能源利用及其污染物控制

21世纪中国水电发展前景展望杭州电子科技大学摘要：进入21世纪,国家制定了优先开发水电的方针,水电建设迎来了前所未有的发展机遇.在介绍我国水力资源总量及其分布情况、水力资源在能源结构中的地位的基础上，分析了我国水电开发现状，对2020年我国常规水电、抽水蓄能发展目标，以及2020年至2050年水电开发前景、“藏电外送”和新世纪水电科学技术发展前景进行了展望，并提出了实现我国水电可持续发展的若干战略措施。关键词：水力资源；能源结构；水电开发；水电规划；抽水蓄能；水电科学技术；可持续发展战略；水力资源作为可再生清洁能源，是中国能源的重要组成部分，在能源平衡和能源工业的可持续发展中占有重要地位。进入21世纪，国家从经济快速发展、能源的可持续供应、环境保护，以及西部大开发等方面考虑，制定了优先开发水电的方针，水电建设迎来了前所未有的发展机遇。21世纪，尤其是,21世纪前叶，水电发展必将进入黄金时期。1中国水力资源概况1.1水力资源总量中国幅员辽阔，国土面积达960万平方公里，蕴藏着丰富的水力资源。根据最新水力资源复查结果，我国大陆水力资源理论蕴藏量在1万kw及以上的河流共3886条，水力资源理论蕴藏量年电量为60829亿kw·h，平均功率为69440万kw；理论蕴藏量1万kw及以上河流上单站装机容量500kw及以上水电站技术可开发装机容量54164万kw年发电量24740亿kw·h，其中经济可开发水电站装机容量40179.5万kw年发电量17534亿kw·h，分别占技术可开发装机容量和年发电量的74.2%和70.9%。1.2水力资源在能源结构中的地位常规能源资源包括煤炭、水能、石油和天然气，我国能源资源探明（技术可开发量）总储量约8450亿t标准煤（其中水能为可再生能源，按使用100年计算），探明剩余可采（经济可开发量）总储量为1590亿t标准煤，分别约占世界总量的2.6%和11.5%。我国能源探明总储量的构成为原煤85.1%、水能11.9%、原油2.7%、天然气0.3%，能源剩余可采总储量的构成为原煤54.1%、水能44.6%、原油2.9%、天然气1.1%。我国常规能源资源以煤炭和水能为主#水能仅次于煤炭，居十分重要的地位。如果按照世界有些国家水力资源使用200年计算其资源储量，我国水能剩余可开采总量在常规能源构成中则超过60%。由此可见#水能在我国能源资源中的地位和作用。能源节约与资源综合利用是我国经济和社会发展的一项长远战略方针。“十一五”期间和今后更长远时期，国家把实施可持续发展战略放在更加突出的位置，可持续发展战略要求节约资源、保护环境，保持社会经济与资源、环境的协调发展。优先发展水电#能够有效减少对煤炭、石油、天然气等资源的消耗，不仅节约了宝贵的化石能源资源#还减少了环境污染。1.3水力资源分布由于我国幅员辽阔，地形与雨量差异较大，因而形成水力资源在地域分布上的不平衡，水力资源分布是西部多、东部少。按照技术可开发装机容量统计，我国西部云、贵、川、渝、陕、甘、宁、青、新、藏、桂、蒙等12个省（自治区、直辖市）水力资源约占全国总量的81.46%，特别是西南地区云、贵、川、渝、藏就占66.70%；其次是中部的黑、吉、晋、豫、鄂、湘、皖、赣等8个省占13.666%；而经济发达!用电负荷集中的东部辽、京、津、冀、鲁、苏、浙、沪、粤、闽、琼等11个省（直辖市）仅占4.88%。我国的经济东部相对发达、西部相对落后，因此西部水力资源开发除了西部电力市场自身需求以外，还要考虑东部市场，实行水电的“西电东送”。我国水力资源富集于金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、乌江、长江上游、南盘江红水河、黄河上游、湘西、闽浙赣、东北、黄河北干流以及怒江等13大水电基地，其总装机容量约占全国技术可开发量的,5.9%。