关 帅,刘树锋,崔静思,杨 举
(1.广东省水利水电科学研究院,广州 510635;2.广东省水动力学应用研究重点实验室,广州 510635)
通讯作者:刘树锋(1978-),男,硕士,高级工程师,主要从事水资源与水利工程管理研究。
水电站是清洁的可再生能源,长期以来农村水电站在解决农村用电、助力脱贫攻坚、促进节能减排、减轻河流洪涝灾害、改善农田灌溉条件以及促进农村经济发展等方面发挥着重要的作用,大大改善了农村的基础设施和农村生产生活条件。但由于早期受开发理念与技术、经济、管理条件等因素的制约,农村水电站在开发与运行过程中不可避免地对当地的水文、水动力、水环境以及水生态等产生一定程度的胁迫[1],主要存在以下两个方面:一是改变河流水文特征,甚至造成局部河段减水脱流,影响河流生态和下游生产生活用水[2];二是水电站的拦河建筑物对河流通道形成阻隔,破坏了河流上下游的连通性,影响洄游鱼类等水生生物的生境[3-4]。尤其是引水式电站,较容易引起厂坝间河段的减水甚至断流[5],此外水电站的梯级开发也较易造成累积效应[6-8],加剧对河流生态系统的影响[9-11]。
以2017年中央督察组指出甘肃祁连山国家级自然保护区内水电站违法违规建设运行对当地生态环境造成破坏的问题为起点,全国各地均开始对农村水电站在生态环境、安全运行以及审批手续不齐全等方面存在的问题开展针对性的清理整改,并在小水电绿色转型发展[12-13]方面开展了以小水电安全生产标准化建设[14]和绿色小水电示范电站[15-16]创建为抓手的探索,以满足新时代对生态环境保护提出的新要求。
广东省有近万宗农村水电站,宗数位居全国第一,占全国总量的21%,广东省水电站的绿色发展与转型升级在全国具有举足轻重的作用[17-18]。因此,本研究以广东省为研究对象,以期为新时代农村水电站行业的高质量发展提供参考。
广东省农村水电站开发建设的时间较早,根据《广东省水利志》[19]记载,广东省第一宗电站可追溯至1932年梅州兴宁市华侨陈莹阶回国创办的兴宁华侨水电股份有限公司,投产时装机容量为115 kW。广东省内现存最早的小水电站为梅州兴宁市的七层电站,此电站1949年开工建设,最初装机容量为115 kW,2005年改造重建后装机容量为320 kW。
根据小水电的发展历程与社会政策的变迁,广东省小水电的发展可分为4个阶段(见图1)。
图1 广东省农村水电站发展历程示意
第1阶段:1932—1978年。改革开放之前,受经济、社会和技术条件的约束,小水电开发建设速度较慢、装机容量的规模也普遍较小,且主要以分散独立供电为主,但在解决广大山区农村无电问题上发挥了重要作用。在此阶段的47 a间,广东省共建成电站1 377座,占现有全省农村水电站的比例为13.83%;装机容量约140万kW,平均每年增长2.98万kW。
第2阶段:1979—1995年。改革开放之后,为解决能源短缺和偏远山区居民的用电问题,中央提出了“自建、自管、自用”的水电开发方针,鼓励各地建设水电站,开创了中国特色农村电气化道路。在此阶段的17年间,广东省出台了一系列政策,全力支持小水电开发,期间共建成电站2 698座,占比27.09%;装机容量约219万kW,平均每年增长12.88万kW。
第3阶段:1996—2010年。广东省人民政府办公厅于1996年印发了《转发省人大常委会关于加快农村小水电建设的决议的通知》(粤府办〔1996〕10号),2003年省政府再次印发了《转发广东省人大常委会关于进一步扶持农村小水电发展的决议的通知》(粤府〔2003〕25号),两份文件从管理体制、上网电价、资金投入以及建设补助等方面对小水电的建设进行了全方位的支持,大量社会资本进入农村水电开发领域,农村水电进入高速发展阶段,极大地促进了农村经济社会的全面发展。在此阶段的15年间,广东省建成电站5 698座,占比57.21%;装机容量约414万kW,平均每年增长约27.6万kW。
第4阶段:2011—2021年底。受资源和生态环境等因素制约,2011年以来小水电发展进入提质增效阶段,国家与广东省大力推进民生、平安、绿色、和谐水电建设,积极探索小水电安全管理与绿色发展。2011年以来,广东省共建成电站187座,占比1.88%;装机容量约为17万kW,平均每年增长1.7万kW。
