“十四五”水電開發(fā)形勢預測與對策措施分析
來源：?《中國電業(yè)》 時間：2021-09-13 16:54
創(chuàng)新思路 推動水電開發(fā)可持續(xù)發(fā)展
——“十四五”水電開發(fā)形勢預測與對策措施分析
中國電力建設股份有限公司 周建平
水電水利規(guī)劃設計總院 杜效鵠 周興波
2021年是“十四五”開局之年，全面開啟了建設社會主義現(xiàn)代化國家的新征程。在新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，開創(chuàng)新發(fā)展格局，尤其是大力推進生態(tài)文明建設的當下，為什么還要繼續(xù)發(fā)展水電？未來水電開發(fā)面臨哪些制約因素？如何積極穩(wěn)妥有序開發(fā)水電？如何在生態(tài)保護中開發(fā)水電？如何在水電開發(fā)中實現(xiàn)利益共享？所有這些都是新時期水電開發(fā)中必須回答的問題。
推陳出新
水電開發(fā)潛力大仍將大有可為
水電是全球公認的清潔、優(yōu)質(zhì)、靈活的可再生能源電力。世界各國無不把水電放在優(yōu)先發(fā)展地位，尤其是西方發(fā)達國家在20世紀80年代就基本完成了自己的水能資源開發(fā)，服務其經(jīng)濟社會發(fā)展。因為大中型水電工程還具有防洪、減災、供水、航運、灌溉、旅游、養(yǎng)殖等綜合利用功能，成為各國經(jīng)濟社會發(fā)展中最重要的基礎設施。
新中國成立以來，中國政府非常重視水電開發(fā)，持續(xù)將水電開發(fā)任務納入國家發(fā)展五年規(guī)劃?！笆濉敝?，水電發(fā)展規(guī)劃的目標是解決電力短缺，科研攻關大水電關鍵技術問題，形成了較為完善的產(chǎn)業(yè)體系；小水電代燃料，解決農(nóng)村生活燃料短缺問題。在“十五”收官之年，小水電代燃料工程惠及20萬人，減少年薪柴消耗量16萬噸，鞏固退耕還林面積30萬畝，保護森林面積156萬畝。
國家水電發(fā)展“十一五”規(guī)劃提出“加快發(fā)展水電”和“提高可再生能源在能源結構中的比重”，解決“能源需求將持續(xù)增長，能源和環(huán)境對可持續(xù)發(fā)展的約束”問題?！笆晃濉笔?span id="nmsj8aqne7p" class="">中國水電發(fā)展最快的時期，水電裝機規(guī)模突破2億千瓦，建設與管理水平邁上新臺階。水電發(fā)展“十二五”規(guī)劃提出，要在做好生態(tài)保護和移民安置的前提下，積極發(fā)展水電。水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃提出，要在保護好生態(tài)環(huán)境、妥善安置移民的前提下，積極穩(wěn)妥發(fā)展水電，科學有序開發(fā)大型水電，嚴格控制中小水電，加快建設抽水蓄能電站。
不同發(fā)展階段，雖然對水電開發(fā)提出了不同的要求，但水電服務國家發(fā)展戰(zhàn)略的基本功能從未改變。水電開發(fā)由最初提供電力商品屬性，到服務社會的公共產(chǎn)品屬性，再到目前江河治理、災害防治和環(huán)境保護及帶動地方經(jīng)濟脫貧攻堅的屬性，其內(nèi)涵隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和國家重大戰(zhàn)略需要不斷擴大。
“雙碳目標”的實現(xiàn)，需要構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。水電為新型電力系統(tǒng)保駕護航具有不可替代的作用，新型電力系統(tǒng)也對水電存量資源優(yōu)化和增量開發(fā)帶來新的機遇。但受開發(fā)條件、社會環(huán)境、政策、技術和經(jīng)濟等因素，剩余水電開發(fā)仍面臨巨大挑戰(zhàn)，已開發(fā)水電的優(yōu)化仍面臨多重制約。所以，未來需要在思想、理念、政策和技術等方面，進一步與時俱進、推陳出新，水電仍將大有可為。
治水興邦
水電開發(fā)促電力結構轉型升級
中國水能資源技術可開發(fā)裝機容量約6.87億千瓦，年均發(fā)電量約3萬億千瓦時。截至2020年底，中國水電裝機為3.7億千瓦，約占全國發(fā)電總裝機容量的17%；發(fā)電量約為12140億千瓦時，雖僅占全部發(fā)電量的16.4%，但在全部可再生能源發(fā)電量中占比超過60%。當前和今后一個時期，水電仍將是可再生能源發(fā)電的主力軍。
