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中国工程院院士、中国大坝委员会主席陆佑楣在联合国水电与可持续发展研讨会作主题报告
中国水电开发与可持续发展
中国工程院院士、中国大坝委员会主席 陆佑楣
1 中国的经济发展对电力的需求
目前中国正处在经济高速增长的时期，GDP的年增长率持续保持在8%以上，2003年GDP已达14000亿美元，但人均GDP仅为1000美元。中国仍然是一个发展中国家，经济的持续增长是必然的趋势。国民经济的增长必然伴随着对能源电力需求的增长。2003年底全国电力总装机已达3.91亿kW，年电量为19000亿kW?h，但由于经济的快速增长，仍然出现了部分地区电力供应不足，拉闸限电频繁。由此可以预计的电力增长前景为：2004年将突破4亿kW，2010年达到6亿kW，2020年将达到9.5亿kW以上，这是一个可观的增速。
2 中国一次能源储量及评价
中国的电力主要依靠常规一次能源获得，据勘查统计资料：
煤炭储量 1390×108 吨 （备产储量）
原油储量 33×108 吨
天然气储量 1.7×1012 立方米
水能（可开发的）储量 24740×108 kW?h/年
2.1 煤炭资源相对较为丰富，但人均占有量也只是世界人均占有量的45%。煤炭是我国电力的主要能源，其年产量的50%以上用于发电，煤电占全国电力的74%左右，是中国的主力电源。但大量燃烧煤炭造成的环境污染问题是难以克服的。每燃烧1吨原煤（相当于0.7~0.8吨的标准煤）要排放2.49吨CO2—造成全球温室效应的有害气体，要排放0.075吨SO2、0.037吨NO—造成酸雨的有害气体，同时还排放粉尘类固体废物0.68吨。再加上煤炭开采过程对生态环境的影响，故不可忽视要付出的代价。但从中国能源结构看，电力工业以煤电为主的格局在可见的未来难以转变。为此，要推广洁净煤的使用，提高煤电的燃烧技术，推广循环硫化床、超临界及超超临界的发电技术，以提高煤炭的利用效率。然而煤炭是不可再生的，总储量肯定逐步减少，按当前年开采量17亿吨计算，80余年就将耗竭。
2.2 石油是中国紧缺的能源资源，人均占有量只是世界人均占有量的10.71%。石油是可携带能源，主要是用于飞机、汽车、船舶的动力和化工原料。不宜大量地用于发电。
2.3 天然气也是中国的紧缺能源，人均占有量只是世界人均占有量的4.99%，主要用于化学工业原料及居民生活用能源。也不宜大量地用于发电。
2.4 水能资源在中国相对较为丰富，人均占有量为世界人均占有量的55.1%。它既是清洁的能源又是可再生能源，是用于发电的优质能源。水力发电是利用江河源远流长的流量和落差形成水的势能发电，是一次性能源直接转换成电力的物理过程，它不消耗一立方水，也不污染一立方水，不排放一立方有害气体，也不排放一公斤固体废物，是清洁的能源。此外，只要地球上水循环不中止，江河不会干涸，水资源是永恒的，是可再生的能源。水力发电获得的电量是不耗减总资源量的。因此，世界各国无不优先开发水能资源。据统计，世界上有24个国家依靠水力发电提供国内90%的电力，如巴西、挪威等；有55个国家水力发电占全国电力的50%以上，如加拿大、瑞士、瑞典等。中国当前的水电装机容量约占全国电力的24%，年发电量占14.8%。当然，水电开发会改变原来的河流状态，而最重要的是水库将淹没部分土地，居民要搬迁，用部分陆地面积换取了水面面积，而且由于河流流态的改变会影响部分鱼类的生存环境以及水库泥沙淤积可能带来的一些不利影响。为此，水电开发过程必需建立一套科学、完整的评估体系，以作出准确的决择和采取相应对策。