由图1可以看出,2019年是小水电宗数与装机容量增加的最后一年,宗数达9 960宗,装机容量达791.29万 kW;受广东省小水电清理整改工作的影响,有104宗电站于2020年完成退出,因此,2020年为广东小水电开发建设历程中宗数首次出现下滑的年份。
广东省小水电宗数多,对其特点进行分析对把握小水电当下面临的形势、剖析存在问题的原因以及提出下一阶段的发展对策具有重大意义。根据广东省小水电的基本情况,总结其主要具有以下特点。
1) 开发利用程度高。根据水利部的相关统计,截至2017年底,全国农村水能资源开发程度达62.5%,而广东省的农村水能资源开发程度接近88.3%,远高于全国的平均开发利用水平。
2) 分布范围广。截至2021年底,广东省共有农村水电站9 853宗,共分布在全省19个地级以上市,90多个县(市、区)。按地市计,韶关市、梅州市与清远市宗数最多,约占到全省宗数的52%;按区域计,主要分布于粤东、西、北等山区地带;按河流计,主要集中在北江和东江流域。
3) 装机规模小。全国农村水电站的单站装机容量平均为1 792 kW,长江经济带十省(市)的单站装机容量平均为2 460 kW,而广东省小水电的单站装机容量平均仅为794 kW。全省近万宗电站中,装机容量小于1 000 kW的占85%,小于500 kW占62%,装机容量规模远小于全国平均水平。
4) 以引水式开发为主。水电站根据其开发形式的不同通常可分为河床式、坝后式与引水式三种类型。广东省的农村水电中,按宗数计约有85%、按装机容量计约有68%为引水式的开发方式,在广东省占主导地位。
5) 以民营电站为主体。广东省两份人大协议中提出的对农村水电支持的政策落实以后,大量民营资金涌入小水电行业。目前广东省现存的电站中,按宗数计约有71%、按装机容量计约有57%的小水电站均为民营电站。
以2019年为例,广东省小水电装机容量占全省发电总装机容量的6.1%,占全省可再生能源装机容量的35.3%;小水电年发电量239.48亿kW·h,占全省年发电量的3.6%,占全省可再生能源年发电量的42.9%。小水电作为公认的清洁可再生能源,在经济、生态与社会方面均具有显著的效益。
经济效益方面,按《广东省小水电管理办法》中规定的最低上网电价(目前为0.43元/(kW·h))计算,2019年一年创造了103亿的产值,在扶持山区经济发展、巩固脱贫攻坚成果、改善农村能源结构、实现乡村振兴等方面发挥着重要的作用。
生态效益方面,按照最新供电标准煤耗 307 g/(kW·h)计算,广东省小水电全年发电量相当于节约了735万t标准煤,减少二氧化碳排放1 843万t,减少二氧化硫排放9.7万t。
社会效益方面,广东省9 853宗电站中,有3 200多宗均具有防洪、供水、灌溉等综合利用功能,在防洪减灾、保障居民供水以及改善灌溉条件等方面具有不可替代的作用。此外,小水电行业还同时解决了5.7万人的就业问题。
自水利部等四部委部署长江经济带小水电清理整改工作以来,广东省于2020年开展了小水电核查评估工作,按照退出、整改与保留三类条件逐宗进行综合评估;2021年7月份,广东以省政府的名义印发了《广东省小水电清理整改工作实施方案》,全面开展清理整改工作。根据实施方案,所有整改类电站应于2022年底前完成整改;退出类电站根据不同电站的情况分为2022年、2024年与2027年3个时间节点完成退出。截至2021年12月底,全省9 000多宗电站已基本完成核查评估与“一站一策”方案编制工作,正在全面落实整改。
落实生态流量[20-23]是农村水电绿色发展的核心与关键关节,自2019年12月份,广东省水利厅与广东省生态环境厅就多次部署全省的生态流量落实工作,从生态流量核定、泄放设施改造、监测监控设备安装3个方面分步推进整改。根据《广东省小水电清理整改管理系统》统计,截至2021年12月底,全省农村电站已基本完成生态流量的核定,一半以上的电站已完成生态流量泄放设施改造,200余宗电站已安装生态流量的监控监测设备,小水电造成下游减水脱流的问题得到一定程度的缓解。
