2 解决方案如果对可能提出的各种需求方案进行评估则需要写一大本书,因此,本篇论文将集中讨论能源方面的问题。
现在存在多种信息源,而且可通过因特网方便地获得。大多数信息源都是公开的而且可以在下列组织机构的文件或相关网站获取,如国际能源机构、世界能源委员会、国际水电协会、国际大坝会议、世界银行集团等。
有一定数量的水电开发项目反对者也在提供信息,如国际河流网络工程、伯尔尼宣言、纳马达河(Narmade)之友等等。世界坝工委员享有特殊的地位,因为该委员会曾试图将自己的工作作为所有观点或趋势的客观或公正的代表加以推介。然而,考虑到水电工程周边的情感氛围,尽管世界坝工委员会所提出的相当数量的建议都已被广泛讨论,但是距离被人们普遍接受还相差甚远。
表3比较了各地区的用电量和二氧化碳释放量(IEA资料(1998年数据))。
表3 世界各地的用电量和二氧化碳释放量(1998年的IEA资料)
地 区 |
人口(亿) |
国民生产总值 (亿美元) |
用电量 (TWh/年)* |
二氧化碳释放(二氧化碳 公吨)** |
世界人口1 |
58.3882 |
259414.6 |
13150.74 |
22524.78 |
经济合作与发展组织 |
11.0055 |
206562.6 |
8530.45 |
12016.63 |
前苏联 |
2.9167 |
5290.0 |
1055.02 |
2206.44 |
中东 |
1.5990 |
5346.0- |
373.69 |
924.18 |
非经合与发展组织,欧洲2,3 |
| | | |
中国 |
12.4529 |
9065.1 |
1114.80 |
2893.15 |
亚洲4 |
18.2078 |
14372.2 |
926.04 |
1876.67 |
拉丁美洲 |
4.0307 |
11676.4 |
602.43 |
866.43 |
非洲 |
7.5705 |
5547.3 |
371.32 |
728.65 |
注:1:世界人口中不含阿尔巴尼亚和朝鲜民主主义人民共和国;
2:非经合与发展组织及欧洲不含阿尔巴尼亚;
3:缺少前南斯拉夫各共和国的数据;
4:亚洲不含中国和朝鲜民主主义人民共和国。
* 总产量 + 进口 - 出口 – 输电/配电损耗
** 二氧化碳排放量只限于燃料燃烧时的排放;用IEA的能量平衡计算并用1996年的IPCC导则进行修改。
正如上表所示,经济合作与发展组织成员国的人口占世界的19%,但其国民生产总值却占世界的80%,其能源消耗占世界的65%,而且二氧化碳排放量也占世界的50%以上。
另一个众所周知的事实就是,世界总人口将在今后的50年里由60亿增长到90亿,其中的大部分人口增长都出现在发展中国家。世界银行在2001年2月公布的“世界人口展望——2000年版”中给出了几种不同的假定情况(低速、中速和高速增长)。对应中速增长的数据在表4中示出。
表4 截至2005年的世界人口展望(世界银行资料)
地 区 |
人 口(亿) |
1950 |
2000 |
2050 |
全世界 |
25.14 |
60.57 |
93.22 |
较发达地区 |
8.14 |
11.91 |
11.81 |
欠发达地区 |
17.06 |
48.65 |
81.41 |
非洲 |
2.21 |
7.94 |
20.00 |
亚洲 |
13.99 |
36.72 |
54.28 |
拉丁美洲+加勒比地区 |
1.67 |
5.19 |
8.06 |
欧洲 |
5.48 |
7.27 |
6.03 |
北美洲 |
1.72 |
3.14 |
4.38 |
大洋洲 |
0.13 |
0.31 |
0.47 |
根据以上数据,满足能源需求的出路在哪里呢?存在着两种明显不同的境况:
(1)在那些生活水平高而且预期人口增长率低的国家,当前的环境要求起关键性作用;
