中國水力發電工程學會
中國大壩協會
中國水利水電科學研究院

建設中的三峽大壩衛星照片攝影/DigitalGlobe/Getty Images/CFP
水電作為技術最成熟、供應最穩定的可再生清潔能源,在全球能源供應中占有重要地位。2007年全球水電裝機達到848400MW,發電量3045000GWh/年,約占全球電力供應量的20%,水電開發程度按發電量與經濟可開發量的比值計算達到了35%,其中非洲為11%,亞洲為25%,大洋州為45%,歐洲為71%,北美為65%,南美為40%。

世界水電發展概況
全球水資源總量約為55萬億m3,由于水資源時空分布的不均衡性,全球可利用的水資源總量僅為9萬億m3。按照國際大壩委員會對大壩的定義(壩高大于15m或者壩高在5m-15m之間,水庫庫容大于300萬m3),到目前為止,全世界已經建造了5萬多座水庫大壩。這些水庫大壩控制著大約3.5萬億m3水資源,約占全球可利用水資源量的38%,對水資源綜合利用和管理發揮著重要作用。世界不少大壩有發電功能,例如在全球庫容超過250億m3的水庫中,有44座水庫具有發電功能,其中有16座水庫以發電為唯一目的。這44座水庫的總庫容在1.3萬億m3(大約占世界庫容總量的37%),它們提供了超過500TWh/年、大約占世界總水電發電量20%。2007年,在全球在建的壩高超過60m的370座大壩中,有217座大壩的主要或唯一功能是發電。
5萬座處于運營中的大壩在不同地區間的地理分布情況如下:亞洲:59.7%,北美:21.1%,歐洲:12.6%,非洲:3.3%,南美:2.0%,澳大利亞:1.3%。
如果按壩高30m以上來統計,2006年中國30m以上大壩5191座,占全球的1/10,居世界第一位。在已建、在建高于30m以上的大壩中,居第二至第七名的國家分別為:美國1533座,日本1075座,西班牙517座,印度504座,土耳其376座,意大利332座。按水庫功能進行劃分,根據國際大壩委員會的統計,具有灌溉、水電、供水、防洪、娛樂及其他功能(包括航運、養魚和其他用途)的水庫占水庫總數的比重分別為38%、18%、14%、14%、14%、8%、8%。
為了更好地了解國際大壩水庫的建設情況,下面列出了按照數量、高度、水庫庫容、單個工程發電量等參數進行統計水庫大壩發展統計表,因這幾年變化不,數據以國際大壩委員會2003年出版統計報告和中國大壩協會于2005年系統整理的國際大壩典型數據為依據。

100m以上壩數較多的國家

世界前十大已建、在建高壩

世界前十大已建、在建水庫(中國的三峽排在第22位)

