金連根,方 兵,2,宋 毅

(1.浙江同濟科技職業(yè)學(xué)院,浙江 杭州 311231；2.浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院,浙江 杭州 310027)

1 問題的提出

所謂生態(tài)綠色小水電,就是兼顧水電開發(fā)和環(huán)境保護(hù),實現(xiàn)生態(tài)文明和人水和諧的小水電。我國能源結(jié)構(gòu)長期以煤為主,特別在電力中,煤電占83.17%以上,據(jù)統(tǒng)計[1-2],2012年全球所燃燒的70萬億t標(biāo)準(zhǔn)煤中,我國占了36萬億t,由此帶來了二氧化碳、二氧化硫和懸浮顆粒物的大量排放,使大氣溫室效應(yīng)加劇、霧霾天氣增加、大氣環(huán)境污染日益加重。

與煤炭、石油和核能等發(fā)電方式相比,水力發(fā)電不排放溫室氣體和顆粒物,被認(rèn)為是清潔、綠色可再生能源。

然而長期以來,針對水力發(fā)電是否綠色環(huán)保的問題,不同國家和組織存在不同的認(rèn)識和爭議[3-4]。中國環(huán)境與發(fā)展國際合作委員會在2010年會專題報告中稱,中國“流域大型水利工程過熱,河口生態(tài)環(huán)境負(fù)面效應(yīng)凸顯”；中國科學(xué)院院士蘇紀(jì)蘭等25位中外科學(xué)家,在會上提交了《中國海洋可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境問題與政策研究》專題報告,報告指出,“中國大型水利水電工程數(shù)量高居世界第一,世界壩高15m以上的大型水庫50%以上在中國,絕大多數(shù)分布在長江和黃河流域。大型水利水電工程導(dǎo)致河流入海徑流和泥沙銳減,例如,曾經(jīng)是世界第一泥沙大河的黃河入海泥沙減少了87%,長江減少了67%”,報告還稱,流域入海物質(zhì)通量變化導(dǎo)致河口三角洲侵蝕后退,土地與濱海濕地資源減少,河口生態(tài)環(huán)境發(fā)生重大改變。因此,水利發(fā)電工程對生態(tài)環(huán)境的影響問題已經(jīng)引起了人們的重視。除了大型水利發(fā)電工程外,中國小水電發(fā)展驚人,截止到2010年,中國小水電站數(shù)量已達(dá)到45000多座。如此數(shù)目眾多的小水電對生態(tài)環(huán)境的影響到底如何,目前關(guān)于這方面的研究還較少。

本文將對小水電在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述和分析,在此基礎(chǔ)上探討小水電對生態(tài)環(huán)境的影響,并進(jìn)一步對生態(tài)綠色小水電的發(fā)展提出建議。

2 國內(nèi)外小水電發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國 內(nèi)

小水電指裝機容量在25MW及以下的水力發(fā)電站和以小水電為主的地方小電網(wǎng)。我國有著豐富的、分布極為廣泛的小水電資源[5-8],可開發(fā)量為1.28億kW,截止2009年底已開發(fā)55120MW,開發(fā)率為43%,年發(fā)電量1600多億kW·h,居世界之首。在建規(guī)模達(dá)2000萬kW,約占世界小水電開發(fā)量的40%以上、整個水電比重的30%以上、全國電力工業(yè)比重的6%～7%、可再生能源發(fā)電中的97%,占將近1/3的鄉(xiāng)村、1/4的人口在使用小水電電能。通過開發(fā)小水電,全國1/2的地域、1/3的縣市、3億多人口用上了電,農(nóng)村水電地區(qū)的戶通電率達(dá)到99.16%,基本解決了山區(qū)農(nóng)村的用電問題,對帶動當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟社會發(fā)展、改善當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)生活條件、促進(jìn)節(jié)能減排等多方面發(fā)揮了重要作用。雖然我國能源資源絕對數(shù)量較大,但由于人口基數(shù)大,國民人均能源資源占有量僅為世界平均水平的1/2。2005年2月,我國頒布了 《可再生能源法》,鼓勵開發(fā)包括小水電資源在內(nèi)的可再生能源,至此,小水電站的建設(shè)在全國范圍內(nèi)掀起高潮。

