中国水力发电工程学会
中国大坝协会
中国水利水电科学研究院
建设中的三峡大坝卫星照片摄影/DigitalGlobe/Getty Images/CFP
水电作为技术最成熟、供应最稳定的可再生清洁能源,在全球能源供应中占有重要地位。2007年全球水电装机达到848400MW,发电量3045000GWh/年,约占全球电力供应量的20%,水电开发程度按发电量与经济可开发量的比值计算达到了35%,其中非洲为11%,亚洲为25%,大洋州为45%,欧洲为71%,北美为65%,南美为40%。
世界水电发展概况
全球水资源总量约为55万亿m3,由于水资源时空分布的不均衡性,全球可利用的水资源总量仅为9万亿m3。按照国际大坝委员会对大坝的定义(坝高大于15m或者坝高在5m-15m之间,水库库容大于300万m3),到目前为止,全世界已经建造了5万多座水库大坝。这些水库大坝控制着大约3.5万亿m3水资源,约占全球可利用水资源量的38%,对水资源综合利用和管理发挥着重要作用。世界不少大坝有发电功能,例如在全球库容超过250亿m3的水库中,有44座水库具有发电功能,其中有16座水库以发电为唯一目的。这44座水库的总库容在1.3万亿m3(大约占世界库容总量的37%),它们提供了超过500TWh/年、大约占世界总水电发电量20%。2007年,在全球在建的坝高超过60m的370座大坝中,有217座大坝的主要或唯一功能是发电。
5万座处于运营中的大坝在不同地区间的地理分布情况如下:亚洲:59.7%,北美:21.1%,欧洲:12.6%,非洲:3.3%,南美:2.0%,澳大利亚:1.3%。
如果按坝高30m以上来统计,2006年中国30m以上大坝5191座,占全球的1/10,居世界第一位。在已建、在建高于30m以上的大坝中,居第二至第七名的国家分别为:美国1533座,日本1075座,西班牙517座,印度504座,土耳其376座,意大利332座。按水库功能进行划分,根据国际大坝委员会的统计,具有灌溉、水电、供水、防洪、娱乐及其他功能(包括航运、养鱼和其他用途)的水库占水库总数的比重分别为38%、18%、14%、14%、14%、8%、8%。
为了更好地了解国际大坝水库的建设情况,下面列出了按照数量、高度、水库库容、单个工程发电量等参数进行统计水库大坝发展统计表,因这几年变化不,数据以国际大坝委员会2003年出版统计报告和中国大坝协会于2005年系统整理的国际大坝典型数据为依据。
100m以上坝数较多的国家
世界前十大已建、在建高坝
世界前十大已建、在建水库(中国的三峡排在第22位)
世界前十大已建、在建水电站
世界前十大已建、在建面板堆石坝
世界前十大已建、在建碾压混凝土坝
上:贵州省桐梓县天门河水电厂大坝上游形成了“小西湖”。 摄影/张绍明/CFP
中:二滩水电站 摄影/华古劳/CFP
下:2010年7月29日,吉林,丰满大坝14年来首次开启三孔门放水泄洪,壮观景象吸引来许多市民和游客观光拍摄。摄影/万一/CFP
世界前十大已建、在建拱坝
20世纪初,欧洲绝大部分大坝位于英国(220座)。到2006年底,欧洲注册的大坝超过5280座,其中西班牙已建大坝的数目最多(1188座),其次是法国、英国,均超过500座。
欧洲大坝的主要用途首先是水电,其次是灌溉和供水。在欧洲国家,水库利用具有显著差异,尤其是表现在水电方面,这种差异反应了各国地形、降水和国家政策的差异。许多用作水电的水库,常常位于山区或北欧国家,明显不同于用作灌溉和供水的水库,后者规模一般较小,并且位于低地国家和欧洲南部。欧洲约有1/4的大坝是多用途大坝。有若干个国家的水电占本国电力供给的一半以上,例如阿尔巴尼亚为97%,冰岛为70.1%,拉脱维亚70%,而挪威的水电比重达到了99%。
1960年,欧洲许多地方的大坝建设和水电发展达到了高峰。而现在的重点是按照新的法规要求维护和整修现有大坝。
亚洲已经逐渐步入水电开发高峰,在建60m以上高坝大部分集中在亚洲,共有276座。国际大坝委员会2006年列出了亚洲地区的35070座大坝。亚洲地区大多数大坝是为了灌溉而建造的,其次是为了水电、防洪和供水。当前亚洲国家建坝的首要目的各不相同。印度和土耳其以灌溉为主,中国以防洪、灌溉、发电为主,日本则偏重防洪和抽水蓄能,伊朗则以灌溉和发电为主要目的。亚洲有9个国家水电占全国电力的比重高于50%。根据国际大坝委员会的统计资料,中国水电所占比重为14%(2007年,按发电量计),印度为17.1%(2007),俄罗斯占18%,土耳其占25.4%。