世界前十大已建、在建水電站

世界前十大已建、在建面板堆石壩

世界前十大已建、在建碾壓混凝土壩

上:貴州省桐梓縣天門河水電廠大壩上游形成了“小西湖”。 攝影/張紹明/CFP

中:二灘水電站 攝影/華古勞/CFP

下:2010年7月29日,吉林,豐滿大壩14年來首次開啟三孔門放水泄洪,壯觀景象吸引來許多市民和游客觀光拍攝。攝影/萬一/CFP

世界前十大已建、在建拱壩
20世紀初,歐洲絕大部分大壩位于英國(220座)。到2006年底,歐洲注冊的大壩超過5280座,其中西班牙已建大壩的數目最多(1188座),其次是法國、英國,均超過500座。
歐洲大壩的主要用途首先是水電,其次是灌溉和供水。在歐洲國家,水庫利用具有顯著差異,尤其是表現在水電方面,這種差異反應了各國地形、降水和國家政策的差異。許多用作水電的水庫,常常位于山區或北歐國家,明顯不同于用作灌溉和供水的水庫,后者規模一般較小,并且位于低地國家和歐洲南部。歐洲約有1/4的大壩是多用途大壩。有若干個國家的水電占本國電力供給的一半以上,例如阿爾巴尼亞為97%,冰島為70.1%,拉脫維亞70%,而挪威的水電比重達到了99%。
1960年,歐洲許多地方的大壩建設和水電發展達到了高峰。而現在的重點是按照新的法規要求維護和整修現有大壩。
亞洲已經逐漸步入水電開發高峰,在建60m以上高壩大部分集中在亞洲,共有276座。國際大壩委員會2006年列出了亞洲地區的35070座大壩。亞洲地區大多數大壩是為了灌溉而建造的,其次是為了水電、防洪和供水。當前亞洲國家建壩的首要目的各不相同。印度和土耳其以灌溉為主,中國以防洪、灌溉、發電為主,日本則偏重防洪和抽水蓄能,伊朗則以灌溉和發電為主要目的。亞洲有9個國家水電占全國電力的比重高于50%。根據國際大壩委員會的統計資料,中國水電所占比重為14%(2007年,按發電量計),印度為17.1%(2007),俄羅斯占18%,土耳其占25.4%。
總的來說,中國、印度、土耳其、日本和伊朗是大壩建設最活躍的國家。亞洲大壩建設的高峰出現在1970年到1980年,平均每年建壩數目超過200座。2006年共有超過189010MW的水電裝機容量正在建設之中,這些大壩主要分布在中國,其次是印度、伊朗和俄羅斯。
印度是人口大國,人均水資源量約1829m3/年,不足世界平均水平的30%,水資源短缺。國內有4083座水壩在運行中,總庫容超過2130億m3,90%的水壩都是土石壩,15m以上的大壩有2600座。全國水電裝機容量達37,000MW,260.6m高的Tehri土石壩已經完工。
俄羅斯地跨歐亞大陸,有很長的邊境與我國國境相接。年平均總降雨量約93480億m3,平均年徑流量為42620億m3,水資源蘊藏極其豐富。目前,國內運行的大壩有101座。其中,土石壩58座,混凝土壩43座,總庫容達7930億m3。運行中的水電裝機容量約47,000MW。水電裝機容量超過10MW的水電站有85個。此外,還有約7000MW的水電裝機正在建設,已規劃的水電裝機容量約12000MW。正在修建的140m高的混凝土重力壩Bureya大壩, 庫容350萬m3,是其國內目前在建中最高的大壩。
根據國際大壩委員會2006年的統計,北美和中美洲共有大壩8252座,其中約6510座在美國境內。本區15個國家中有4個國家水電占電力供應的比重超過了50%,其中包括加拿大、哥斯達黎加、海地和巴拿馬。加拿大的水電量是北美地區最高的,居世界第三,美國居世界第四,兩國的發電量加在一起超過了世界發電總量的1/5。防洪、發電、灌溉、供水和娛樂是美國大壩的主要用途。
第二次世界大戰以后,該地區建成投入使用的大壩迅速增加。在美國,每年退役的大壩數目已經超過新注冊建設的大壩數目。
美國約有21000MW的已建大壩2010年前達到許可運營期限,需要重新申請許可證。加拿大的水電蘊藏量極其豐富——最近新規劃了很多大壩,特別是在魁北克、拉布拉多和紐芬蘭地區。
中美洲建設中的大壩,裝機大約3047.1MW(包括墨西哥)。到2006年,墨西哥已建成668座大壩,年發電量25000Gwh。在建水電裝機達到2250MW。
2006年南美洲共有大壩799座,巴西(2006年有387座)幾乎占了一半。大壩建設的首要目的是水電和防洪。南美目前高壩建設比較多,主要集中在巴西、委內瑞拉、厄瓜多爾等國家,有11,327MW水電工程在建,分布在9個國家,規劃待建項目還有62,956MW。
該地區水電開發最積極的是巴西,其水電發電量占總發電量的比重超過76.6%,其他還有巴拉圭(99.99%)、哥倫比亞(78%)、秘魯(65%)、委內瑞拉(73.3%)、法屬圭亞那(60%)、智利(43.5%)和厄瓜多爾(43.5%)7個國家。

上:2010年7月,三峽大壩建庫以來最大洪水泄洪。攝影/鄭斌

下:亞洲青年動漫大賽中國卡通藝術活動貴陽開展,呼吁節約水資源。攝影/秦剛/CFP
2007年,南美洲13個國家的在建水電裝機容量大約為11,327MW。
非洲國家水電開發度、水資源調控能力都比較低。根據國際大壩委員會2007年的統計資料,非洲已建成1815座大壩,其中南非(1166座大壩)、津巴布韋(250座大壩)和摩洛哥(120座大壩)擁有的大壩數目之和占到了非洲大壩總數的80%以上。2006年非洲有20多個國家正在開發水電,60m以上高壩建設比例不高,僅有13座。17個在建水電的國家2007年的在建裝機總量為7489MW,其中三個國家的在建水電裝機容量超過了1000MW,分別為埃塞俄比亞(1277MW)、幾內亞(1291MW)和蘇丹(1300MW)。 在干旱和半干旱的北部和南部地區,大壩以灌溉為主。在中部和其他較濕潤地區,大壩以發電為主。
《南部非洲電力共同協定》對該地區、對未來電力供應基礎設施的投資發揮了一定的作用。在非洲,有22個國家的水電占全國電力的比重超過了50%,贊比亞、莫桑比克、納m比亞等5個國家的水電比重超過了90%。
這一地區的大壩共621座,主要位于澳大利亞(541座)和新西蘭(67座)。大壩以供水為主,其次是水電和灌溉。有3個國家的水電比重在全國電力中的比重超過了50%,它們分別是斐濟(50%)、新西蘭(60%)、巴布亞新幾內亞(65%)。
在澳大利亞和新西蘭,大壩建設的高峰出現在1980年(平均每年新建大壩約10座),到了1990年迅速減緩,現在澳大利亞僅有一座60m高的大壩在建。當前澳大利亞主要發展小水電和供水工程。