2.2 發(fā)達(dá)國家

發(fā)達(dá)國家小水電開發(fā)雖有百年歷史[9-11],但到20世紀(jì)70年代幾乎完全停止,目前發(fā)展很少。

以歐洲為例,截止到1999年,歐洲26個國家共建設(shè)17400座小水電,總裝機容量約為1230萬kW,其中45%為60a前建的,68%為40a前建的。近30a興建的小水電總計不過370萬kW,即每年增加約12萬kW,年增長率不到2%。計劃到2015年發(fā)展到1570萬kW,15a仍只增長約340萬kW,年增長率仍不到3%。實際上歐洲擁有豐富的小水電資源,排除經(jīng)濟和環(huán)境制約,根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件,歐洲每年應(yīng)能新增小水電292萬kW。但是,受新興綠色可再生能源(太陽能、風(fēng)能等)技術(shù)發(fā)展的影響,小水電裝機容量及發(fā)電量在整個電力工業(yè)中的比例在1997年分別為1.75%、1.54%,到了2001年已分別降為1.68%、1.47%；小水電在水電發(fā)電量及可再生能源發(fā)電量中的比例也從1997年的11.85%和10.55%降為2001年的10.80%和9.02%。

3 小水電對生態(tài)環(huán)境的影響分析

3.1 國 內(nèi)

近年來,我國小水電發(fā)展加快了步伐。但在大規(guī)模、高速度發(fā)展的進(jìn)程中,造成河流無序開發(fā),生態(tài)保護(hù)、環(huán)境影響的問題日益突出,由小水電開發(fā)引起的環(huán)境、生態(tài)問題屢見不鮮[12-16]。例如,2011年被媒體披露的在生態(tài)敏感區(qū)湖北神農(nóng)架建設(shè)100座小水電站致堵河、南河、香溪河、沿渡河4大流域斷流事件 (見圖1、2)；同年甘肅舟曲還發(fā)生在特大泥石流災(zāi)害1a后,舟曲所在的整個白龍江流域水電站項目已經(jīng)超過1000座的情況下,1a審批立項水電站68家,致使白龍江幾近干涸,有近10km的河道完全斷流、河床裸露的報道。類似的事件還在陜西嵐河、福建九龍江、四川岷江發(fā)生,在這些流域幾乎都在上演相同的一幕：某些河段水電站幾乎首尾相接。

圖1 神農(nóng)架電站分布示意圖

圖2 神農(nóng)架電站圖

目前我國不少流域已經(jīng)發(fā)生的小水電過快、過度開發(fā)帶來的顯見的環(huán)境、生態(tài)問題,主要表現(xiàn)為：

(1)河水銳減：部分河段枯水期脫流斷水；

(2)生態(tài)多樣性影響：水電站的興建及河段片段化,破壞了水生生物賴以生存的水文條件,使得某些物種減少乃至滅絕；

(3)水質(zhì)影響：由于建壩蓄水,上游水體流動速度減緩,水體更新周期變長,降低河流水體的自凈能力,出現(xiàn)水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象；

(4)地質(zhì)災(zāi)害：水電站建造施工引起的地表土壤擾動及電站運行形成的減水河段會破壞周圍植被,造成水土流失,嚴(yán)重的還會導(dǎo)致泥石流等地質(zhì)災(zāi)害；

(5)施工棄渣：因水電站建筑施工、開挖山體、隧洞會產(chǎn)生大量的廢渣,施工中亂堆棄渣、亂修臨時設(shè)施也很常見,有的還淤塞河道,影響行洪安全,破壞景觀；

(6)移民安置不當(dāng)造成新的生態(tài)破壞：由于小水電工程移民人數(shù)少,移民問題得不到重視,很多小水電沒有編制移民生活和生產(chǎn)安置規(guī)劃,造成新的生態(tài)破壞。

鑒于目前小水電開發(fā)帶來的環(huán)境、生態(tài)問題,有關(guān)專家、學(xué)者主要把目光集中在問題的外觀表現(xiàn)上,而對小水電對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響機理進(jìn)行系統(tǒng)研究較少,提出有效的治理措施較少。

