中國水力發(fā)電工程學會 中國大壩協(xié)會 中國水利水電科學研究院

美國

水資源概況及電力結(jié)構(gòu)

美國國土面積937萬km2，2006年人口為2.991億。其水能資源主要分布于中西部地區(qū)。美國的水能資源開發(fā)利用主體為隸屬于國防部的陸軍工程師兵團（USACE）、隸屬于內(nèi)務(wù)部的墾務(wù)局（USBR）和田納西流域管理局（TVA）。

美國沒有官方的水能理論開發(fā)量的數(shù)據(jù)。1979年美國陸軍工程師兵團曾經(jīng)做過研究，認為如果將美國的全部水能資源利用可裝機512,000MW，發(fā)電量為4485,000GWh/年，技術(shù)可開發(fā)量為146,700MW，相當于528,500GWh/年，經(jīng)濟可開發(fā)電量約376,000GWh/年（中國理論可開發(fā)量為608300MW，技術(shù)可開發(fā)量為541000MW，發(fā)電量為2474000GWh/年，大約為美國的4倍）。

美國2005年水電裝機78,200MW，年發(fā)電量為300,000GWh/年，占全國發(fā)電量約7%。年發(fā)電量排在中國、加拿大和巴西之后。

美國共有各類壩82,000多座，15m以上的大壩有6191座（按ICOLD統(tǒng)計標準），按主要功能分，1685座壩以防洪為主，1022座壩以供水為主，1033座壩以娛樂為主，886座壩以灌溉為主，543座壩以發(fā)電為主，105座壩以航運為主。

陸軍工程師兵團負責開發(fā)建設(shè)的水利水電工程有609座壩、257座船閘、75座水電站（占全美水電量的24%，全國發(fā)電量3%）。

墾務(wù)局共建設(shè)58座水電站，裝機容量14,808MW，年發(fā)電量38.1GWh。20世紀30～60年代為墾務(wù)局水電建設(shè)高峰，期間共建設(shè)43座電站；這段期間裝機容量14,034MW，占其總裝機容量的94.8%。

美國大壩功能統(tǒng)計

電力結(jié)構(gòu)

美國2006年電力裝機總?cè)萘繛?87000MW，其中煤電40%，天然氣發(fā)電21%，核電13%，水電13%，燃油9.3%，除水電以外的可再生能源2.8%。發(fā)電量的比例為:煤電50%、核電19.9%、燃氣發(fā)電18.1%，水電只占7%。

盡管美國水電總裝機容量和發(fā)電量在國家電力總量中所占的比例不高，但水電的“黑色啟動”能力在電力系統(tǒng)中的作用不容忽視。2003年8月，美國的東北部地區(qū)發(fā)生了大面積的電網(wǎng)斷電事故，嚴重影響了從紐約市到密執(zhí)根州范圍內(nèi)的5000萬人口的工作和正常生活?？傃b機容量為4316MW的水電機組直接由聯(lián)邦能源委員會調(diào)度，迅速投入到電力恢復工作中，包括有著名的尼亞加拉水電站和圣勞倫斯水電站。

美國的水電發(fā)電量占到全國可再生能源發(fā)電量的96%，即相當于每年節(jié)省5.3億桶石油。

二十世紀美國水電的發(fā)展建設(shè)

美國第一座水電站建于1892年，位于威斯康星州的Appleton。19世紀末美國和加拿大共建起了40～50座水電站。

墾務(wù)局于1902年開始介入水電的開發(fā)，但當時主要是解決西部干旱地區(qū)用水的水資源問題，剩余的電力向電網(wǎng)出售，用于支付建設(shè)和運行費用，以促進農(nóng)業(yè)灌溉的發(fā)展。陸軍工程師兵團早在18世紀就開始介入水利工程，那時主要是負責國內(nèi)重要河流的河道整治和航運管理，在19世紀末和20世紀初開始大規(guī)模地介入水電開發(fā)利用。

在20世紀30年代的美國經(jīng)濟大蕭條時期，西部還同時發(fā)生了洪水和干旱等自然災(zāi)害，這也促使美國政府通過建設(shè)具有綜合服務(wù)功能的水利水電工程，開發(fā)西部，拉動國內(nèi)經(jīng)濟。這個時期，被稱為美國的大壩時代。廉價的水電拉動了西部城市建設(shè)和工業(yè)發(fā)展。這個時期，墾務(wù)局建設(shè)了位于哥倫比亞河中游的大古里壩（Grand Coulee Dam），裝機容量6809MW，為全美最大水電站，1936年建成；加利福尼亞州的中央河谷工程（the Central Valley Project），科羅拉多河的胡佛壩（Hoover Dam），裝機容量2078.8MW，為全美第二大水電站，1941年建成。陸軍工程師兵團于20世紀30年代開始在西部哥倫比亞下游河段進行水資源綜合開發(fā)建設(shè)，包括建設(shè)了大量的水電站。

1933年，羅斯福總統(tǒng)簽署了田納西河谷開發(fā)法案（the Tennessee Valley Authority Act (TVA)），隨后建設(shè)了一系列的大壩。TVA開發(fā)法案的目的在于改善田納西河的航運、提供防洪、恢復植被、改善耕種的土地，建設(shè)化工廠，出售剩余能源，促進該流域內(nèi)的工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展，加強國防安全。在建設(shè)的46座水庫大壩中有29座大壩安裝了水輪發(fā)電機組（常規(guī)機組裝機容量3,360MW，抽水蓄能機組1,532MW，大多數(shù)為20世紀30-40年代建設(shè)），提供了全流域10%的電力。TVA的成功實施為在全世界范圍內(nèi)開展流域水資源綜合開發(fā)管理提供了示范作用，并冠以TVA模式的稱號，在以后的數(shù)十年里，世界上許多流域的開發(fā)管理都采用了這種模式。

