是可再生性的清洁能源,但其性质有较大的区别。水力发电的水量主要靠河流和降雨,虽然具有随机性,但是通过建造水库,水量是可以积聚、储存的,因此水电可以在一定的时间阶段内被人为控制。水力发电的这一优点使其除了提供可再生的清洁能源外,还具有水电机组的启动、停机迅速,可用来调整负荷,在电网中进行调峰、调频和作为事故备用。现代电网的规模正在日益扩大,不仅有全国联网,有的地区甚至具有了统一的跨国电网,虽然自动化、信息化、控制技术日益提高,但因电网运行复杂,情况多元变,及时调节和保障安全困难很多,如果电网中缺少必要的调节备用电源,难免事故频发。现代电网供电的效益、安全不能缺少强大的可快速调节的发电装机容量。目前对电网负荷方便、快速的调节,大都赖于大容量水电站或者专门建设抽水蓄能电站。因此,世界各国近年来对抽水蓄能电站的建设非常重视,在一些发达国家,抽水蓄能电站的作用已经超过常规水电。目前,抽水蓄能电站的研究已成为水电建设中专门的重大学科。可以这样比喻,对于大型电网来说,水电与风能、太阳能发电的区别在于;水电的作用等于风能或者太阳能电站再加上抽水蓄能电站。所以,在目前情况下,随着风能、太