根據(jù)中國水電發(fā)展遠景規(guī)劃，到2030年水電裝機容量約為5.2億千瓦，其中，常規(guī)水電4.2億千瓦，抽水蓄能1億千瓦，水電開發(fā)程度約60%；到2060年，水電裝機約為7.0億千瓦，其中，常規(guī)水電5.0億千瓦，新增擴機和抽水蓄能2.0億千瓦，水電開發(fā)程度達73%，屆時基本達到西方國家的水電開發(fā)水平。中國水電仍有不小的發(fā)展空間。
目前，中國總體還處于工業(yè)化中后期和城鎮(zhèn)化快速推進期，隨著經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，預計未來30年能源消費總量仍將保持增長態(tài)勢，電力增速更快。到2035年、2050年，預計全國全社會用電量將分別達到12000太瓦時和14500太瓦時，其中，可再生能源發(fā)電量將分別達到4800太瓦時和6600太瓦時，風電、太陽能等新能源將是未來電量增長的主體。但是，風電、太陽能發(fā)電具有先天的不穩(wěn)定性、間歇性和波動性，如果大規(guī)模接入電網(wǎng)，需要配套大容量儲能設施。目前來看，只有大型水庫電站和抽水蓄能電站具備這樣的能力。因此，未來新能源大規(guī)模的發(fā)展也離不開水電開發(fā)。
以國家規(guī)劃的水電基地為基礎，借助水庫的儲能和調(diào)蓄能力及電力輸送通道，建設水、風、光互補的清潔能源基地，將是中國落實應對氣候變化有關承諾，加速能源結構轉型、加快構建新型電力系統(tǒng)的重要舉措。結合水電水利規(guī)劃設計總院可再生能源規(guī)劃研究和其他機構研究成果，到2035、2050年，預測可再生能源電力裝機容量占比將分別達到65%、75%以上。常規(guī)水電裝機對應需求分別為4.5億千瓦、5.6億千瓦，甚至更高；在可再生能源電力年發(fā)電量中，預計2025、2035、2050年，水電發(fā)電量占比將分別達到48%、31%和28%以上。這說明，在可再生能源電力中，當前水電份額仍占一半以上，未來也將是“三分天下有其一”?？梢?，水電開發(fā)在中國能源轉型升級，實現(xiàn)碳減排和碳中和目標中仍將發(fā)揮重要作用?！?/p>
人均水庫庫容與人均電力裝機容量是衡量一個國家基礎設施發(fā)展程度的重要指標。相比發(fā)達國家，中國人均儲水設施嚴重不足，大江大河的防洪減災基礎設施與經(jīng)濟社會發(fā)展水平極不適應。洪水集中爆發(fā)與人工儲水設施不足的矛盾更加劇了防洪減災的壓力。經(jīng)濟社會發(fā)展要求有更多高壩大庫，但同時，人多耕地少的基本國情又限制了水庫大壩的興建。所以，在河流開發(fā)中只能建設少數(shù)高壩大庫或“龍頭”水庫。中國跨流域調(diào)水（引水）工程的水源點往往就設置在流域水電開發(fā)的龍頭水庫或高壩大庫，如果沒有龍頭水庫和高壩水庫，調(diào)水（引水）工程也就成為無源之水、無本之木。加快高壩大庫建設將成為未來水電開發(fā)的重點。
氣候變化影響將導致徑流分布更不均衡。如果缺乏徑流調(diào)節(jié)工具勢必導致洪旱災害更加頻繁嚴重，“治水興邦，以電養(yǎng)水”是國家江河治理的必然出路。所以，無論從能源轉型，還是從江河治理，或者是供水安全、生態(tài)安全以及自然災害防治的角度，當前和未來都離不開水電開發(fā)。
生態(tài)優(yōu)先
保護環(huán)境促進人與自然和諧
未來水電開發(fā)的重點地區(qū)在川、滇、藏。要積極推進金沙江上游、雅礱江上游、大渡河干流、雅江下游等水電基地建設，打造藏東南“西電東送”接續(xù)能源基地。
挖掘東中部地區(qū)水能資源潛力。根據(jù)能源轉型需要，優(yōu)先考慮現(xiàn)有水電工程的擴容改造，充分發(fā)揮水電調(diào)節(jié)作用?？偨Y流域梯級水電站建設管理經(jīng)驗，開展水電開發(fā)后評價工作，推行中小流域生態(tài)修復。
落實生態(tài)文明建設要求，控制中小水電開發(fā)。按照干流開發(fā)優(yōu)先、支流保護優(yōu)先的原則，嚴格控制中小流域、中小水電開發(fā)，保留必要生境。在水能資源富集的西部地區(qū)，重點開發(fā)資源集中、環(huán)境影響較小的大型河流、重點河段。
