美国水电产业发展综述



战略与规划

美国水电产业发展综述

摘要：综合介绍了美国的水电产业活动，重点研究了该国水电站的装机容量与所有制状况、水电装机增长及发电总量发展趋势、水电产业的分布及其所创造的社会经济效益。从装机容量上看，公共部门占主导地位，但私营部门拥有的水电站在数量上更多；水电装机呈缓慢增长趋势，目前的水电建设以小型水电项目为主，抽水蓄能电站具有较大开发潜力；水电产业促进了就业和相关产业的发展。结果表明，水电在美国的电力系统中占有重要地位，并仍将是重要的可再生能源。

关键词：水电资源开发规划；小型水电项目；水电站装机容量；美国

美国能源部(DOE)最近公布了一份报告，对本国的水电资产组合进行了评估，并预测了未来水电行业的发展趋势。报告指出，虽然关于抽水蓄能电站潜能和河流系统的研究一直在进行，但目前的水电建设仍然以小型水电项目、水电项目的维修及升级为主。

鉴于美国目前的水电资产组合和未来项目中均缺乏系统的文件资料，DOE首次在其系列报告中推出了《2014年水电市场报告》，并称该报告“填补了空白”，为所有水电站维护和水电潜能开发的参与者提供了参照标准。

报告指出，尽管水电是最古老的电力来源之一，且一直处于发展和扩张之中，仍然有很多人没有注意到现有的水电基础设施，因为人们更加关注新型的、身边显而易见的、可再生能源，如风电。

该报告由橡树岭国家实验室(ORNL)负责，该实验室属于国家研究机构，位于美国田纳西州。报告称，水电依然在美国的电力系统中占有重要位置。经历了一个世纪的发展进程，美国现有的水电资产，根据规模和型式可划分为多种类型，且许多项目都具有多种功能。

1水电站装机容量与所有制

水电(抽水蓄能电站除外)约占美国总装机容量的7%，即 80 GW。水电装机容量排在前五位的分别是华盛顿州、加利福尼亚州、俄勒冈州、纽约州和阿拉巴马州。公共部门所有的水电站几乎占了总装机容量的75%，因为该类水电站倾向于采用较大的设施、大型水坝以及土建工程基础设施。

在公共部门所有的水电站中，60%以上属于联邦政府设施，且大部分由美国陆军工程师团(USACE)和美国垦务局(USBR)管理。其中，USACE负责21 GW的装机容量，USBR负责14.2 GW，联邦政府机构田纳西河流域管理局(TVA)负责3.6 GW。其他公有水电站分别由公共事业机构(12.8 GW)和州政府机构(5 GW)运营。合营机构所有的装机容量略大于1.1 GW。

私营部门所有的水电资产占比25%。目前，私营水电站主要由私人投资机构所有，装机容量为15.2 GW。其他还有电力批发市场(4.2 GW)和非公共事业机构(1.8 GW)等主要私营部门。

到目前为止，私营部门的水电装机容量较小，而其在联邦政府设施中占有的装机容量尤其小，但其拥有的水电站数量却最多(占总数的62%)。私营部门中，非公共事业机构拥有水电站552 座，私人投资机构拥有水电站486座。公共部门中，公共事业机构拥有水电站516座，是公有水电站的主要所有者。

2水电装机增长与发电总量发展趋势

美国的水电装机呈稳定但缓慢增长趋势，2002年约为76.5 GW，到2014年接近80 GW，过去12 a,增长不到3.5 GW。尽管这一增长量显而易见，但与亚州、非洲和拉丁美洲的水电开发规模、数量和速率相比，美国的装机增长量却显得非常小。当然，能源部的报告中并未包含装机小于1 MW的水电站。

由于大部分可利用的坝址已被使用，可以认为美国的水电行业已进入成熟期。因此，人们近期更多地将目光转向了小水电开发，这些项目集腋成裘，将合理增加美国的水电资产。在大型水电工程中，抽水蓄能电站则是主要的研究对象。

