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水資源短缺帶來的電力危機

水資源短缺帶來的電力危機

原標題:水資源短缺帶來的電力危機

今年上半年,肯亞及其鄰國遭遇嚴重乾旱,肯亞政府宣布這場乾旱是全國性災害,已經造成巨大經濟破壞,導致肯亞糧食產量下降,260萬人面臨糧食短缺,而且部分村民的牲畜總量下降了40%。

出人意料地的是,在給人類帶來這些悲劇的同時,乾旱也導致電力行業由於極度缺水而不得不面臨關停和經濟損失。水電和化石燃料發電幾乎占肯亞發電總量的70%,而這兩種發電方式均高度依賴於水資源。據肯亞《商業日報》(Business Daily)報道,乾旱造成肯亞能源儲備率(即滿足需求峰值所需能源總量)降至4.4%,遠遠低於避免停電風險所規定的15%。

然後,肯亞並非是唯一因缺水而影響其供電的國家:2016年,由於嚴重乾旱,印度燃煤發電行業(其冷卻過程高度依賴於水資源)利潤損失至少3.5億美元。

由於工業和生活的能源需求不斷上升,而水資源的可獲性卻不斷下降,肯亞、印度和全球其他缺水地區的能源行業都面臨著日益加劇的商業風險。

水-能源關係

水電和火電是最為常見的兩種發電方式,佔全球發電總量的98%。同時,這也是需水量最大的兩種發電方式,所以極易受到乾旱、水資源競爭等缺水因素影響。

顯然,水電高度依賴於充足的水資源。大壩將水流落差產生的機械能轉化為電能。沒有水,就沒有能源可以轉化,這也是肯亞旱災時出現的情況。

然而,火電站的耗水強度並非顯而易見。火力發電站利用燃料產生熱量,再將熱量轉化為電能。無論利用煤炭、天然氣、核能還是太陽熱能進行發電,這些火電站都需要用水冷卻高溫。在缺水或水溫過高的情況下,發電就會受到影響。

水資源對於電站的核心運轉不可或缺。大多數火電站通過將水加熱產生蒸汽,為發電機組提供動力。很多火電站緊鄰水域,可以便捷抽取所需用水。供水一旦受到影響,發電就會受到影響,甚至電站會完全關閉。

全球問題

2016年,世界能源理事會(WorldEnergy Council)警告稱,「很快我們就會看到水資源短缺對能源供應產生的影響。」這一影響已經開始顯現,肯亞和印度的乾旱及其引發的發電減產就是例證。這並非某個國家或某個大陸獨有的問題,亞洲、歐洲、非洲和美洲各地的電站都遭受水資源短缺帶來的影響。例如:

2010年,由於水位下降,胡佛水壩(Hoover Dam)的發電產能下降23%,這已成為乾旱帶來的長期問題。2016年,受乾旱影響,該水壩發電產能下降了30%。

2011年,由於長期乾旱導致水庫乾涸,羅馬尼亞國有水電公司Hidroelectrica產量降低了30%。

2011年,西南省份雲南遭遇極端乾旱,導致雲南水電產量降低一半,1000餘個水壩暫停運營。

2016年,受乾旱影響,迦納主要發電站阿科松博大壩(Akosombo Dam)以最低水位運行。

2016年,巴西遭遇乾旱,伊泰普(Itaipu)大壩等水電站受到影響,致使巴西不得不利用成本和污染更高的火電站進行發電。

在易受水資源短缺影響的地區,電站應儘早採取行動,制定氣候適應策略,投資節水科技(如空冷和廢水回收等),降低潛在水風險。不同於電站和水壩,太陽能光伏電池和風能等可再生能源技術對水資源的依賴較低。世界資源研究所利用「基準水壓力」工具繪製地圖,識別全國水資源壓力和火電重合地區。此外,我們正在評估電力行業與農業及生活等其他行業之間的水資源競爭情況。通過更多地了解電站在何時、何地與其他水資源需求較大行業競爭水資源,政策制定者可根據掌握的信息進行權衡決策,決定未來是否向耗水較少的能源生產方式轉型。

王姣:世界資源研究所水項目研究員

Leah Schleifer:世界資源研究所全球水項目傳播專員

鍾麗錦:世界資源研究所水項目負責人兼高級研究員

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