广东省农村水电点多面广,全省40%以上小水电站老化、破旧,安全隐患问题突出。为了解决小水电数量多、分布广,且多数位于偏远山区、监管难度大的问题,广东省于2020年推出了“广东平安小水电”微信监管平台,实现网上信息采集、安全监管和监测预警,加强小水电站安全管理。另外,为提升全行业的安全生产水平,广东省于2020年将农村水电站安全生产标准化建设分成安全生产标准化达标评级、定期检验、其他行业或社会组织认定评级3种方式,并提出2025年底前实现农村水电站安全生产标准化建设全覆盖的目标。截至2021年12月底,广东省已有200多宗电站完成了安全生产标准化达标评级,且根据《水利部关于公布第十一批水利安全生产标准化达标单位的公告》(2022年第3号),全省有5宗农村水电站被水利部评为安全生产标准化达标一级单位。
绿色小水电示范电站是指在生态环境友好、社会和谐、管理规范和经济合理方面具有示范性的小型水电站[16]。小水电的历史任务已经由解决农村用电和帮助农民脱贫向减少环境污染、改善能源结构方向转变,因此创建绿色小水电成为小水电绿色转型发展的方向。根据水利部历年来公布绿色小水电示范电站名单的通知,自2017年以来广东省已累计创建绿色小水电示范电站58宗(见图2),占全国绿色小水电示范电站的6.67%。
图2 广东省绿色小水电示范电站历年创建成果示意
此外,根据广东省水利厅、财政厅联合实施的“十三五”农村水电增效扩容改造项目绩效评价,“十三五”增效扩容期间广东省共开展河流生态改造项目89宗,涉及全省67条河流,共修复减脱水河段167.65 km。此外,广东省正在全力推动广州市从化区与肇庆市广宁县开展以实现政府监管智能化、电站运行集约化、市场服务物业化为主要目标的绿色水电示范区的建设。
受开发理念、资金等限制,早期地方政府对规划重要性的认识不够,经费投入不足,缺乏对河流水能的统一规划,部分地方在没有河流整体规划的情况下即擅自开工建设电站;另一方面,过去对生态文明的理念认识不足,对河流生态环境的保护缺乏统筹考虑,比如传统的规划理念强调对水能资源的充分利用,梯级布局往往采用首尾衔接、密集开发的态势,这些密集开发的电站对河流生态系统的胁迫产生的累积影响不容忽视。另外,由于广东省范围内小水电站宗数与自然保护区个数均位居全国第一,早期小水电建设审批流程不完善,造成自然保护区范围内存在一批农村水电站,退出难度大。
广东省境内的小水电站建设年代早,受当时设计理念与生态意识的限制,多数电站建设时未考虑生态流量泄放的要求。新时代提出的水生态文明建设要求人水和谐,农村水电站运行中的减脱水问题,既影响生态环境和景观,也影响居民生产生活用水。2019年广东省就开始专门部署各地开展生态流量泄放设施的改造与监测监控设备的安装,截至2021年12月底,全省仍有约近一半的电站未完成生态流量泄放设施的改造,绝大多数的电站仍未安装生态流量监测监控设备,河道生态系统受到胁迫的现状仍未得到根本改善。
广东省小水电建设年代较早且装机规模普遍较小,因此目前较多电站存在设备残旧老化、故障率高的情况。此外小水电站多为社会投资者自主开发经营,体制性问题依然存在,电站对安全生产方面的投入不足,尤其是在水工建筑物方面疏于维护。“广东平安小水电”微信监管平台中,仍存在部分电站企业未开展使用,且其监管功能主要依赖于电站企业的自觉,影响其作用的发挥;安全生产标准化达标建设方面,由于缺乏强制措施且未出台相应的鼓励机制,仍以电站企业主动创建为主,目前广东省小水电已完成安全生产标准化建设的宗数仅占全省小水电的2%,小水电站的安全生产形势仍未彻底改善。
近年来,广东省在中小河流水能资源规划、电站退出、生态流量保障以及绿色小水电示范电站创建等方面开展了一系列探索,有效促进了小水电行业的绿色转型发展,但政策导向机制仍不够完善。电站退出方面,尚未形成完善的退出流程及补助机制,一定程度上影响了电站的有序退出;生态流量方面,由于未形成考虑泄放成本的生态补偿机制[24-25],难以引导电站企业主动泄放,同时缺乏相应的惩罚性措施,造成生态流量保障难度较大;绿色小水电示范电站创建方面,因缺乏相关鼓励性的政策导向及资金补助,使得电站企业创建意愿不强,示范性不够。此外,由于小水电主要分布在经济欠发达的粤东、西、北等地区,地方财政扶持力度有限,也在客观上阻碍了小水电的绿色发展。