大多數(shù)水電開發(fā)工程位于西部深山峽谷區(qū)域，地理環(huán)境特殊，構造背景復雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，水庫移民安置難度大，工程技術和建設管理都將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。一是強地震和重大自然災害對工程安全構成嚴重威脅的挑戰(zhàn)；二是高寒、高溫、高濕、強風、缺氧、強紫外線輻射等特殊環(huán)境因素的挑戰(zhàn)；三是地處偏遠、運輸條件差、建設條件艱苦，建設成本高，存在工程技術、經(jīng)濟、環(huán)境、社會可行性的挑戰(zhàn)，必須直面問題，創(chuàng)新思路，攻堅克難，推動水電開發(fā)可持續(xù)發(fā)展。
不可否認，水電對河流水文情勢和生態(tài)環(huán)境在流域尺度的影響客觀存在。水電開發(fā)對環(huán)境影響的客觀評價很難，唯有深入系統(tǒng)和長期的監(jiān)測對比研究，才能揭示其影響的本質(zhì)和效應，水電工程建設要做到環(huán)境影響利大于弊，并且應該從人類社會的可持續(xù)發(fā)展角度衡量利弊得失，做到合理取舍。
水電開發(fā)應把維系河流健康和良好生態(tài)環(huán)境作為重要任務，持續(xù)開展生態(tài)環(huán)境影響監(jiān)測分析和保護修復措施研究。具體而言，第一，要研究各種水生生物，尤其是瀕危魚類的生息和洄游規(guī)律，優(yōu)先保護重要水生生物的棲息地；第二，在有序適度開發(fā)干流的同時，在干流河灣或其支流建造人工濕地，維持類自然河流河段，為水生生物保留生存發(fā)展的生態(tài)空間；第三，在工程布置上，要研究分層取水、魚類增殖、大壩過魚設施和生態(tài)流量泄放設施，維系河流生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性和完整性；第四，在電站運行調(diào)度中，要把生態(tài)調(diào)度和優(yōu)化調(diào)度結合起來，優(yōu)先保障河流水生生物必需的生態(tài)流量。
高原、高寒或凍土區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)極其脆弱，環(huán)境承載力低，容易誘發(fā)綠洲萎縮、河道斷流、土地荒漠化等問題。西部水電開發(fā)需要針對性地開展調(diào)查研究和分析評估工作，提出應對措施。
未來河流水電開發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響研究要包括大氣環(huán)境、局地氣候、陸生生物、水生生物、人類活動、經(jīng)濟社會等方方面面，要從流域系統(tǒng)、人類活動、社會發(fā)展角度，深入研究河流水生生態(tài)的變化和演進，通過水庫大壩的合理布局和梯級水庫群的科學聯(lián)合調(diào)度，促進人與自然的和諧、區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展和河流生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。
利益共享
讓移民安置成為致富新契機
未來水電開發(fā)集中的西部地區(qū)也是中國經(jīng)濟社會發(fā)展相對落后的地區(qū)，與脫貧攻堅重點區(qū)域在行政區(qū)域上高度重合，水電開發(fā)應將鞏固脫貧攻堅成果列為重要任務，讓移民安置成為致富發(fā)展新契機。
一方面，水電開發(fā)應尊重項目所在地政府和群眾意見建議，取得當?shù)卣腿罕姷闹С?。只有調(diào)動當?shù)卣⒁泼袢罕姷姆e極性，水電開發(fā)才能獲得良好的建設環(huán)境，推進工程開發(fā)進程。另一方面，中國大型水電開發(fā)的主體基本上都是國有企業(yè)，甚至是中央企業(yè)，國有企業(yè)應承擔國家發(fā)展使命，肩負政治責任、經(jīng)濟責任和社會責任。因此，在貫徹落實黨中央國務院關于新發(fā)展理念的決策部署中，國有企業(yè)就應該在鞏固脫貧攻堅成果和推動地方經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮更多作用，為提高保障和改善民生水平作出貢獻。
西部地區(qū)，由于自然地理環(huán)境特殊、土地資源稀缺，人地矛盾十分突出，少數(shù)民族聚集、宗教文化復雜、地方經(jīng)濟落后，水庫移民安置具有相當難度。如何實現(xiàn)水電開發(fā)利益共享，讓相關各方——地方政府、移民群體、項目業(yè)主都能從水電開發(fā)中獲得合理利益，并能統(tǒng)籌好直接與間接、經(jīng)濟與社會、當前與長遠等方面的利益關系，這是亟待破解的重大實踐課題。