3.2 發(fā)達(dá)國家

小水電在發(fā)達(dá)國家的發(fā)展也并非一帆風(fēng)順,同樣也經(jīng)歷了建設(shè)—生態(tài)破壞、環(huán)境污染—治理的過程[17-20]。例如,世界上單位面積水電產(chǎn)量最高的國家之一—瑞士,20世紀(jì)60年代初的水電開發(fā)使得瑞士許多河流的生態(tài)完整性被顯著破壞,自然狀態(tài)的河流系統(tǒng)已幾乎蕩然無存。Oliver Paish等學(xué)者[17-18]針對小水電開發(fā)帶來的負(fù)面影響從水文特性、河流系統(tǒng)連續(xù)性、河流形態(tài)和地貌、景觀、生物群落等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究；ANA AL MODO等[19]研究了西班牙Hoz Seca河上小水電對水文特性的影響規(guī)律；JOSE M.SANTOS VAR等[20]研究了葡萄牙中部和南部18座小水電對魚群生物多樣性的影響機理。在學(xué)者系統(tǒng)研究基礎(chǔ)上,才逐漸形成了適合本國的綠色水電發(fā)展政策,其中最具代表性的就是瑞士的綠色水電認(rèn)證方法、美國的低影響認(rèn)證。

4 對我國生態(tài)綠色小水電發(fā)展的建議

4.1 建立和完善綠色小水電認(rèn)證

為了降低小水電工程的不利生態(tài)影響,瑞士和美國分別建立了綠色水電認(rèn)證和低影響水電認(rèn)證制度,國際水電協(xié)會(International Hydropower Association,IHA)發(fā)布了《水電可持續(xù)性評估規(guī)范(Hydropower Sustainability Assessment Protocol)》,從環(huán)境、經(jīng)濟、社會等方面進(jìn)行水電開發(fā)可持續(xù)性的評估。2012年中國水利水電科學(xué)研究院和國際小水電中心等有關(guān)專家,對浙江省5座小型水電站工程按照“綠色小水電評價指標(biāo)體系”開展了現(xiàn)場評價,標(biāo)志著我國“綠色水電”評價試點工作正式啟動?！熬G色小水電評價指標(biāo)體系”主要從環(huán)境、社會、經(jīng)濟、管理4個指標(biāo)層面進(jìn)行評價,包含河流最小生態(tài)流量滿足率、河流月水質(zhì)變化度、林草覆蓋率、節(jié)能減排效率、河流生物影響度、跡地修復(fù)度、棄渣點處理度、農(nóng)村公共服務(wù)投入率、農(nóng)民受惠程度、社會貢獻(xiàn)度、日常管理完善程度、應(yīng)急管理完善程度12項指標(biāo)[21]?！熬G色水電”在我國尚處于課題研究階段,但對于實行“綠色水電認(rèn)證”的擔(dān)憂和討論一直此起彼伏,各有各的說法。瑞士、美國和IHA的綠色認(rèn)證都是經(jīng)歷了一個研究、制定和完善的過程,我國在小水電的生態(tài)環(huán)境影響方面應(yīng)進(jìn)行深入的研究,從而制定真正適合我國國情的綠色小水電認(rèn)證。

4.2 促進(jìn)小水電技術(shù)革新

我國是 “小水電大國”,但遠(yuǎn)不是 “小水電強國”,特別是小水電科技研究方面。當(dāng)前已運行的小型水電站使用的轉(zhuǎn)輪有相當(dāng)一部分是20世紀(jì)80年代的研究成果,有些甚至是五六十年代的產(chǎn)品,電站存在水工建筑物破損嚴(yán)重、輪發(fā)電機組老化嚴(yán)重、電氣主設(shè)備陳舊落后等問題,設(shè)備帶病運行會危及設(shè)備及人身安全,急需改造[21]。而發(fā)達(dá)國家在小水電新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的研究與應(yīng)用上已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在我們的前面,例如新技術(shù)方面,挪威已經(jīng)擁有比較成熟的氣墊式調(diào)壓室技術(shù)以保護(hù)電站周圍植被；新材料方面,日本使用膠凝礫石技術(shù)筑壩以追求施工零棄料；新設(shè)備方面,GE水電公司 “無油潤滑的轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪”以減少小水電機組油污染等。相比較而言,促進(jìn)我國小水電技術(shù)革新已刻不容緩。