2.5 核电是优质高效的能源。经过几十年的发展，核电不论从技术上和安全上都已得到公众的认可。当今世界核电总装机已占电力总装机的16%。随着技术的发展，由安全的裂变反应堆发展到中子堆和可控核聚变反应堆，将是人类未来能源的发展方向。中国的核电事业起步较晚，目前仅有636.4万kW的装机容量，占全国电力总装机的1.6%，应在近期大力发展核电，预期到2020年达到3600万kW的装机容量。
2.6 风能、太阳能、生物能等是洁净的可再生能源，但由于能量转换密度和效率很低，目前利用技术尚处于初始阶段，应该加快科技研发，以替代部分能源，但在可见的未来还不可能成为电力的主角。
3 中国的水电开发及现状
3.1 中国有众多的河流，地理特征和气候特征形成了丰富的水能资源。经过全面的查勘计算，我国水能资源理论蕴藏量为6.88亿kW，年发电量5.92万亿kW?h。经过最新的经济、技术、环境综合评估、筛选，我国可开发利用的水能资源为4.48亿kW，年发电量2.47万亿kW?h，约相当于每年燃烧9亿吨煤炭的能量，是世界上水能资源总量最多的国家，这是中国经济发展重要而可贵的资源。
3.2 中国虽然在1912年就有了第一座水电站（云南省石龙坝，装机500kW），但由于工业化进程的滞后，水电开发利用真正起步于二十世纪的后半期。经过50多年的建设，到2003年全国水电总装机已达9217万kW，约占全国电力的24%，年发电量2830亿kW?h，约占全国发电量的14.8%。从水能资源的储量看，中国水电开发水平远低于世界上水能资源相对丰富的国家。如下表1和表2分别显示了世界各国水能开发情况和中国的水电开发历程。
注：“备注”中1986年资料来源于《20世纪中国河流水电规划》，1997年资料来源于《国际水力发电与大坝》杂志1999年年册。
表1说明，发达国家水电的利用率均很高，尤其是欧洲的国家充分地利用了水电，保护了环境。
3.3 在中国已经开发的1亿kW的水电装机中，有2800多万kW属于单站5万kW以下的小水电站，约有40000余座，占水电总容量的33%。小水电资源丰富，为解决广大农村和偏远山区等大电网难以播及的地区用电起到了积极而有效的作用，代替了一部分燃煤电源，保护了环境。小水电投资分散，私人和集体投资者多，筹资容易，技术和设备相对简单，建设周期短，是不可忽视的可再生能源。国家已将小水电列入可再生能源的优惠政策扶植之列。
3.4 单站5万kW以上的大中型水电站是中国水电的主力，经过五十余年的开发建设，已建成230余座，其中百万kW级以上的水电站25座，五十万kW级以上的40余座，奠定了我国水电开发领域的勘探、科研、设计、施工的各类人才、专业队伍、规范标准、组织型式、工程技术的完整基础，中国已有能力开发各类水电站。长江三峡水电站的建设成功标志着特大型水电站的开发建设能力上升到新的高度，中国的水电开发建设能力已跃居世界前列，可以说当前是中国水电开发建设的最好时机。
4 中国水电开发的经验与教训
积累了五十余年的实践经历，中国水电开发有着丰富的成功经验，也有可贵的失败教训。
4.1 要有一个良好的建设管理体制。八十年代以前，在国家计划经济体制下实行的是国家财政拨款，政府行业部门管理，施工企业自建自管，竣工后移交给电力部门运行管理。虽然也成功地建设了一批水电站，但由于投资者、项目负责人、工程承包人和经营运行机构的界线不清，互相错位或脱节，职责不明，投资者不管回收，没有项目负责人，工程承包由行政决定，缺乏有效的监督，缺乏竞争意识，效率低下。随着国家经济体制的改革，由计划经济体制转换为市场经济体制，水电开发建设才实施了一套全新的建设管理体制，即实行项目法人负责制，多渠道融资解决资金筹措；实行招标承包制，引进竞争机制；实行工程监理制，健全了工程监督管理机制。项目法人以合同的形式组织各方建设者，形成了一套完整、科学的管理体制，有力地推动了水电开发建设的速度。