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國對能源的需求增長了三倍，主要是造船、鋼鐵、飛機汽車制造業(yè)以及化工廠的快速發(fā)展。1942年內(nèi)務(wù)部預(yù)測，每年需要有154,000GWh的電力用于飛機、坦克、武器、戰(zhàn)爭物資設(shè)備的生產(chǎn)。這個需求超過了當時美國電廠的發(fā)電能力。西部水電站的建設(shè)為國防建設(shè)提供了大量的電力，1941年僅墾務(wù)局擁有的水電站年發(fā)電量達5,000GWh，這些電量使得鋁業(yè)產(chǎn)量增加了25%。到了1944年，墾務(wù)局的水電量增加了4倍，其水電站共發(fā)電47,000GWh。

二戰(zhàn)期間，墾務(wù)局的水電站是美國西部地區(qū)的主要電力供應(yīng)者。廉價的電力供應(yīng)吸引了大量的國防工業(yè)在該地區(qū)建廠，如造船廠、煉鋼廠、化學公司、煉油廠、汽車和飛機制造廠等。原子彈的裝配地點位于華盛頓州，其電力由大古力水電站提供。在墾務(wù)局為促進國防工業(yè)發(fā)展提供電力的同時，也為糧食生產(chǎn)、通訊和在許多領(lǐng)域里滿足人口發(fā)展需要方面提供電力和供水。

戰(zhàn)爭結(jié)束后，美國進入了工業(yè)快速發(fā)展時期。這些水電站又迅速轉(zhuǎn)向為和平時期的工業(yè)發(fā)展提供電力，用于西部地區(qū)的開礦或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，這期間水庫大壩的功能更多是為灌溉和城市用水服務(wù)。

世紀美國水電發(fā)展歷程的里程碑

胡佛水壩堪稱現(xiàn)代建筑的奇跡，以設(shè)計之簡約聞名。大壩路面全部由水磨石鋪成，并刻有美國本土圖案。攝影/Ethan Miller/Getty Images/CFP

從美國能源部提供的該國20世紀水電發(fā)展的重要里程碑可以看出，水電在美國20世紀上半葉的國家經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。

水電發(fā)展趨勢

美國聯(lián)邦能源調(diào)節(jié)委員會（FERC）的研究認為，目前全美國還可以在5,677座水庫大壩上安裝水輪發(fā)電機組，其總?cè)萘靠蛇_30,000MW，其中57%容量的機組（17,052MW）可安裝在已建水庫大壩上，14%容量的機組（4,326MW）為擴機，只有8,000MW的機組容量需要通過新建工程實現(xiàn)安裝。

水電協(xié)會預(yù)測在未來的20年里，如果美國的工業(yè)以每年8%的速度增長，全國的水電裝機將增加27%，只需要在少部分大壩進行機組增容改造，就可增加20,195MW的裝機容量。

美國水電的發(fā)展面臨著生態(tài)環(huán)境的挑戰(zhàn)，水電站的運行必須服從嚴格的環(huán)境調(diào)度規(guī)定，如清潔河流法、瀕危物種保護法等。該國的水電站運營實行許可證制度，上一次頒發(fā)的運行許可證有效期為50年，近年來大部分已建工程需要通過重新評估換發(fā)許可證。在新一輪的許可證換發(fā)評估工作中，將工程的環(huán)境影響評價與大壩安全評估列為同等重要的位置，只有兩者都通過評估，才能獲得新的運營許可證。已建電站面臨的主要問題是對洄游性魚類的保護和河道生態(tài)調(diào)度與修復。為此，電站業(yè)主要投入數(shù)十億美元的巨資進行技術(shù)改造，減免對生態(tài)環(huán)境的負面影響。

小結(jié)

① 水電是美國20世紀上半葉的主要電能，早期的國家工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展為水電發(fā)展提供了契機。水電在西部經(jīng)濟大開發(fā)、在國家出現(xiàn)經(jīng)濟大蕭條時期拉動了國家經(jīng)濟建設(shè)，在二戰(zhàn)期間為戰(zhàn)略物資生產(chǎn)提供動力起到了不可替代的作用。

② 美國水能開發(fā)建設(shè)的高峰期在20世紀20～70年代，曾為世界水電開發(fā)利用第一強國，也是該時期的水電開發(fā)技術(shù)第一強國。

③ 在水電開發(fā)的同時就考慮到對生態(tài)環(huán)境的保護，但是真正對環(huán)境生態(tài)保護的重視是在20世紀70年代以后。對過魚效果的提高、結(jié)合生態(tài)調(diào)度的水電站運行方式的調(diào)整、與生態(tài)環(huán)境保護和修復有關(guān)的工作成為近30年來美國后水電時期的一項重要工作。

④ 美國水電今后的發(fā)展主要是建設(shè)一些具有調(diào)峰功能的抽水蓄能電站、在已建工程上擴機以增加裝機容量和發(fā)電量，包括建設(shè)一些新工程。這些新裝機容量雖然不能從整體上改變美國的電力結(jié)構(gòu)，但在可再生能源的開發(fā)利用方面占有重要的地位。

挪威

挪威水資源及開發(fā)利用概況

挪威王國位于斯堪的納維亞半島的西部，國土面積32.4萬km2，人口470萬。挪威水資源豐富，年平均降雨量1380mm，約4470億m3，其中3710億m3形成徑流，主要分布于西部和中北部地區(qū)。2005年該國對水電資源進行了重新評估，總的理論蘊藏量為600,000GWh/年，技術(shù)和經(jīng)濟可開發(fā)量為205,100GWh/年，目前的開發(fā)度已經(jīng)達到了60%。