(2)在那些遵守发达世界规则的国家,其人口在增长而且也希望在食品、供水和自然资源和能源方面拥有更好的生活条件。
当然,一种最基本的方案就是降低需求。但表3表明,降低需求的做法只适用于发达国家,这一点由下列的人均能源消费配额数据中可以看出:
(1)加拿大、美国:人均配额13,000到16,000kWh;
(2)中国、印度:人均配额400到900kWh;
(3)安哥拉、埃塞俄比亚、尼日利亚:人均配额不足100kWh。
显然,目前对降低发达国家的能源消费几乎还没采取什么行动,而且要求发展中国家停留在目前的消费水平上也几乎是不现实的。因此,毫无疑问,必须开发新的能源工程项目。
2.1 能源资源
《世界能源展望》提供了一份截至2020年的世界能源计划,该计划中所预测的能源消耗量为22,000TWh(而1997年为12,000TWh)。各类能源资源的份额如表5所示。
结果显示,全球的二氧化碳释放量将会增加137亿公吨,比1997年到2020年间增长60%。
表5 2020年各类能源的计划份额(选自IEA的“世界能源展望”)
| 能源资源份额(百分比) |
1997 |
2020 |
石油 |
40 |
40 |
天然气 |
22 |
26 |
煤碳 |
26 |
24 |
核能 |
7 |
5 |
再生能源 |
2 |
3 |
2.2 资源
根据联合国开发计划署的世界能源评估资料,表6示出了可利用的能源资源(以Exajoules(EJ)计,1 EJ =280 TWh)。
表6 以EJ计的可资利用能源资源(联合国开发计划署资料)
| 1998年消耗量 |
资源基数 |
石油 |
140 |
32,420 |
煤气 |
80 |
49,810 |
煤炭 |
90 |
199,670 |
矿物化石总量 |
320 |
281,690 |
铀 |
40 |
330,000 |
矿物化石和裂变核料总量 |
360 |
575,000 |
水电能源 |
9 |
50 |
生物量 |
50 |
>276 |
太阳能 |
0.1 |
>1,575 |
风能 |
0.12 |
640 |
地热能源 |
0.6 |
5,000 |
海洋能 |
无 |
无 |
可再生能源总量 |
56 |
>7,600 |
*1 EJ = 280TWh |
常规的商业矿物化石燃料(石油、煤气和煤)代表着能在若干世纪满足我们人类需求的最实际的资源基础。近年来,石油和煤气储量一直都在增长。而世界煤炭储量的少量下调并不认为太重要。
关于天然气,其储量及其在世界各地的消耗都在增长。在电力行业,煤气具有很高的竞争力而且也有利于供电部门目前实施的自由化。它是一种环境优先的矿物化石燃料。
与以上能源相比,可再生能源被视为一种不能发挥重要作用的能源。然而,50EJ的理论水电资源代表每年生产15,000TWh的电力,占目前世界能源消费的10%以上(目前所有的可再生能源资源仅占3%)。
2.3 比较
有几家刊物对各类能源进行了比较。
从纯粹的经济观点看,与矿物化石和裂变核能相比,所有的可再生能源资源都面临如下困难:
(1)对于大型水电工程而言,由于其建设周期长(从规划到试运行超过10年),对其成本结构(较高的前期成本)和风险认知度(地质与水文的,导致成本超支和销售下降)的认识都存在异议,所以在新的自由世界创造了更多的具有挑战性的条件。在一个竞争市场中,开发商的目标因而也都盯住了非再生的能源工程。
(2)其它小型水电工程(<100MW)往往位于能源资源和土地都充裕的农村地区。目前,大部分的工程都具有较高的初期投资费用,在经济上也没有太大的吸引力。
因此,只有在对其长期的环境作用具有充分认识并予以估价之后才有可能更加迅速地开发水电这种可再生能源工程。
目前,在许多研究和论文中都有对各类可再生能源资源在环境方面进行的比较。