一要科學編制移民安置規(guī)劃，創(chuàng)新水庫移民補償補助模式，尊重移民文化和發(fā)展需求，優(yōu)選移民安置地點，提升移民村鎮(zhèn)宜居品質(zhì)；二要創(chuàng)新移民管理及庫區(qū)專項建設體制機制，拓寬移民資產(chǎn)收益渠道，推進庫區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展升級，強化能力建設和就業(yè)促進工作；三要加強后期扶持、確保庫區(qū)產(chǎn)業(yè)扶持政策落地，從基礎設施、公共服務、技能培訓、社會保障、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等關鍵環(huán)節(jié)采取有針對性的扶持措施，實現(xiàn)水電開發(fā)和當?shù)亟?jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展緊密結合。
創(chuàng)新技術
優(yōu)質(zhì)高效建設安全工程
大多數(shù)水電工程處于西部深山峽谷地區(qū)，自然地理環(huán)境特殊，區(qū)域構造背景復雜，水土生態(tài)環(huán)境脆弱，工程技術和建設管理都將面臨前所未有的挑戰(zhàn)，必須超前謀劃。
創(chuàng)新設計思路，加快水電開發(fā)前期工作。要深入開展工程建設必要性、可行性研究論證，查明工程區(qū)基本條件和認識工程建設重難點問題。為此，需要廣泛開展水文泥沙、工程地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境、社會環(huán)境等調(diào)查研究，對開發(fā)方式、開發(fā)規(guī)模、工程布置、關鍵技術難題進行多方案研究，綜合優(yōu)選，從而為開發(fā)決策提供可靠依據(jù)。
西部河流山高谷深，地質(zhì)構造發(fā)育，工程地質(zhì)問題突出，水電開發(fā)中壩基、邊坡和地下工程的巖體變形穩(wěn)定，樞紐工程防震抗震，建筑物材料抗冰凍和耐久性等問題突出。此外，高原缺氧環(huán)境施工條件差，施工作業(yè)困難，效率低，質(zhì)量控制難度大。因此，需要加強技術攻關，研發(fā)新材料、新技術、新工藝和新設備，提升工程建設能力。
在新材料方面，要研發(fā)具有高抗凍性、抗碳化性的高性能混凝土，寬適應性的瀝青混凝土和復合土工膜防滲材料，耐紫外線照射的長效防腐耐磨金屬材料，高自流性、快硬、早強防凍型灌漿材料。在新技術方面，要研究深厚覆蓋層壩基處理技術，高水頭大流量泄洪消能防護技術，高壩高邊坡工程防震抗震技術，深埋地下工程及高陡邊坡巖體變形穩(wěn)定控制技術等。在工藝及設備方面，要開發(fā)大壩填筑碾壓、混凝土防裂、深覆蓋層基礎處理、圍巖固結灌漿等設計施工的工廠化、自動化和智能化裝備和工藝。
當前，產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化蓬勃興起，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為新的資源。水電開發(fā)要緊密依靠信息技術、網(wǎng)絡通信技術和數(shù)字化技術，提高工程設計、建設和管理水平和效率。大數(shù)據(jù)、云計算、智聯(lián)網(wǎng)、北斗導航、“4S”、人工智能等新技術還將進一步促進設計、建設和工程運行高效化和智能化?；跀?shù)字化的水電工程全生命周期管理系統(tǒng)、流域綜合信息管理系統(tǒng)不久也將在行業(yè)內(nèi)普遍推廣。
“十四五”期間，水電開發(fā)要貫徹新發(fā)展理念，開創(chuàng)新發(fā)展格局；要創(chuàng)新設計思維，統(tǒng)籌水電開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護、水電開發(fā)與移民發(fā)展，水電開發(fā)與新能源建設的關系；增強科技創(chuàng)新引領和信息化數(shù)字化支撐作用。只有這樣，才能做到工程安全、環(huán)境優(yōu)美與社會和諧相統(tǒng)一。水電開發(fā)既是帶動新能源發(fā)展、優(yōu)化能源結構、減少碳排放的需要，也是實現(xiàn)水資源綜合利用、防災減災和保護生態(tài)環(huán)境的需要。展望未來，水電開發(fā)大有可為。
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