挪威電力99.1%來自于水電，常規(guī)火電占0.5%，其它可再生能源占0.4%，是世界上以水電為主要能源的少數(shù)國家之一。到2007年底，全國水電裝機容量29,040MW，年發(fā)電量122,000GWh，主要由336座水電站提供。挪威是世界上人均擁有電量最多的國家，20世紀80年代就達到了人均20,000kWh/年，此后雖有增加，但幅度不大，2005年人均擁有電量為25,600kWh/年。

水電發(fā)展歷程及未來趨勢

挪威的水電發(fā)展始于19世紀末，規(guī)模開發(fā)是在第二次世界大戰(zhàn)以后，直至20世紀90年代中期，該國家的水電發(fā)展一直保持著比較穩(wěn)定的增長態(tài)勢，50年里水電總裝機容量由1946年的2,200MW增加到1995年的27,797MW，年平均增長6%。60年代為挪威水電開發(fā)高峰期，裝機容量年平均增長超過10%，進入80年代增長速度逐漸減慢（3～4%），90年代后期新增裝機容量很少，趨于穩(wěn)定。

在已有水電站裝機容量中，1,336MW為抽水蓄能機組的容量，2006年吸收電網(wǎng)電量為463GWh，未來還將計劃開發(fā)1,000MW的抽水蓄能裝機容量。

挪威水電開發(fā)在20世紀末已進入飽和階段，2007年在建工程只有2座，總裝機容量為401MW，年發(fā)電量755GWh。另有總裝機容量達859MW的水電站已獲批準，以小水電為主。該國的小水電總的規(guī)模為22,400GWh/年，目前已建成的701座小水電站總裝機容量為1366MW，年發(fā)電量達6200GWh（占年度發(fā)電量的4.7%）。

挪威近期水電的工作重點：1）進一步開發(fā)抽水蓄能電站，改善電網(wǎng)的調(diào)節(jié)性能；2）對已建工程進行更新改造，增加發(fā)電出力；3）開發(fā)小水電。

2008年1月，挪威制訂了一個新的支持可再生能源發(fā)展的計劃，即從2001～2016年增加30,000GWh的電能，用于提高能源效率和地區(qū)供熱。

水電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及其它可再生能源的發(fā)展

挪威水電發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)主要是環(huán)境保護，政府于2001年1月頒布了水資源法，根據(jù)這個法規(guī)，所有新規(guī)劃的水電開發(fā)項目必須進行環(huán)境影響和管理的評價工作，只有得到了挪威水利電力局（NVE）批準后才能實施。

挪威從1993年開始發(fā)展風電，是除水電以外的最主要的可再生能源。該國的風電由當初的7MW發(fā)展到2006年的636MW，風電資源主要位于挪威西部、中部和北部。

挪威水電及可再生能源發(fā)展特點：

① 挪威的電力發(fā)展以水電為主。經(jīng)過了近半個世紀的發(fā)展，人均擁有電量達到了世界第一，該國也成為歐洲經(jīng)濟發(fā)展強國。

② 20世紀70年代發(fā)現(xiàn)了北海油田，挪威成為主要的開發(fā)者之一，但仍然改變不了挪威電力結(jié)構(gòu)至今保持99%的水電比例，其最主要原因是該國有著豐富的水能資源，其次，水電是清潔可再生能源。

③ 進入后水電時代，挪威的水電工作向著開發(fā)抽水蓄能和小水電、對已建工程進行更新改造和加強大壩安全管理等方面發(fā)展，積極開發(fā)風能等其它可再生能源。盡管挪威目前的可再生能源比例還相對較?。?.5%），但是在進入21世紀后得到了高度重視，發(fā)展的速度比較快。

④ 水電發(fā)展中對環(huán)境生態(tài)的保護越來越得到高度重視，國家頒布了水資源法。

日本

水資源概況

日本水力資源豐富，全國有水系5000多個，以信濃川最長，全長367km；以利根川流域面積最大，為16,840km2。河流大多發(fā)源于中部山地，向東西兩側(cè)流入太平洋和日本海。由于水量充沛，加上河道東西狹窄，山勢陡峭，流程較短，導致水勢湍急，尤其在梅雨和臺風季節(jié)，水量增大，容易形成洪水。為此，日本修筑了大量的堤防和水庫，用于防洪。河水廣泛用于生活用水、農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水、水力發(fā)電。年降水量為1820mm，約為世界平均730mm的2.5倍，但分布不均，關(guān)東沿海地區(qū)及東京、大阪、神戶等地的降水量較少，加之河流均為急流河，流量特性的變化很大，水庫庫容不大。

水電工程發(fā)展歷史

1950年以前，日本的電力開發(fā)一直是水主火輔，開發(fā)原則是“先易后難，先小后大，先引水后水庫，先地面后地下，經(jīng)濟適用”。水電站以低壩引水式電站為主，主要擔任電力系統(tǒng)的基荷，廠房幾乎全部為地面式，多數(shù)電站靠天然來水發(fā)電，年發(fā)電量受氣象條件的影響很大。為了充分利用季節(jié)性電能，當時曾修建了兩座具有季調(diào)節(jié)性能的抽水蓄能電站，裝機容量共16.3MW。1951年后，負荷年增長速度達1,000MW以上，火電站的比重逐年增加。而在火電中，又由于依靠外國廉價的石油資源，燒油發(fā)電的比重逐步上升。1960年以后，電力建設(shè)方針則為火主水輔。為使電力系統(tǒng)內(nèi)水、火電站能合理配置，系統(tǒng)能安全經(jīng)濟運行，就需要修建容量較大和調(diào)節(jié)性能較好的水電站。除繼續(xù)修建純引水式和低水頭河床式水電站外，重點轉(zhuǎn)移到開發(fā)上游河段的高壩大庫。開發(fā)方式則以混合式(即利用修高壩和打長尾水隧洞來集中落差的方式)及壩后式為主。電站的特點是，水庫調(diào)節(jié)性能較好，死水位低，水庫工作深度達45～60m，廠房多布置在地下，單機容量有不斷增大的趨勢。