总的来说,中国、印度、土耳其、日本和伊朗是大坝建设最活跃的国家。亚洲大坝建设的高峰出现在1970年到1980年,平均每年建坝数目超过200座。2006年共有超过189010MW的水电装机容量正在建设之中,这些大坝主要分布在中国,其次是印度、伊朗和俄罗斯。
印度是人口大国,人均水资源量约1829m3/年,不足世界平均水平的30%,水资源短缺。国内有4083座水坝在运行中,总库容超过2130亿m3,90%的水坝都是土石坝,15m以上的大坝有2600座。全国水电装机容量达37,000MW,260.6m高的Tehri土石坝已经完工。
俄罗斯地跨欧亚大陆,有很长的边境与我国国境相接。年平均总降雨量约93480亿m3,平均年径流量为42620亿m3,水资源蕴藏极其丰富。目前,国内运行的大坝有101座。其中,土石坝58座,混凝土坝43座,总库容达7930亿m3。运行中的水电装机容量约47,000MW。水电装机容量超过10MW的水电站有85个。此外,还有约7000MW的水电装机正在建设,已规划的水电装机容量约12000MW。正在修建的140m高的混凝土重力坝Bureya大坝, 库容350万m3,是其国内目前在建中最高的大坝。
根据国际大坝委员会2006年的统计,北美和中美洲共有大坝8252座,其中约6510座在美国境内。本区15个国家中有4个国家水电占电力供应的比重超过了50%,其中包括加拿大、哥斯达黎加、海地和巴拿马。加拿大的水电量是北美地区最高的,居世界第三,美国居世界第四,两国的发电量加在一起超过了世界发电总量的1/5。防洪、发电、灌溉、供水和娱乐是美国大坝的主要用途。
第二次世界大战以后,该地区建成投入使用的大坝迅速增加。在美国,每年退役的大坝数目已经超过新注册建设的大坝数目。
美国约有21000MW的已建大坝2010年前达到许可运营期限,需要重新申请许可证。加拿大的水电蕴藏量极其丰富——最近新规划了很多大坝,特别是在魁北克、拉布拉多和纽芬兰地区。
中美洲建设中的大坝,装机大约3047.1MW(包括墨西哥)。到2006年,墨西哥已建成668座大坝,年发电量25000Gwh。在建水电装机达到2250MW。
2006年南美洲共有大坝799座,巴西(2006年有387座)几乎占了一半。大坝建设的首要目的是水电和防洪。南美目前高坝建设比较多,主要集中在巴西、委内瑞拉、厄瓜多尔等国家,有11,327MW水电工程在建,分布在9个国家,规划待建项目还有62,956MW。
该地区水电开发最积极的是巴西,其水电发电量占总发电量的比重超过76.6%,其他还有巴拉圭(99.99%)、哥伦比亚(78%)、秘鲁(65%)、委内瑞拉(73.3%)、法属圭亚那(60%)、智利(43.5%)和厄瓜多尔(43.5%)7个国家。
上:2010年7月,三峡大坝建库以来最大洪水泄洪。摄影/郑斌
下:亚洲青年动漫大赛中国卡通艺术活动贵阳开展,呼吁节约水资源。摄影/秦刚/CFP
2007年,南美洲13个国家的在建水电装机容量大约为11,327MW。
非洲国家水电开发度、水资源调控能力都比较低。根据国际大坝委员会2007年的统计资料,非洲已建成1815座大坝,其中南非(1166座大坝)、津巴布韦(250座大坝)和摩洛哥(120座大坝)拥有的大坝数目之和占到了非洲大坝总数的80%以上。2006年非洲有20多个国家正在开发水电,60m以上高坝建设比例不高,仅有13座。17个在建水电的国家2007年的在建装机总量为7489MW,其中三个国家的在建水电装机容量超过了1000MW,分别为埃塞俄比亚(1277MW)、几内亚(1291MW)和苏丹(1300MW)。 在干旱和半干旱的北部和南部地区,大坝以灌溉为主。在中部和其他较湿润地区,大坝以发电为主。
《南部非洲电力共同协定》对该地区、对未来电力供应基础设施的投资发挥了一定的作用。在非洲,有22个国家的水电占全国电力的比重超过了50%,赞比亚、莫桑比克、纳m比亚等5个国家的水电比重超过了90%。
这一地区的大坝共621座,主要位于澳大利亚(541座)和新西兰(67座)。大坝以供水为主,其次是水电和灌溉。有3个国家的水电比重在全国电力中的比重超过了50%,它们分别是斐济(50%)、新西兰(60%)、巴布亚新几内亚(65%)。
在澳大利亚和新西兰,大坝建设的高峰出现在1980年(平均每年新建大坝约10座),到了1990年迅速减缓,现在澳大利亚仅有一座60m高的大坝在建。当前澳大利亚主要发展小水电和供水工程。