4.3 有序開發(fā)生態(tài)綠色小水電

我國的小水電在帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、改善農(nóng)民生活水平、促進(jìn)節(jié)能減排等方面發(fā)揮了重要作用。雖然我國是電能生產(chǎn)大國,但是人均電能消費只有世界人均電能1/2,電能缺口較大。我國的小水電資源主要分布在電能短缺的中西部地區(qū)和少數(shù)民族地區(qū),這些地區(qū)小水電可開發(fā)量占全國小水電總量的62.7%,但開發(fā)率僅為32%,遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。因此,在不破壞生態(tài)環(huán)境的科學(xué)原則指導(dǎo)下,應(yīng)鼓勵有序開發(fā)生態(tài)綠色小水電。

4.4 加強政府對小水電項目審批、監(jiān)管職能

隨著國家制定的 “誰建、誰管、誰有、誰用” 等鼓勵小水電發(fā)展優(yōu)惠政策的出臺,激起了前所未有的小水電開發(fā)熱潮,小水電重建設(shè)、輕管理現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)前,小水電實行股份制開發(fā),多元化投資辦電,股東只要有資金,就可以通過有關(guān)部門立項、批復(fù)并開工建設(shè),資產(chǎn)屬股東所有,水行政主管部門無法進(jìn)行干預(yù),不能行使有效的管理,造成無立項、無設(shè)計、無驗收、無管理的 “四無”水電站增多的混亂局面。由于投資主體多元化,許多承包經(jīng)營或私營電站大量涌現(xiàn),而小水電企業(yè)大多缺乏長遠(yuǎn)眼光,只注重眼前利益,不考慮生態(tài)環(huán)保效益,違反流域開發(fā)規(guī)劃,對開發(fā)應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)也缺乏熱情。一些小水電項目建設(shè)環(huán)評缺失、開發(fā)環(huán)保監(jiān)管缺位,少數(shù)查到的環(huán)保違法行為大多是罰款了事,環(huán)保違法成本低,因此環(huán)保違法現(xiàn)象比較普遍,使得小水電在建成完工的那一天就已經(jīng)失去清潔可再生綠色能源的屬性。因此我國不僅需要進(jìn)一步制定、完善相關(guān)法律、標(biāo)準(zhǔn),還要通過法律、標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格執(zhí)行,行駛政府的監(jiān)管職能。

4.5 全方位提高發(fā)電、輸電、用電效率

電能是各國經(jīng)濟和社會發(fā)展的動力,現(xiàn)今社會,無論是發(fā)達(dá)國家,還是發(fā)展中國家,無一例外地都面臨著能源緊缺的局勢,而我國更是面臨能源和環(huán)境的雙重壓力。據(jù)國家能源局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,2011年7月全國用電量為4349億kW·h,同比增長11.8%,多地區(qū)面臨能源短缺的局面。要緩解當(dāng)前的窘境,除了進(jìn)一步開拓生態(tài)綠色可再生能源外,在現(xiàn)有條件下改善電能質(zhì)量,減少發(fā)電、輸電和用電環(huán)節(jié)的浪費也不失為一個好方法。發(fā)電環(huán)節(jié)上,就小水電來說,我國不重視小水電設(shè)計、研究,發(fā)電效率低下已是不爭的事實。輸電環(huán)節(jié)上,由于我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)落后,網(wǎng)架薄弱,電網(wǎng)運行管理落后粗放,線損率高達(dá)8.7%,而德國僅為4.6%。用電環(huán)節(jié)上,一方面我國是全球人均能源保有量最低的國家之一,人均能源消耗量僅為世界平均水平的1/2,作為能源供應(yīng)的主要形式電力,我國人均用電量僅為世界平均用電量的1/3左右,另一方面,我國又是電能浪費全球罕見的國家之一。

因此,敦促工業(yè)企業(yè)開發(fā)和研制節(jié)能新設(shè)備、新工藝和新技術(shù),減少各類附加損耗,提高設(shè)備運行效率,建立并嚴(yán)格執(zhí)行科學(xué)、合理、有效的用電方法和管理制度,對于發(fā)展生態(tài)綠色小水電、節(jié)電降耗、改善環(huán)境具有舉足輕重的作用。

5 結(jié) 語

我國的小水電在帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、改善農(nóng)民生活水平、促進(jìn)節(jié)能減排等方面發(fā)揮了重要作用。與煤炭、石油和核能等發(fā)電方式相比,大大減輕了大氣污染,被公認(rèn)為是清潔、綠色可再生資源。但同時也存在局部過度開發(fā)、發(fā)展過快所帶來的環(huán)境、生態(tài)問題。為此,針對目前我國小水電的發(fā)展與生態(tài)環(huán)境影響之間的矛盾,提出了以上建議,希冀得到有關(guān)部門的重視,使其真正成為生態(tài)綠色小水電。

[1]湯鑫華.簡論水力發(fā)電對生態(tài)環(huán)境的影響 [J].水電與新能源,2010(5)：1-6.

