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干旱山川之涸

来源:能源评论    发布时间:2012-12-28 10:28    阅读次数:    选择字号:T|T

2012年年末,当多数美国人准备迎接圣诞新年长假时,中西部农业省的人却无法高兴起来。他们有些在估算玉米减产的损失,有些忙着处理无法养活的牲畜,有些则开始担心汽油价格是否会上浮,这一切,都源自发生在今年夏季、肆虐美国本土六成以上面积的重大旱灾。

从2012年5月开始,全美48个州、逾60%的地区天气异常炎热。热浪很快转变为大旱。6月中旬,美国农业部预估,今年美国玉米将比去年减产13%,玉米价格将大涨64%。经济学家则表示,大宗商品市场动荡在所难免,制造业所受影响难以估量,食品和能源之争也将被推上台面。

美国的世纪大旱是全球诸多旱灾中的一个典型例子。近十年来,重大干旱不仅发生频率明显提高,旱灾对生产、物价和居民生活的影响也逐渐扩大。能源便是其中之一。回顾2001年后全球的数次大旱,不难发现,它们不仅产生阻碍发电、能源开采的“急性病”,还演化为潜伏在行业中的“慢性病”,左右着能源价格、能源结构甚至能源政策。

那些因旱停运的电站

并不是所有的可再生能源都如其名,可以一直依靠自身循环,实现永续利用,比如水能。水能以安全、清洁、廉价和成熟的技术等优势,让它成为可再生能源建设的首选,但水电最易受到干旱影响。

最明显的表现就是2011年,中国西南地区发生百年不遇的大旱。作为水能资源富集地区,西南地区可开发水能资源占据全国的60%以上。2009年,云南等五省水电发电量占全国的44.7%。每年,西南地区70%以上电力供应来自于水电,广东省有30%的电力供应来自西南水电。

在此次大旱中,中国西南多个大型电站虽然具备一定的调节能力,但水库水位下降很大,对发电量有产生重大影响,过半电站出现停机。另一个不易察觉却更严重的问题是,西南地区小水电众多,这些电站大多是径流式,星罗密布地分布在沿河流域,缺乏调节能力,因此成为干旱的重灾区。

停机不仅出现在水电站,内陆核电站往往也是干旱的受害者。

核电机组运行需要大量冷水进行降温。如果生产相同的电量,核电站需要比天然气电站多将近3倍的冷却水。正因为所需水量远远超过其它电站,核电站纷纷选址海边。

而对于内陆核电站来说,水就成为电站安全的先决条件。如果河道内水线降低太多,过热的发电机就得不到足够的水来冷却。此外,核电站需要的冷水最高不能超过24摄氏度,如果制冷水量不够,或水温过高,核电站就要停止运行。

法国的内陆核电站就遭遇多次缺水危机。在法国58座核电厂中,44座滨河而建。2003年欧洲大旱,由于河水水量减少,法国电力公司(EDF)就为莱茵省核电站的反应堆喷洒冷水,进行降温。2011年,欧洲大旱导致法国多条流量减弱,一家内陆核电站的负责人表示:“如果河水流量小于每秒12立方米,我们会降低发电功率,如果水流量少于每秒10立方米,我们就会关闭反应堆。”

页岩气的干渴之痛

今天,对电力的影响已被视作旱灾的重大危害之一,和农业减产、人员伤亡以及财物损失一道见诸报端。但人们却很少了解,旱灾对一些能源行业的潜在影响。全球正在兴起的页岩气便是其一。

与常规油气资源不同,页岩气开采需要高压水力压裂技术,这种技术风险大,且需要消耗大量水资源。数据显示,平均每口井耗水达0.38至1.51万立方米,是常规水力压裂井的50~100倍,而且其中50%~70%在开采中会被消耗,最终,每口井耗水量相当于中国每月5000~10000个普通家庭的耗水量总和。如此巨大的用水量,一旦发生干旱缺水的情况,无疑会成为页岩气开采的致命阻碍。

2011年,美国德克萨斯州遭遇了一次严重的干旱天气,德克萨斯州南部的伊格福特区页岩地区的降水量始终不足5厘米,很多正在进行开采作业的石油公司心急如焚。除了紧急寻找替代水源,一家公司尝试用石灰岩来更换通往油井的泥土路,以保留原本被用于压低尘灰的水资源,埃克森美孚也在回收压裂液体,以减少未来钻探活动所需要的用水量。

现在,页岩气被很多国家视作实现能源独立的希望,而正因为干旱频发和全球水资源日益减少,不少人开始对其能否实现环保、安全开发存疑。美国德克萨斯的经验证明,气候因素将在能源项目选址中扮演越更加重要的角色。

陷入恶性循环的地球之肺

在大多数人的印象中,森林是氧吧的象征,特别是亚马逊雨林,它占据世界雨林面积一半,森林面积的20%,曾吸纳全世界超过25%的二氧化碳,是对抗温室效应的重要缓冲。而2000年后的两次大旱,却令亚马逊雨林发生了翻天覆地的变化。

第一次旱灾发生在2005年,这是亚马逊雨林100年来最严重的灾难,生物群系的面积锐减达17.1%。2010年,旱灾再次席卷这里,严重程度是2005年的四倍。大旱过后,亚马逊地区森林面积缩减达312.3万平方公里,约为整体面积的三分之一。