4.2 要做好流域和项目规划。从本质上讲，项目的规划是对大自然、对河流以及对流域的人文社会认识的过程，要积累大量的准确的原始数据，进行科学的选择论证项目的必要性和可行性。在项目的决策过程，必须坚持科学和民主，要听取各种不同意见，切忌主观意见决定一切，才能做到项目的准确决策。
4.3 要有一个优质的设计和技术管理。要充分掌握河流的水文、地质、地震等自然条件，保证工程顺利进行，是项目成败的关键之一。在项目的实施过程必须严格科学管理，水电站的施工受自然因素及人为因素影响很大，工程技术复杂，必须有一套严格的技术管理制度，尽可能运用先进的工程技术和高效的施工机具创造良好的施工业绩，切忌盲目无序的管理，是保证工程顺利建设的关键。
4.4 要有完善的移民政策和行动，做好水库移民搬迁，是项目成败的关键。中国地少人多，尤其在中国东部，人均耕地面积只有1~1.5亩，在东南沿海地区已建的一些大中型水电站，为每年得到1亿kW?h的电量平均约须搬迁1000人以上，西部地区则为200~300人。早期建设的一些水电站没有足够的补偿，简易的搬迁造成了大量的遗留问题。从十九世纪八十年代以后，中国政府加强了水库移民工作的法规和政策，取得了明显的成效，把移民工作与经济发展结合起来，把移民与脱贫致富结合起来。最典型的例子是长江三峡工程，移民总量达113万人口，除了补偿足够的迁建资金，还组织了全国范围的对口支援和部分外迁移民，从1993年开始与工程建设同步进行，到2004年6月已完成约90万居民的搬迁工作，其中外迁到平原地区或经济较发达地区有16.5万人。三峡工程的成功移民是一个很好的范例，也得到了联合国有关组织的好评。
4.5 要充分做好生态和环境的评估。水电站要兴建水库，必然改变河流的原始状态，淹没区的生态将发生一定的变化，由于水体流速的减缓河流水质是否会变质，水生动物生活习性的改变是否会导致鱼类的增多或减少乃至灭绝，以及河流的泥沙运动规律等，这些问题都是需要认真研究分析的。水电站利用水势能发电，替代了矿物燃料的开采燃烧，减少了环境污染，从总体上看是有利于保护和改善生态环境的。总之，水电开发既有有利的一面，也会有不利的一面，必须客观地分析其利弊得失，关键在于如何兴利避害，如何有利于人类的可持续发展。
4.6 做好资金的筹措，多渠道融资，运作好资金，保证工程建设的资金使用。水电工程是一次性能源和二次性能源同时转换建成，因此投资规模大，在中国百万级水电站单位千瓦的投资成本约1000～1200美元，总投资达10～12亿美元，如三峡电站达220亿美元。大中型水电站建设周期长，一般要5～10年，期间的物价变化、银行利率的变化都会影响整个工程的造价，最终反映到电价在市场上的竞争力。为此，必须不断的预测风险，加强风险分析，尽量归避风险，调整融资方式，用“静态投资控制，动态资金运作”的办法降低成本，保证工程顺利推进。
4.7 推行流域滚动开发机制。项目法人在开发过程建立起滚动开发意识，即用已建成的水电站的发电收益投入滚动开发建设新的水电站项目，在同一河流实行滚动开发可以取得最好的开发效率。
5 长江三峡工程的范例
长江三峡工程是当今世界规模最大的水电站，装机容量1820万kW，多年平均年发电量847亿kW?h，相当于每年燃烧4000万吨煤炭的能源，并兼有长江防洪和通航的效益。三峡工程经历了七十多年的设想、规划、勘测、设计、论证、决策的全过程，于1992年由全国人大表决兴建。三峡工程规模巨大，按1993年的物价水平计算，需投资900.9亿元人民币（相当于157.4亿美元，按1993年汇率），其中水库移民补偿400亿元人民币（相当于69.9亿美元，按1993年汇率），占总投资的44.4%。整个工程建设期达17年，考虑到17年期间的物价因素和银行利率变化的因素，1994年预测工程所需总投资为2039亿元人民币（相当于250亿美元）。