水电在适应与减缓气候变化影响中的作用

1 概 述

人口增长、城市化、社会经济加速发展及全球气候变化等，这些都威胁着水和能源的可持续发展。

气候变化使得全球变暖，导致海平面上升和积雪减少。温度上升还可能与水文循环相互作用，使降水、蒸发、土壤水分发生变化，冰川和冰盖融化，河道流量改变，影响供水和水电，并可能造成旱涝灾害。

电力资源对人类幸福生活和可持续发展来说至关重要。漆黑的夜晚，有电的地区一片繁华。但世界上仍有约25%的人口生活在黑暗中(不能获得照明、制冷、计算机、良好的教育或自来水)。电是社会经济发展的体现，而黑暗则是可持续发展中的一大问题。目前，世界上有超过14亿的人口缺乏电力资源，这些人主要集中在亚洲和非洲，其中约80%为农村地区。

社会经济分析结果表明，在高收入国家，每个人(100 %的人口)都能用上电，在中等收入国家， 90.4%的人能用上电，而在低收入国家，只有36%的人能用上电。在人类发展指数(HDI)较高的国家，100%的人能用上电，而在人类发展指数较低的国家，却只有22%的人能用上电。

水电是一种环境友好型清洁可再生能源，其年均发电量为3.551 TW·h，占世界总发电量的16%，占可再生能源发电量的85%左右(2011年数据)。水电装机容量为976 GW(主要分布在亚洲和拉丁美洲)，过去5 a，以年增长率3.5%左右的速率增加。当前，在建水电装机容量约为180 GW，规划中的装机容量超过300 GW。

经济发达的国家已开发了大量的水电，其开发量已占到了经济可开发程度的70%左右。一些新兴经济国家水电开发度约为20%～30% ，而发展中国家仍有巨大的水电蕴藏量未开发。典型的例子是非洲，非洲仅有7%的经济上可开发的水电得以开发。水电的开发与社会经济发展之间存在密切的联系。一般情况下，发达国家已经开发了其大部分的水电资源，而新兴国家和发展中国家在这方面还是任重而道远。

2 水电与气候变化

水电与气候变化是相互影响相互制约的。一方面，水电作为一种重要的可再生能源，有助于显著减少温室气体排放量，从而缓解全球变暖。另一方面，气候变化可能改变河道流量，从而影响水资源量及其分布规律，并对水力发电带来影响。

联合国气候变化框架公约(UNFCCC)正在促使达成减少温室气体排放的全球协议。目前，在减缓电力领域的温室气体排放方面基本达成共识，如发展太阳能、风能、地热能、生物能源(绿色能源)和水电(蓝色能源)等可再生能源，提高供电配电效率，用天然气替代煤，发展核电能、热电联产及二氧化碳捕获技术应用等。

3 水电的作用

水电等可再生能源有助于显著减少温室气体的排放，并能保障能源供应。与常规燃煤电厂相比，水电每年可减少约30亿t二氧化碳排放量，相当于每年世界温室气体排放量的9%左右。

早期的传统在各种外来文化的冲击下，历经没落，反复调适，最终形成传统流失或者发明新的传统，这即是传统体育涵化必然经历的过程。值得注意的是，传统体育遭遇外来文化的冲击时，由于各种传统均有稳定性和持久性的特点，所以这种神圣的对抗是双向的；而因为神圣与世俗具有同一性，是对现实的一种体悟，是世界上一切意识之源[17]。

一般情况下，水电的温室气体排放量很小。根据2004年世界能源委员会公布的数据，径流式水电站的二氧化碳排放量为3～4 t/GW·h，蓄水式水电站的二氧化碳排放量为10～33 t/GW·h，大约只是传统火力发电排放量的1/100。

可再生能源特别报告(2011年政府间气候变化专门委员会发布的关于可再生能源的专题报告)指出，大部分水电站在生命周期内的温室气体排放量约为4～14 g/kW·h。然而，在某些特殊情况下，偶尔会出现超常规的温室气体排放量，但通常是远远低于火力发电厂的。过去10 a，就水电站水库温室气体排放的研究方法和可靠性上一直存在着争议。最近的研究表明，水电站水库的温室气体排放总量只占淡水(包括天然湖泊、河流和水库)温室气体排放总量的一小部分，约4%。