一项研究指出,雨林减少导致30亿吨二氧化碳无法被吸收,加上大量植被枯死,亚马逊区域会释放大约50亿吨二氧化碳,从而使5年内二氧化碳总量增至80亿吨,这相当于美国2009年化石燃料燃烧产生的二氧化碳总量。

研究者预测,未来,亚马逊很可能再次遭遇干旱等极端天气,这将加剧雨林消失的速度,使其进一步丧失自我修复能力。如果全球森林都依此恶性循环,气候变暖必然加剧,并给自然带来如噩梦般的后果。

不仅是雨林,干旱带来的恶性循环同样作用在人类身上,迫使人们把能源结构向高碳化转变。

2012年6月,朝鲜半岛大旱,而此时,恰逢农田耕种的时期,为了让粮食和作物所受影响减至最低,该国调动输水油罐车在田间抗旱,大量柴油车冒着黑烟出现在田间地头。

这种看起来最不环保、最不应被人们采用的方式,却是大旱后不少国家最常见的选择。在替代能源发展不成熟的今天,煤、柴油、汽油等高碳排放能源往往成为首选,被大量使用。

而这些额外的资源消耗往往带来两种不良结果,首先,它会导致煤炭和成品油需求迅速增长,甚至使能源市场供求跌入瞬间“失衡”的状态。最重要的是,该地区能耗账单将因使用高碳能源而大幅上升。

“旱”动能源市场

如同大气环流一样,干旱对能源的影响无所不在,除了直接影响能源的生产与开发,它还会逐步向能源市场传导。

以美国的玉米乙醇为例。根据2007年出台的《能源独立和安全法》,到2022年,美国的可再生燃料必须达到360亿加仑,其中210万加仑为先进生物燃料,150亿加仑为玉米乙醇等常规生物燃料。法案推出后,美国汽油中的玉米乙醇含量约为10%,2011年,政府还有将此比例提高至15%的呼声。

而大旱降低了玉米乙醇的经济性。首先,玉米减产影响了乙醇供应。专家预计,2012年生物汽油总产量会比去年少20亿加仑,合成燃料的生产成本也因减产导致的价格提高而不断增加,并已直接辐射到德克萨斯等地的汽油价格上。

其次,玉米乙醇的能效弊端再次被摆到桌面。很多人指出,乙醇的用能效率仅是油气能源的30%,加入乙醇后的合成燃料在发电供能的效率上远不及纯油气能源。因此,大旱中生长状态不佳的玉米,在能效转化上会大打折扣。

气象学家指出,随着更多的国家将化石能源转化为清洁能源,能源价格变得极易因极端天气而波动。

日本福岛事故后,德国总统克里斯蒂安·武尔夫签署了有关联邦政府“能源改革理念”的长期战略,制定了“近11年内关闭所有核电站,从2023年起完全放弃核能”的规划。截至2012年上半年,可再生能源发电量占德国全部发电量的20.8%。但德国也为这种转变付出了不菲的代价。由于能源转型的费用须由全民承担,消费者除了支付用电的费用外,还要另外缴付“绿色电力分摊费”。

2011年2月,德国全国持续干旱,4月成为1881年以来德国历史上最干旱的月份之一。由于德国境内水电站出力锐减,电力供不应求,供应商提高了电的批发价格。

慎用生命之水

翻开地图不难发现,全球干旱地区只占陆地总面积的35%,主要分布在亚洲大部、澳大利亚大部、非洲大部、北美西部和南美西部,但近几十年,尤其是2001年之后,全球各地大小旱灾不下百次,欧洲、南亚和东南亚、这种人们记忆中的雨量充沛的地区也频发旱灾。

气候变暖、厄尔尼诺、温室效应,这些是不可否认的自然原因。根据气象专家分析,全球气候变暖,太平洋厄尔尼诺现象加剧,破坏了大气结构,造成海洋季风无法登陆形成降雨,是导致2002~2003、2004~2005、2006~2007、2009~2010全球多地极端干旱的主要原因。东南亚和南亚近年连发的旱灾和水灾就是拜厄尔尼诺所赐。

然而,气候专家也指出,受厄尔尼诺影响最大的是赤道太平洋东西两岸的国家,中国受到的直接影响本应不会十分明显。但从2001至今,中国几乎每年都会发生重大旱情,并且不少旱情都发生北方和东部沿海地区。不少专家指出,旱灾频发的根源之一是在于人们对水的不正常利用。

2004年,广东大旱中出现了这样一种奇怪的现象,1600万人有水,却无法饮用。广东省防总主要负责人坦言:“广东省面临的异常干旱形势是因为水质性缺水,即水源地受污染影响了正常供水。”由于废污物排放量过多过大,致使江河湖库水质下降。这也是很多大城市的通病,水质性缺水与水源性缺水、工程性缺水、浪费性缺水共同出现,大大增加了旱灾发生的机率和影响。

其次,资源的长期低价造成了人们粗放的使用习惯。以至于很多地方一边在干旱、一边却在浪费水。这并非人们不知道如何节约,而是缺乏机制去养成节约的习惯。如果能源和资源价格实现市场化,相信多数人就会自动合理配置其用途,浪费的情况会得到改善。

改变对资源的利用习惯也是当下的必然选择,因为直到今天,人们仍然无法对大自然进行精确预测,就像厄尔尼诺,人们不知道它什么时候会到来,给哪些地方带来什么程度的影响。我们唯一能做的是,减少对现有资源的浪费,做好足够的应对准备,把干旱的影响控制在最小范围。(来源:能源评论)