日本燃料資源貧乏，煤、油、氣都要靠進口，水能資源是本土的主要能源，所以日本過去執(zhí)行水主火輔的電力方針，水電比重曾達到80%～90%，到1960年水電比重還超過50%。以后因進口廉價石油大量發(fā)展火電，70年代以來又積極發(fā)展核電，因而水電比重逐年下降，變?yōu)榛鹬魉o，目前日本水電每年提供的發(fā)電量占總量的10%。

水電發(fā)展現(xiàn)狀

2008年，日本國內(nèi)運行的大壩有3058座，總庫容超過210億m3。在建60m以上的大壩有27座。運行中的水電裝機容量約22,000MW，在建裝機容量800MW。2007年，水電年發(fā)電量92,464Gwh（占總發(fā)電量的近6%）。

日本沒有大河流，中小河流很多，常規(guī)水電站以中型水電站為主，一般裝機在10～200MW左右，10MW以下的小水電站也不少，最大的常規(guī)水電站裝機容量為380MW。從70年代起，日本對一些河流進行了重新開發(fā)，廢棄原有的小水電站，重建較大的水電站，使水能資源得到更好的利用。

為滿足迅速增長的用電需求，日本大量發(fā)展高參數(shù)火電機組和核電站，這些電站只適宜于擔負電力系統(tǒng)基荷，缺乏調(diào)峰容量，因而必須興建一大批抽水蓄能電站。1960年日本抽水蓄能電站裝機僅有60MW，到1990年已發(fā)展到17,000MW，增加了280多倍。這些抽水蓄能電站裝機大都在200MW以上，已建成的1000MW以上的在10座以上。這些大型抽水蓄能電站的水頭都比較高，在200～700m之間。2007年抽水蓄能電站年發(fā)電量8,032 Gwh，年用電量10,581 Gwh。

至20世紀80年代，日本的水力資源基本得到開發(fā)，1982年的第五次水力資源調(diào)查，就是受到兩次“石油沖擊”后為重新開發(fā)國內(nèi)水力資源而進行的。為了解決需電缺水問題，日本提出以下措施：①河流重新開發(fā)，廢棄老廠，擴大調(diào)節(jié)庫容，增加裝機；②跨流域引水，有利根川跨流域引水、佐賀引水、霞浦引水和水曾川引水；③開發(fā)湖泊；④修建河口閘，防鹽蓄淡，供工農(nóng)業(yè)用水；⑤污水處理水的重復利用；⑥超低水頭發(fā)電；⑦利用海水抽水蓄能發(fā)電。

開發(fā)水電的最不利因素是建設(shè)的一次性投資大，然而水電是循環(huán)能源，能長期與其他能源相抗衡，而且電價比其他能源便宜得多。因此，日本有關(guān)方面從實行財政補貼、低息貸款等以降低成本和研究開發(fā)技術(shù)、重新評價以往技術(shù)標準等方面采取措施，以促進水電的開發(fā)。

水電發(fā)展的趨勢

未來水電發(fā)展的特征是趨向于小型化（平均規(guī)模在4.6MW）并惠及更多的地區(qū)。政府在1981年開始對中小型標準化水電站的設(shè)計進行調(diào)研，并在其后的21年中，也就是到2001年，進行了大規(guī)模的調(diào)查和研究，優(yōu)化發(fā)電系統(tǒng)，開發(fā)新材料和建造方法，對試驗性電站的設(shè)計和可靠性進行分析和評估。政府還發(fā)展海水抽水蓄能電站，這樣可以進一步擴大水電開發(fā)的潛力地區(qū)的范圍；這也是目前唯一被實際使用的大型電力存儲技術(shù)。

隨著水電開發(fā)區(qū)域及規(guī)模的減少，現(xiàn)在贏利變得越來越困難，開發(fā)的成本也越來越高。此外，近幾年來生活在河流附近的人對生態(tài)環(huán)境保護日益增長的關(guān)注使得征用新的場所建設(shè)水電站變得更加困難。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實質(zhì)上是一種采用反向傳播學習算法的多層前饋網(wǎng)絡(luò)。從結(jié)構(gòu)上講，BP網(wǎng)絡(luò)是一種分層型網(wǎng)絡(luò)，由輸入層、隱層和輸出層組成。層與層之間采用全互連方式，同一層單元之間不存在相互連接。

但是，作為防止全球氣候變化的一項對策，近期日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省決定修訂有關(guān)政策，對開發(fā)建設(shè)水電站的企業(yè)予以資金補助。

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省采取的措施是將RPS法的適用對象范圍擴大。RPS法要求向電力公司提供銷售的電力中，風力發(fā)電和太陽能發(fā)電以及發(fā)電能力在1,000MW以下的小型水電等要達到一定的比例。為了促進對環(huán)境影響小的新能源的開發(fā)利用，將上述適用對象范圍擴大到發(fā)電能力為3MW以下的水電，同時，對開發(fā)建設(shè)水電站的自治團體和電力公司予以補助及補助金制度也作相應(yīng)的擴充調(diào)整。