小水电清理整改工作是对农村水电站发展几十年来历史欠账的一次系统梳理与整改,以清理整改为契机,深入开展退出与整改工作,优化存量、严控增量,打牢绿色发展的基础。一是坚决退出对生态、安全存在严重影响的电站,同时引导装机容量小、安全生产管理水平低、经济效益不佳的电站主动退出,通过退出一批电站来解决无序开发、过度开发对河流生态系统的不利影响,提高河流的连通性与原真性,同时降低水能资源开发率。二是对无审批、无环评等手续不齐全的电站,建立整改台账逐一整改,补齐手续方面的短板。三是严控增量,强化规划引领,在禁止开发河段上严禁开发水电站,提升河流生态系统的稳定性。
生态流量监管是影响小水电绿色发展最薄弱的环节,也是推动小水电绿色转型发展的牛鼻子环节。一是要科学核定生态流量,大力推动农村水电站生态流量泄放设施整改与监测监控设备安装,建立水电站生态流量监管平台,以信息化的手段对电站生态流量泄放情况进行实时监管。二是要推动电站生态调度运行,并因地制宜开展减脱水河段生态修复,恢复河流连通性。三是对因泄放生态流量产生的生态效益与经济生产损失进行定量分析,制订反应生态环境修复与治理成本的农村水电上网电价机制。四是要明确生态流量的法律地位,强化执法手段与监管力度。
安全生产是水电行业永恒的主题,也是实现农村水电站高质量发展的基础。一是要以全国目前正在开展的水电站风险隐患排查整治专项行动为契机,加强风险分级管控。以农村水电站水库大坝、压力管道、压力前池等部位为重点,逐宗梳理各电站存在的安全隐患,建立问题台账清单,强化风险隐患排查治理。二是以农村水电安全生产标准化为抓手,提升安全生产水平。安全生产标准化是电站加强安全管理的重要方法和手段,要以行政手段与市场激励相结合的办法,切实完成2025年底前农村水电站安全生产标准化建设全覆盖的目标。三是以农村水电安全监管能力建设为引领,提升安全生产监管信息化水平。首先是继续运用“广东平安小水电”微信小程序开展日常安全监管工作,并逐步实现全省电站的全覆盖;其次是基于降雨预报和水文预报信息,结合水电站下游关联承灾体等基础数据,构建水电站水毁风险预警模型,逐步实现农村水电站的动态风险评估与实时预警,推进安全监管信息化。
构建可持续发展的长效机制对广东省农村水电高质量发展的科学化、长期化与高效化具有十分重要的意义。一是完善水电站退出机制,实现农村水电全生命周期的闭环管理,有序引导生态扰动大与安全标准低的电站有序退出。二是创新绿色发展价格机制,对符合绿色小水电示范标准的或绿色水电示范区内的农村水电站实行鼓励性电价政策,将生态环境成本纳入经济运行成本,建立健全能够充分体现生态价值和环境损害成本的资源环境价格机制。三是出台鼓励性政策,如制定相关的绿色税收减免、绿色信贷优惠、贷款利率打折等激励机制,引导农村水电企业在不扩大引水能力的前提下,采用新技术、新材料、新工艺、新设备开展绿色改造,全面提升水电站硬件现代化水平。四是以绿色水电示范区为载体,建立区域集控平台,改变单站独立分散运行的常规模式,以区域或流域为单位建立电站集群统一运行模式。
高质量发展体现在保障安全的基础上与生态环境和谐共生,小水电的生态效益、社会效益与经济效益协同发展。农村水电站是清洁可再生能源,其能源回报率及发电效率均大大优于风电及光伏发电,且其具有巨大的电网调节潜力,同时也是当地重要的应急保障电源。因此小水电走向高质量发展之路,不仅是促进河流生态系统治理、复苏河湖生态环境的需要,同时也是实现碳达峰碳中和目标的重要能源选择。广东省是水电大省,其小水电的高质量发展在全国具有举足轻重的地位,立足广东小水电行业的实际情况,聚焦绿色发展中的问题,主推绿色发展管理措施,统筹协调绿色发展体制机制,重塑新时代新形势下小水电清洁可再生能源的地位,为全国农村水电站高质量发展提供借鉴和参考。