虽然水电装机在逐步增长，但水电站出力却不稳定，而且近年来水文环境也愈加脆弱。2002年，水力发电总量接近265 TW·h，尽管发电总量上下波动，到2007年，发电量只是略高于245 TW·h。在4 a内，发电总量先上升至320 TW·h/a，随后却降至270 TW·h/a以下。

报告指出，研究期的最近3 a(2011～2014年)，年均水力发电总量(不包括抽水蓄能电站)约占该国年均发电总量的7.1%。

2005～2013年期间，水电装机净增长1.5 GW，其中包括通过电站的翻修和升级所增加的装机容量。最近10 a 投入了约60亿美元用于增加装机容量。增加的容量中，大部分(超过580 MW)已并入太平洋西北地区电网。

大多数新建及正在开发筹备中的工程，都属于在现有的非发电用大坝、灌渠和输水管道基础上开发的小型工程。报告指出，尽管不同的方案可选用，但中型工程的规模小于10 MW。

一些在联邦政府设施(分别由USACE和USBR管理)上开发的小型工程已经由非联邦机构开发者建造完成，更多项目正在规划之中，其中大部分在美国西部地区进行。

除上述举措外，能源部还支持小型、环保及流体动力学技术的研发，以开发河流及水道工程。目前这些河流及水道没有也不需要大量的土建工程基础设施。在太平洋西北地区和阿拉斯加州，水电开发还是一片空白，此前这些地区的河流上还从未修建过水电工程。

DOE指出，近几年，美国对于许多小型工程的许可和准入制度已经进行了变革，这样做可降低成本、节省时间，并可能引起更多私营或公共机构的投资兴趣。然而，即使是微型项目要通过审批流程也并非易事。最近拟建的靠近科罗拉多州柯林斯堡的小型项目索尔哲(Soldier)峡谷输水管道配套工程，不得不向美国联邦能源管理委员会(FERC)投诉，就一些规则的解释进行重新听证。最后，该工程胜诉。

总的来说，约有77 GW的水电资源可待开发，并进行工程可行性研究。另外，抽水蓄能电站正迅速增加。与现有大坝或河流上修建的工程不同，作为水电领域的一个分支，抽水蓄能电站因需要新建大量的基础设施，一般规模较大。许多规划的抽水蓄能电站方案涉及大量的隧道工程和坝工建设。修建该类电站的动机来自于对增加能源储备和支持输电网快速响应(如调峰、调频等)的需要。

截至2014年底，有331个水电项目正在考虑之中，大多考虑建在非发电用坝、输水管道上，或建在某河段内。

其他水电活动密集的领域包括现有建筑物的翻新和维修，如坝体和溢洪道。近期竣工的科罗拉多州米尼多卡(Minidoka)坝(由USBR管辖)溢洪道工程就是其中之一。

3水电产业

该报告指出，美国水电产业创造了超过55 000个直接就业机会，在38个州均有水电供应链企业。除了土建工程承建商和咨询公司之外，美国有超过170家公司拥有制造设施，生产重要的机电设备，如水轮机、发电机、变压器、压力钢管、水闸和阀门等。

水电产业分布在各类工程中，既涵盖现有工程(通常是大型工程)的翻修和升级，也包括对新建小型项目提供产品和服务。虽然很多产业需求是由于厂房和基础设施老化，因而需要提升效率和性能，但更重要的是为了缓解或使对环境(包括渔业)的影响降至最低。在某些情况下，还存在大坝停运或拆除的压力。

在未来新建的大型工程中，地下工程和主电站厂房建设是其重要构成，但最大的可能性来自于修建抽水蓄能电站。

该报告总结到，通过现有水电资产的优化和升级，水电仍将是灵活性强、成本低、无碳、可再生的重要能源。

(杜晓宜陈紫薇编译)

中图法分类号：TV212

文献标志码：A

文章编号：1006-0081(2016)03-0001-02

收稿日期：2015-11-30