水電發(fā)展趨勢

日本國際協(xié)力銀行(JBIC)在與國內(nèi)的立法者、商務(wù)部門、非政府組織以及受援國政府進行了幾個月的廣泛討論之后，于2003年完成了水電開發(fā)的環(huán)境和社會指南的制定。

這些指南將首次應(yīng)用于工程籌資（ODA貸款）和出口信貸（設(shè)備供貨），隨后日本國際合作署（JICA）還將有一套關(guān)于日本水電工程撥款援助的指南予以補充。

這些指南為水電開發(fā)制定了新的標準，要求所有尋求JBIC投資的工程開發(fā)商必須遵守2003年10月1日起生效的新要求。該標準力求消除或者至少將所有的不利的社會和環(huán)境影響降至最低，因此，意味著要大大增加工程施工前的工作量，同樣會產(chǎn)生在工程施工和運行期間必須滿足的責任。

這些指南與現(xiàn)有指南的主要區(qū)別是大大強調(diào)社會責任，將正常的工程周期劃分成4個相連貫的階段。

① 盡可能在規(guī)劃階段，在工程相關(guān)各方（包括當?shù)厣鐣趦?nèi)）之間，進行符合實際情況的咨詢和反饋。

② 根據(jù)工程可能的環(huán)境和社會影響，根據(jù)其影響的大小按JBIC 標準可分別劃分A、B、C等3類，大型水電工程一般都歸于A類。

③ 根據(jù)工程分類和工程開發(fā)商提交的報告，由JBIC進行環(huán)境和社會影響的評估審查?，F(xiàn)在，這些都應(yīng)在貸款協(xié)議簽訂之前進行。

④ 為了實現(xiàn)在審查階段規(guī)定的承諾，必要時，在施工和運行階段由JBIC進行后續(xù)的工程監(jiān)控。也將促進獨立的非政府組織的監(jiān)控。

對于水電工程，JBIC指南文件中提出了包括15項內(nèi)容的評估方案，具體內(nèi)容見表：

表2.2 日本水電發(fā)展指南的主要內(nèi)容

小結(jié)

① 日本作為發(fā)達國家的代表，水電工程的發(fā)展經(jīng)歷了發(fā)展－擴張－穩(wěn)定的階段，由于水能資源開發(fā)比例已經(jīng)很高，并且受到經(jīng)濟和環(huán)境條件的約束，日本當前已經(jīng)很少進行大規(guī)模的水電開發(fā)。

② 目前，由于溫室氣體排放的問題日益受到關(guān)注，日本政府已經(jīng)和正在制定與水電發(fā)展相關(guān)的激勵政策，其目的是促進水能資源的進一步開發(fā)，降低開發(fā)成本和改善水電產(chǎn)業(yè)的效益。

③ 水電工程的社會和經(jīng)濟影響日益受到關(guān)注，政府和投資公司制定了相應(yīng)的政策和標準，以指導水能資源的有序開發(fā)。

瑞士

水資源及其開發(fā)程度

瑞士是位于歐州中部的內(nèi)陸國家，國土面積41,285km2，國家人口750萬人（2006年）。瑞士的水資源比較豐富，瑞士聯(lián)邦的水利和地質(zhì)局負責該國的水資源管理。瑞士的河湖面積達1,726km2，占瑞士國土面積的4.2%。瑞士年平均降水量為601億m3，其中535億m3為徑流（不包括從鄰國流入的水量404億m3）。瑞士的人均日用水量為400L。

瑞士的水電開發(fā)條件得天獨厚。理論年水電總蘊藏量為100,000～150,000GWh，技術(shù)可開發(fā)41,000GWh。瑞士是歐州大陸三大河流發(fā)源地，有“歐洲水塔”之稱。目前在瑞士全境約4.2萬km2的疆域內(nèi)，約86.6%的技術(shù)可開發(fā)水能資源已經(jīng)被開發(fā)利用。

水電在電力結(jié)構(gòu)中的比重

瑞士的最終能源消耗自二戰(zhàn)以后迅猛發(fā)展，從1945年的約10萬TJ升至目前的近90萬TJ（1TJ＝1012J）。上升速度最快的時期是1945～1975年的30年，其后上升速度有所減緩。在年最終能源消耗中，工業(yè)燃油消耗已從1980年的45.3%下降到2002年的26.2%；電力消耗已從1980年的18.6%上升到2003年的22.7%。2006年電力消耗已上升至208,080TJ（3.6TJ＝1GWh），比2005年又提高了0.8%。

瑞士年最終能源消耗構(gòu)成變化情況

瑞士2007年水電全年電量約為35,483Gwh，占電力供給比重55.2%。1910年瑞士電能供給比例中水電只占3.5%，在不到一個世紀的時間中水電比例提高了15.8倍。目前依靠核能發(fā)電約為40%，熱能發(fā)電約為0.3%，其他可再生能源的發(fā)電量為4.5%。盡管今后新型能源將會得到優(yōu)先發(fā)展，但是“白色煤炭”在很長一個時期仍將是瑞士最重要的電能生產(chǎn)資源，而一個國家供電能力的強弱則對國家競爭力起到?jīng)Q定性作用。

瑞士水電開發(fā)歷史和現(xiàn)狀

瑞士的水電開發(fā)起步于19世紀末，于1945～1970年間經(jīng)歷了興盛發(fā)展期，在低地地區(qū)建設(shè)很多水電站，包括大型蓄能電站。20世紀70年代初，水電量已幾乎占到國內(nèi)發(fā)電總量的90%。此后這一數(shù)字逐年下降。1985年，隨著核電站的投入運行，水電量的比重下降到60%，2006年約為55.2%。由于水電的蓄能能力，瑞士在歐洲電網(wǎng)的電力供應(yīng)中發(fā)揮著中心作用。