水库移民总量达113万人口，重建城镇12座。从1993年开始三峡工程进入实施阶段。中国政府决定运用市场经济的规律组织三峡工程的建设，成立了中国长江三峡工程开发总公司，作为三峡工程的项目法人，实行项目法人负责制，国家设立了三峡工程建设基金，以资本金的形式注入三峡总公司，三峡基金约占总投资的40%，三峡总公司自身发电收益投入约占20%，其余的40%资金由三峡总公司从融资市场获得即银行贷款、向社会发行债券、改制上市等多渠道筹措资金。三峡工程经过11年的建设，已于2003年6月实现了水库的初期蓄水、船闸通航和首批机组发电的阶段性目标，水库移民已完成90万人口的搬迁。至2004年8月已有10台70万kW的机组投产发电，三峡电厂的总出力已达700万kW，自投产以来的发电量已达320亿kW?h。经国家发改委核定三峡电厂的上网电价在划出防洪、通航等非经营性效益投资分摊40%后，是0.25元/kW?h（人民币），其中运行、折旧、融资及税赋等成本约占0.20元，净利润约每度电0.05元。三峡总公司将建设期的发电收益再投入三峡工程建设。截至2003年底，三峡工程投资已实际完成1000亿元人民币，现在再预测到2009年全部竣工时，工程总投资大约可控制在1800亿元人民币（约220亿美元）以内，没有突破预算，略有结余。三峡总公司通过改制成立了控股上市公司-中国长江电力股份有限公司，“长江电力”股票成功地于2003年正式上市，运用资本市场上的资金滚动开发新的电站项目。现已获得金沙江上乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四个梯级电站的开发权，这四个梯级电站的总容量为3800万kW，其中溪洛渡、向家坝两电站已开始进入筹备建设期，三峡总公司进入到一个健康的滚动发展时期。三峡工程项目的开发历程可以看作是中国水电开发的一个典范，建立了一套有利于水电加快开发的机制。
6 可持续发展的电力政策建议
6.1水力发电是可再生的清洁能源，可以起到改善生态、保护环境的有效作用。联合国关于全球气候变化的框架公约要求，在今后半个世纪内把目前占全球电力生产80%的矿物燃料的比重降低到25%左右。《京都议定书》要求在2002~2012年期间工业化国家的二氧化碳排放量要在1990年的水平基础上降低5.2%。我国的二氧化碳排放量已占全球排放总量的13.6%，居美国之后列世界第二。环境形势要求：只要资源允许，应该尽量地开发利用水能，尽可能多地替代不可再生和污染环境的矿物燃料发电。
6.2 科学地评估每一个水电站的利弊得失。淹没一些土地，改变河流的状态，对环境和生态的影响，都要有科学的数据分析，避免概念性判断，并提出相应的可行的对策。同时，还要用同等出力和电量条件下不同类型的电力进行比较，作出选择性决策。
6.3 良好的市场机制是发展水电的有利因素，应该加快电力体制的改革。
6.4 对于幅员辽阔的国土上解决农村和边远山区居民用电问题，小水电是非常重要的措施，它是可再生和清洁的能源，应该在政府政策上予以扶植，但也切忌盲目开发，破坏沿河的用水规律和自然景观。小水电建设相对简易，可靠性较低，不宜同大电网联网。
6.5 税赋政策：对具有防洪功能的水电站，其发电税率要不同对待，因属于非经营性的公众效益，应实行低税率。
6.6 在可见的未来30年内，中国的电力结构应将水力发电的比率从目前的24%提高到25%以上才是合理的，这是可持续发展的重要对策。
6.7 为了适应经济的高速增长，中国电力政策应立足煤电，但逐步缩小其占有比率；大力发展水电，充分利用水能资源；加快核电建设的步伐，并积极研发新能源如风能、太阳能、生物能等的商品化开发。
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