特别是地处西部的金沙江中下游干流总装机规模5858万kw·h，长江上游干流3320万kw，长江上游的支流雅砻江、大渡河以及黄河上游、澜沧江、怒江的装机规模均超过2000万kw，乌江，南盘江红水河的装机规模均超过1000万kw。这些河流水力资源集中，有利于实现流域!梯级!滚动开发#有利于建成大型的水电基地，有利于充分发挥水力资源的规模效益，实施“西电东送”。2水电开发现状及规划2.1水电开发现状建国以来，我国十分重视水电建设。虽然由于历史、资金及体制等因素，水电建设曾出现起伏，呈现波浪式前进的态势，但50多年来水电也获得了可观的发展，为国民经济发展和人民生活水平的提高做出了巨大贡献。建国初期，水电建设主要集中于经济发展及用电增长较快的东部地区，大型水电站不多。20世纪50年代末，开始在黄河干流兴建刘家峡等大型水电站，但仍以东部地区的开发建设为主，西南地区丰富的水力资源尚未得到大规模开发，水电在电力工业中的比重逐步下降。改革开放以来，国家把开发西部地区水力资源提到重要位置，尤其是提出“西电东送”战略以后，西南地区丰富的水力资源逐步得到开发利用。除长江干流上三峡水电站外，在长江重要支流雅砻江、大渡河、乌江上均已建成或正在建设巨型水电站，黄河上游龙羊峡至青铜峡河段、澜沧江、南盘江、红水河均已建成或正在建成一批百万kw以上的骨干水电站。这些河流或河段水力资源的开发，为西部大开发和“西电东送”拉开了序幕。2.22020年水电发展目标(4)在高边坡稳定技术方面，进一步进行水电工程边坡资料的登录工作，为工程设计和施工提供了重要的参考依据。开发边坡工程地质条件的新型快速勘探技术，提高工程地质勘测精度和水平。开展复杂地质条件下边坡的失稳机理研究，开发和完善适用于不同失稳模式的边坡稳定分析配套软件，尤其是在复杂边界条件下的三维分析软件系统，为分析评价和处理提供依据。进一步研究和探讨边坡加固处理技术，尤其是各种加固处理措施的作用机制和效果，使现有的加固处理方案建立在更为经济合理的基础之上。建立边坡安全监测预警预报系统。(5)在抽水蓄能电站机组运行技术研究方面，开展机组起动方式、工况转换及变频起动装置（SFC）谐波分析和预防措施研究；进一步优化水泵水轮机和发电电动机的主要技术参数、机组总体结构及主要机电设备布置形式，提高抽水蓄能电站的运行稳定性。(6)在新材料、新工艺应用研究，以及大坝安全监测技术研究方面，主要是研究新型混凝土及掺合料，包括纤维混凝土的应用研究，掺合料、新型外加剂的开发等；开展新型防渗止水材料，特别是适合超高面板坝的填缝止水材料和高碾压混凝土上游面防渗材料；研制适应用于大孔隙、高地下水流速、细裂隙等特殊地层情况的灌浆材料及相应的施工工艺。4实现水电可持续发展的战略措施4.1完善水电科技创新体系，大力实施技术创新水电科技创新具有与特定工程结合紧密的特点，在投资主体多元化的今天，要在政府倡导下，通过市场手段，实现“协力支持，统筹安排，联合攻关，技术跨越，持续发展”的水电科技创新体系；要充分发挥水电企业集团各自的优势和作用，强化科技工作的管理协调；要统一规划，合理布局，营造有序的环境，积极组织具有前瞻性、储备性和实用性的科研攻关。只有这样，才能保障科研与技术创新的良性循环发展，优化科研资源配置，降低成本，提高效率和经济效益，为水电可持续发展提供前瞻性的技术支持。4.2加强宏观调控与市场规划，保证水电的持续健康发展四川水电外送和云南水电外送等跨区域“西电东送”将成为我国21世纪初叶能源平衡的重要手段之一。“西电东送”突出反映出水电规模大、投产时间较集中、送电河流和电源出力特性及送电特性差异大等特点，因此，必须加强宏观调控与市场规划的力度。