瑞士聯(lián)邦能源局是瑞士大壩的最高管理機構(gòu)，負責水電站的政策制定（促進、策略、遠景策劃）以及相關(guān)技術(shù)和安全，瑞士聯(lián)邦環(huán)境局負責水電站的環(huán)境方面（環(huán)境用水和水體保護）。瑞士的大壩主要用于發(fā)電、供水、灌溉、人造雪、養(yǎng)魚、消防用水、湖泊水位調(diào)節(jié)。此外一個日漸重要的作用就是防洪。

實際上，瑞士聯(lián)邦能源局授權(quán)各州政府管理數(shù)百座小壩，以使自己可以集中精力管理大壩，包括195個水庫的217座大壩。這些大壩中，84%用于發(fā)電，134座為混凝土壩（78座重力壩，52座拱壩，2座連拱壩和2座支墩壩），78座為土石壩，5座為閘壩。壩高100m以上的大壩有25座，200m以上的有4座，多數(shù)大壩建于阿爾匹斯山區(qū)。多數(shù)高壩建于1950～1970年間，最老的大壩建于19世紀。

目前，瑞士擁有532座裝機300 kW以上的水電站，總裝機為13,356 MW（瑞士電力總裝機容量為17,427MW），年平均發(fā)電能力為35,500GWh（127,800TJ）。其中47%來自徑流式電站，49%來自蓄水式電站，約4%來自抽水蓄能電站。2007年的發(fā)電量為35,483GWh（包括抽水蓄能）。水電站的主要河流為萊茵河（Rhine）和隆河（Rhone），其上建有465座水電站。

小水電是指裝機小于10MW的水電站。瑞士目前約有1050座小型、超小型和微型水電站，總裝機780MW。20世紀初期，瑞士就約有7000座小水電站。以后，由于大型水電站電力成本較低，許多小水電只得停止運行。瑞士目前擁有1000多座小水電站，總裝機約為760MW，年發(fā)電量為3,400GWh。小水電具有生態(tài)優(yōu)勢和經(jīng)濟優(yōu)勢，瑞士小水電的年發(fā)電量還有約2,200GWh的發(fā)展?jié)摿?。采用革新技術(shù)和措施減小對環(huán)境的影響，并可使小水電并不昂貴。除河流和溪流上的小水電站外，目前還可以利用其他資源發(fā)電，如利用飲用水系統(tǒng)中的超額壓力發(fā)電。

瑞士聯(lián)邦政府采取各種措施以求未來最大程度地利用水電資源。為了充分挖掘潛力，將對現(xiàn)有水電站進行改造和擴建，同時還將考慮相關(guān)的生態(tài)需求。將要采取的措施包括，對于10MW以上的水電站采用成本入網(wǎng)電價，以在可再生能源行動計劃中促進水電的利用。目標是通過現(xiàn)有電站的改造和新建水電站，將平均發(fā)電量水平在2000年的基礎(chǔ)上再增加至少2,000GWh（7,200TJ）。

水電建設(shè)對生態(tài)環(huán)境的影響及其他問題

（1）水文峰現(xiàn)象及工程應(yīng)對措施

水電站間歇運行時，可使河流出現(xiàn)水文峰現(xiàn)象（hydropeaking），表現(xiàn)為周內(nèi)河流水位、流速變化較大，出現(xiàn)涌波，周末時該變化驟減，甚至出現(xiàn)持續(xù)低流速。水文峰還使得冬季河流的渾濁度增加，以及短時間的溫度波動和地下水情況發(fā)生變化。在隆河上受水文峰影響的河段，研究人員發(fā)現(xiàn)魚類和其他水生物的遷移數(shù)量和多樣性明顯少于不受水文峰影響的河段。

瑞士目前還沒有關(guān)于水文峰的立法管理。但是，可以采取管理和結(jié)構(gòu)措施減小水文峰的作用。Rhone-Thur流域工程的結(jié)果表明，修建滯水池或地下蓄水系統(tǒng)，往往十分有效。例如，瑞士的Linthal和Amsteg水電站，奧地利的Alberschwende水電站，均修建了滯水池。但是其他問題，如泄流月均流速的變化和冬季懸浮固體數(shù)量較高，仍無法解決。

（2）綠色水電認證制度

在瑞士，“綠色水電（Greenhydro）”標準已被證明是成功的。目前，低影響水電的理念已被其他歐洲國家所接受。水電是非常有效的、清潔的可再生能源?？墒?，按照環(huán)境和自然保護的觀點，水電站的建設(shè)對自然景觀、生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性均有很大影響。

1996年，獨立機構(gòu)瑞士聯(lián)邦研究院（EAWAG）研究提出一套環(huán)境友好型水電站的準則，并由此推出了“綠色水電“標準。與此同時，通過幾方團體的聯(lián)合努力，包括環(huán)境組織、電力生產(chǎn)商、送電商和供應(yīng)商，瑞士綠色電力的標志“naturemade star”正式出臺，它包含了“綠色水電”標準的準則。

2001年初，第一座水電站獲得綠色水電標準的認證，第一個綠色電力產(chǎn)品進入瑞士能源市場。目前，瑞士通過綠色水電標準認證的水電站已超過64座，450,000MWh的電力被冠以“naturemade star”的標志，占瑞士年用電量的1.2%，相當于13萬戶家庭的年用電量。

綠色電力標準包括兩個部分：第一，每個水電站必須履行的一套基本要求；第二，有義務(wù)對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境改善進行投資，從生產(chǎn)和售出的每kWh水電中提取0.5歐分（eurocents）投入獨立的國內(nèi)基金。該基金必須用于地方改善的附加投資，例如魚梯的擴建。