[2]陳星.關(guān)于在農(nóng)村水電行業(yè)開展 “綠色水電認(rèn)證”的思考[J].中國水能及電氣化,2007(7)：25-28.

[3]Yüksel.Development of Hydropower：A Case Study in Developing Countries[C]//Erik Juliussen.Energy Sources,London：Taylor&Francis Informa Ltd,2007：113-121.

[4]賈碩.水利水電工程生態(tài)環(huán)境影響評價指標(biāo)體系與評價方法的研究 [D].保定：河北農(nóng)業(yè)大學(xué),2011：3-3.

[5]Sheng Zhou,Xiliang Zhang,Jinghe Liu.The trend of small hydropower development in China[J].Renewable Energy,2009(34)：1078-1083.

[6]敏政,王異凡,安艷濤,等.我國小水電現(xiàn)狀及其代燃料前景[J].水利規(guī)劃與設(shè)計,2010(2)：15-18.

[7]劉京和.小水電的生態(tài)與環(huán)境問題及對策 [J].中國水利,2007(12)：23-25.

[8]黃茁,李青云.小水電環(huán)境影響關(guān)鍵問題及保護(hù)對策探討[J].小水電,2011(6)：47-49.

[9]趙建達(dá),程夏蕾,朱效章.小水電開發(fā)中的環(huán)保和生態(tài)問題及其對策 [J].中國農(nóng)村水利水電,2007(2)：85-89.

[10]Fredric C.Menz.Green electricity policies in the UnitedStates：case studyEnergy[J].Policy,2005(33)：2398-2410.

[11]Petras Punys,Bernhard Pelikan.Review of small hydropower in the new Member States and Candidate Countries in the context of the enlarged European Union[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2007(11)：1321-1360.

[12]王東偉,劉曉莉.淺談小水電開發(fā)建設(shè)的環(huán)境保護(hù) [J].環(huán)境科學(xué)與管理,2009,34(10)：14-17.

[13]李靖毅.淺議小水電開發(fā)的生態(tài)環(huán)保問題[J].中國農(nóng)村水利水電,2006(5)：111-112.

[14]魯仕寶,黃強,高凡.我國小水電發(fā)展制約問題研究[J].生態(tài)經(jīng)濟,2009(2)：139-143.

[15]黃茁,李青云.小水電環(huán)境影響關(guān)鍵問題及保護(hù)對策探討[J].小水電,2011(6)：47-49.

[16]魏國良,崔保山,董世魁,等.水電開發(fā)對河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的影響 [J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2008,28(2)：235-242.

[17]Oliver Paish.Small hydro power：technology and current status[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2002(6)：537-556.

[18] Josem Santos,Marlat Ferrrira,AntoNion.PinheiroJorgeh.Bochechas.Effects of small hydropower plants on fish assemblages in medium-sized streams in central and northern Portugal[C]//Marine And Freshwater Ecosystems：Mar.Freshw,John Wiley&Sons Ltd,Hoboken,2006：373-388.

[19]Ana Almodovar,Graciela G.Nicola.Effects Of A Small Hydropower Station Upon Brown Trout Salmo Trutta L.In The River Hoz Seca(Tagus Basin,Spain)One Year After Regulation[J].Regulated Rivers：Research&Management,1999(15)：477-484.

[20] Paulo Pinho,Rodrigo Maia,Ana Monterroso.The quality of Portuguese Environmental Impac Studies：The case of small hydropower projects[J].Environmental Impact Assessment Review,2007(27)：189-205.

[21]周偉彬.基于可拓模型的生態(tài)水電評價研究 [J].中國農(nóng)村水利水電,2013(9)：155-157.

[22]穆建軍.農(nóng)村水電技術(shù)的現(xiàn)狀與展望 [J].中國農(nóng)村水利水電,2004(6)：88-89.