要制定水电发展的中长期规划，实现资源优化配置和市场需求及电源规划的有机结合，指导水电的健康发展。要认真研究受电市场的需求水平和需求特性，以能源结构调整和资源优化配置为目标，规划受电水平和受电特性。同时，要根据水电的开发进程，认真分析各省区、各流域、各大型电源的外送水平与送电特性，经济合理地规划送受电方案，将水电发展规划超前落实到电力规划特别是受端市场的电力规划中。在强调规划的同时，要积极开展水电竞争交易的研究和探索，实现长期供电协议与年度、月度、日前、发电权、辅助服务等电力市场交易品种的有机结合，将宏观规划纳入到市场合约的范畴，以市场需求和合理的市场竞争交易规则引导水电投资和水电的优化运行，充分发挥水电可再生能源的效益。4.3完善法规政策，调整规划思路，切实做好移民安置工作水库移民安置工作的成败，是水电可持续发展的命脉。反过来说，水电开发肩负了我国和谐社会发展的重要使命。水电建设必须高举起和谐社会发展的大旗，在水电工程建设的同时，保证移民资金的足额投入；在高水平做好移民安置方案的基础上，保证移民资金的有效使用。做好移民安置工作，首先要进一步完善移民安置法规政策，建立健全水库移民法律法规体系。通过立法把移民工作的方针、优惠政策、补偿办法、扶持措施，以法律、法规的形式固定下来，将水电工程移民工作进一步纳入法制化管理轨道。减少各部门的利益摩擦，做到依法行政、以法管理、违法必究，妥善安置移民，切实保护水库移民的合法权益。其次，要进一步研究移民安置新途径，充分重视、切实做好移民安置规划工作。4.4加强水电可持续发展与环境友好的协调河流是完整的生态体系，也是人类社会的生命线。水电开发使河流贡献给人类以无穷无尽的可再生能源，同时还可产生防洪、灌溉和供水等效益，有效地缓解了人类社会发展与资源消耗的矛盾，因此，水电建设和生态保护不存在根本对立的问题。从全局的角度考虑!水电建设有利于环境保护，并符合我国可持续发展战略的要求。但水电开发也将对河流生态体系带来一些不利的影响，尤其是在有些既往的河流开发与水电建设中，对环境保护重视不够，存在过度开发与利用、片面强调经济效益、不重视有关生态恢复措施等非环境友好问题，给水电可持续发展蒙上了与环境保护对立的阴影。水电可持续发展必须高举起环境友好的旗帜，在河流和水电站的开发任务和目标上，要充分考虑能够产生的环境效益，并采取积极可行的措施尽可能减少负面环境影响。当前，要系统地总结以往水电建设环境保护方面的经验和不足，努力完善和创新环境影响评价方法，客观科学地评价工程开发可能给生态环境带来的影响，树立正确的环境保护意识，铲除忽视环境保护或极端环保主义者肆意概念炒作的倾向,要积极推进相关环境保护措施的科研攻关工作，如增殖放流、鱼道、分层取水等工程和非工程措施；要进一步完善和贯彻落实环境保护的法律法规，做到违者能究，违者必究。4.5完善法规政策体系，促进水电开发的有序管理改革开放以来，水电建设经过多年的积极探索实践和不断深化改革，其建设市场及其运作规则基本形成。但随着水电市场化进程的不断深化，许多由政府批准和主导的行为改由法律法规来保证和约束，如开发权的调控、市场准入与接入系统权责、价格税赋和收益、工程安全保障，以及移民和环境保护等方面问题，均需要更加规范，从而完善水电建设市场，保证公平竞争，促进水电的可持续健康顺利发展。无须扬鞭自奋蹄，而今迈步从头越！中国水电工作者肩负着国家昌盛、民族富强的历史责任，必将励精图治、发奋图强，开创21世纪水电建设的新篇章。参考文献：[1]杨丽,曾少军加大我国水电开发力度的价值分析与路径选择[期刊论文]-中国能源2011,(6):[2]殷保合低碳经济时代加快水能资源开发之路[期刊论文]-中国