只有滿足基本要求后，業(yè)主及當?shù)乩鎴F體必須制定一個基金的使用規(guī)劃，該電站才能獲得認證。

目前，正在就綠色電力標準引入到德國和奧地利進行可行性研究。同時，瑞典、意大利、法國、西班牙、挪威和芬蘭也表示出濃厚的興趣。

（3）政治制度對水電的影響

瑞士獨特的政治制度對水電結(jié)構(gòu)和發(fā)展有著很大影響。瑞士許多水電站移交給它的26個州管理，除去那些聯(lián)邦憲法明確規(guī)定的、由中央政府行使決策權(quán)的項目，這些州擁有相應(yīng)的決策權(quán)。這種地方化的管理體制形成了1200家以上的、零散的電力供應(yīng)單位。僅Argovia州就有大約200家供電單位。瑞士有公民公決制度（referenda），當?shù)鼐用窨梢栽谒娬鹃_發(fā)中表達自己的意見。目前公眾否決權(quán)已擴大到了更為廣泛的工業(yè)議題范圍。目前，瑞士3/4的企業(yè)為州政府或地方政府所有。近幾年的De Facto自由化已使許多大型電力公司合并和結(jié)成聯(lián)盟。但是，優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)在瑞士起關(guān)鍵作用。近來幾個大型私營企業(yè)的戲劇性事件促使公眾掀起反對電力自由化的浪潮。2001年12月間的另一項國家復議項目要求對能源（包括1MW以上的水電站）施加巨額稅收，以支付瑞士的社會安全支出。該項來自瑞士綠黨的提議以77%對23%被否決，政府警告說，這樣做會導致瑞士水電失去競爭力。

（4）瑞士的新可再生能源開發(fā)及政策制定

在瑞士，核能僅用于和平目的，如發(fā)電、醫(yī)療、工業(yè)和研究。10年的核能年平均發(fā)電量比例為39%（冬季達45%），高于歐洲33%的平均水平。瑞士的5座核電站總裝機3200MW，年發(fā)電率約為90%。

歷史上，瑞士使用時間最長、最重要的可再生能源是水電。當前，新的可再生能源包括太陽能、木能、生物能、風能、地熱和環(huán)境熱，其在瑞士的能源結(jié)構(gòu)中的作用正逐步提高。但是，由于經(jīng)濟原因，在未來30年內(nèi)還不可能充分利用光電能源或地熱能。其他可再生能源，如木能、生物能、環(huán)境熱、小水電、風能已經(jīng)得到利用，并在某些方面已經(jīng)顯現(xiàn)出了經(jīng)濟優(yōu)勢。瑞士的可再生能源電力入網(wǎng)采用成本電價，其能源政策的目標之一是，到2030年將新式可再生能源電力（不含水電）提高到5,400GWh，即19,440TJ，達到目前用電水平的10%。目前，瑞士大約58%的發(fā)電量來自可再生能源，其中水電比例為97%。

瑞士現(xiàn)在有380家電力公司提供可再生能源電力，前新式可再生能源提供的電力約占電力總量的5.7%。其中最大部分（3.63%）來自生物發(fā)電，其次為垃圾焚燒發(fā)電，占1.22%。其余為環(huán)境熱力發(fā)電，占0.64%，太陽能發(fā)電占0.12%，風能占0.003%。

印度

印度水資源及開發(fā)利用概況

印度是一個水能資源比較豐富的國家, 水電技術(shù)可開發(fā)量達到660,000GWh，目前水電裝機37,000MW，小水電可開發(fā)裝機容量達15,000MW，并且有56座總裝機達9400萬KW的抽水蓄能水電站。

目前，印度只有30%的水電資源已開發(fā)。有7%的水電資源正在規(guī)劃、設(shè)計或施工，60%的水力資源還沒有進入實質(zhì)開發(fā)階段，水電開發(fā)具有相當大的市場空間。

印度自1963年以來, 水電在國家電力生產(chǎn)中的份額一直處于下降趨勢, 從1970年到2006年, 由于火電站的增容擴建，水電所占比例從44%下降到25%, 并且還有進一步的下降趨勢。印度國內(nèi)普遍認為，水火電的理想比例是4:6，水電比例過低將直接導致電力系統(tǒng)設(shè)備負荷系數(shù)降低，使裝機容量不能得到充分利用，印度典型的水電工程可以分為3大類：水庫式，徑流式和抽水蓄能發(fā)電方式。

為使水電在電力生產(chǎn)中的份額保持在25%的水平，印度在“九五”(1997～2002年)和“十五”（2002～2007年）期間要求新增水電容量達到23000MW,若要使水電所占比例增加到30%,還要再增10000MW的水電裝機。為加快水電開發(fā)的力度,印度政府制定了一系列的政策以給水電資源開發(fā)創(chuàng)造一個盡可能寬松環(huán)境。

水電發(fā)展歷程及未來趨勢

印度自1947年獨立以來，電力發(fā)展成績顯著，但在電力供應(yīng)和能源需求間仍存在較大差距。獨立時印度總裝機容量約近1300MW，總發(fā)電量4000GWh。截至1998年3月31日，印度總裝機容量提高到88,267MW。1991～1992年印度峰荷缺電19%。各邦缺電量不等(6%～44%)。1998年3月水電約占印度總裝機容量的24.8%。工業(yè)的快速發(fā)展及人口迅速增長加大了電力供需的差距。到2007年，水電總裝機達到37,000MW。