水电的能源投资回报率最高，其回报率指数超过200。水电也是成本最低的可再生能源，与当前市场的能源价格相比，在经济上极具竞争力。尽管水电开发的初始投资相对较高，但其寿命长，运行和维护成本非常低。水电项目的平准化电能成本(扣除任何补贴或政策优惠情况下的电能成本)变幅较大，但在理想的条件下，其成本可低至3～5美分/kW·h(2005年水平)。

水电还有另一个优点，即在所有已知能源形式中，水电的能源转换率最高(约90%)，可靠性和灵活性也很高。水电项目的规模可大可小，这使得水电不仅能满足大城市和工业的集中需求，还可以满足农村的分散需求。

过去若干年，随着可再生能源的发展，水电和风电得到了大力开发。水电和风电是可以互补的。风电的特点是间歇性运行，且不稳定，而水电能够缓解风电的可变性，并能满足峰荷需求。另外，抽水蓄能是目前水电站中唯一的能大规模有效储能的一种储能和发电方式。

未来，气候变化对水资源和能源的影响，预计主要是加剧水资源的时空分布和地域分布的不均性，对水资源的压力进一步加大。对水库调蓄的流域进行气候变化敏感性分析结果表明，水库调控能力强的流域，能更好地适应水资源的变化，受气候变化影响较小，而水库调蓄在气候变化的影响中起着缓冲器的作用。在全球气候不断变化的背景下，需要担负起更大的开发责任，而加大水库的调控能力是当务之急。适应气候变化方面的投资应包括蓄水设施及多目标水电工程建设的投资，这将有助于增强水资源适应气候变化的能力。此外，水电项目还能作为多功能水库建设的融资工具，也能作为缓解气候变化对水资源影响的一种适应性措施，在电力部门以外发挥能促型作用。

4 气候变化对水电的影响

气候变化可能会改变河道流量，致使水力发电受到影响。一般情况下，气候变化对水电的影响程度差异很大，同一地区的影响也与河流流态及冰川和积雪融化有关。

到2070年以后，整个欧洲的水电蕴藏量估计将下降6%左右，其中北欧和东欧可能增长15%～30%，西欧和中欧可能基本保持不变，地中海地区则可能下降20%～50%。

2012年的可再生能源特别报告(SRREN)指出，从全球范围看，气候变化对现有的水力发电影响较小，甚至可能还是偏正面的影响。

然而，需要特别指出的是，这些预测具有一定的不确定性。由于社会经济形式及预测模型存在不确定性，某些地区的预测值可能与实际值存在较大偏差。因此，对气候变化影响进行的分析、评估和预测结果可能不准确，某些情况下甚至可能是错误的。未来的水文状况存在不确定性，因此气候变化给水利水电管理者带来了挑战。虽然这些预测不能为决策者提供未来变化程度的准确信息，但还是一种很有用的信息，可作为初步评估时参考。还有非常重要的一点是，应对未来水力发电量的变化趋势和相关数据进行监测和分析，以便有效地进行适应性管理。

5 结 语

在未来减缓气候变化影响的活动中，水电开发起着非常重要的作用。据国际能源署(IEA)预测，当温室气体排放峰值为450 mg/L时，气温最高上升2℃，这一数据现已被普遍接受。到2030年，水电装机将增加70%，到2050年将增加一倍。根据全球气温上升2℃的预测，国际能源署制定的水电线路图详细介绍了所有能源部门的能源技术如何协同来实现二氧化碳排放量减少到2009年排放量一半的目标，要实现这一目标，就得将水电大幅增加，尤其是在亚洲、南美洲和非洲。

美国能源信息署预测，可再生能源中，水电的装机容量预计在2008～2035年间将持续增加，增幅将是其他可再生能源装机容量的1.71倍；到2035年，水电在可再生能源中的比重将占到75%左右。

最近，国际可再生能源署(IRENA)发布的REMAP 2030文件以及联合国秘书长发起的“人人享有可持续能源”行动目标，均与“2030能源线路图”一致，旨在将可再生能源的所占份额翻番。要实现这一目标，可再生能源装机需要达到2 200 GW，这意味着在国际能源署预测的基础上，还需增加500 GW的水电装机。

总之，水电是一种低成本的成熟能源开发技术，对缓解气候变化有着积极的作用，并在水资源应对气候变化方面扮演着重要角色。然而，必须重视并降低水电开发的环境和社会成本。未来10 a，水电装机容量预计将增加1 TW以上。