印度是個農(nóng)業(yè)國，全年需要灌溉，灌溉需要用電，因此水資源管理在印度是一項挑戰(zhàn)。在印度的主要河流上已建了4000多座大壩來攔蓄來自不同流域的水資源，同時修建了龐大的灌溉渠網(wǎng)，并形成約9500萬hm2的灌溉能力。最大可灌溉1.4億hm2。

早在20世紀90年代，印度就將目光鎖定在可持續(xù)發(fā)展上。對于制約發(fā)展的能源“瓶頸”，印度的目標是擺脫對石油、天然氣、焦炭等能源的進口依賴，以自產(chǎn)能源供應(yīng)確保經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定增長。印度政府制定了雄心勃勃的“能源獨立”戰(zhàn)略，其目標是到2030年通過利用煤炭、水能、核能、風能、太陽能、生物柴油等形式的新型和可再生能源，大大降低對進口油氣的依賴，最終實現(xiàn)能源的獨立。

印度電力需求每年遞增8%～10%，計劃到2012年新增80,000MW，到2025年，裝機容量將達350,000MW左右。這意味著，將增加相當多的抽水蓄能機組滿足峰荷，以保守的負荷因數(shù)開發(fā)國家主要水電資源，總計達87,500MW。即使維持目前水電與火電25:75的比例，未來25年間水電容量將增加65,000MW。

印度水電及可再生能源發(fā)展特點

到2007年6月，全國水電總裝機容量為37000MW。全印度電力總裝機容量大約為132330MW，其中72%為火電機組，2%來自核電機組，非常規(guī)能源和其它類型(不含水電)占2%，水電機組占24%，這表明了對火電的過度依賴。預(yù)計到第11個五年計劃末(2007～2012年),電力結(jié)構(gòu)如下：火電67.4%，水電29%，核電和其他3.6%。但即使這樣還是沒有達到理想結(jié)構(gòu)的比例，這表明印度還要大力加大水電裝機容量的比重。

印度再生能源資源豐富，風能資源約40,000MW，小水電資源約5000 MW、生物質(zhì)能約17,000MW，再生能源開發(fā)署在新的五年計劃中將利用再生能源增加發(fā)電容量約2000MW，計劃中還列有利用生物質(zhì)能發(fā)電項目。

印度位于南亞次大陸，屬于印度洋季風氣候，風力資源豐富，潛在風能為45,000MW。印度政府一直積極支持風電發(fā)展。從上世紀80年代起，印度就啟動了風電項目。到上世紀90年代中期，印度便迎來了首個風電年安裝量高峰期，新機組安裝量超過原計劃500MW的兩倍以上。近三年，印度風電發(fā)展又進入了第二個高峰期，繼德國、西班牙、美國和丹麥之后成為世界第五大風力發(fā)電國家，在亞洲的裝機容量名列第一。伴隨著印度在風力發(fā)電上取得的成績，印度風力發(fā)電設(shè)備的生產(chǎn)業(yè)已形成規(guī)模，國內(nèi)已形成一定規(guī)模的風力渦輪機生產(chǎn)基地，現(xiàn)代化和具有國際先進水平的風力渦輪機正在印度生產(chǎn)和安裝。

水電開發(fā)存在的問題

印度擁有的水電蘊藏量多達84，000MW(按負荷因素60%計算)，但限于種種原因，僅有37%的水電資源得到了開發(fā)利用(包括在建水電站)。印度政府于1998年8月在其年頒布的關(guān)于水電開發(fā)方針的政策性文件中曾經(jīng)指出：“在過去30年間印度水電在全國水火電配合比中所占的份額不斷下降，它已從1970年的40%降為1998年的25%，而理想的水火電配合比應(yīng)當是40∶60”。

影響印度水電開發(fā)的一個主要制約是生態(tài)因素。在極端情況下，正是這些生態(tài)因素才導致了開發(fā)商、受工程影響的庫區(qū)居民以及相關(guān)的政府部門對水電開發(fā)事業(yè)采取了一種對立的態(tài)度。印度水電開發(fā)存在的另一個主要環(huán)境問題是，它影響森林林地，特別是丘陵和次多山地區(qū)。

發(fā)展趨勢及前景

近年來印度聯(lián)邦政府采取了一些措施，以利于水電工程建設(shè)，主要包括：

(1) 2003年，印度國會通過電力法，規(guī)定除水電外的所有的發(fā)電項目都不需要經(jīng)過許可。但考慮到水資源的優(yōu)化利用，以及邦際間的矛盾和公共安全問題，水電工程仍然需要聯(lián)邦許可。

(2) 為促進公平競爭及保護消費者的利益，一個監(jiān)管框架已經(jīng)在聯(lián)邦一級和大部分邦開始施行。

(3) 電力貿(mào)易被視為國內(nèi)電力行業(yè)中得到許可的行為。

(4) 根據(jù)2003 年電力法，正在制定輸電工程實施步驟。

(5) 聯(lián)邦政府最近已為水電部門劃撥了更多的財政預(yù)算。

為配合電力法的實施，聯(lián)邦政府于2005年2月12日宣布了國家電力方針。關(guān)于水力發(fā)電，該方針指出要充分開發(fā)國內(nèi)可利用的水電資源，主要強調(diào)：

(1) 應(yīng)盡早大力開發(fā)水電資源。

(2) 聯(lián)邦政府應(yīng)出臺有關(guān)政策，以確保水電工程的融資。

(3) 為了加快水電開發(fā)，各邦需要審核征地和工程審批程序。

(4) 像NHPC這樣的聯(lián)邦水電事業(yè)機構(gòu)應(yīng)為各邦加快水電工程建設(shè)提供服務(wù)。

(5) 合理實施該國重建恢復與移民政策，妥善安置受工程影響的人群。

(6) 采取得力措施保護環(huán)境。