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实现中国“双碳”目标 水利行业可以做什么

来源:水利水运工程学报2021/11/4 13:10:27我要投稿

北极星碳管家网讯:2021 年 7 月 29 日,由中国水力发电工程学会、中国水利学会主办的“3060 双碳”水电科普论坛召开。中国工程院院士、南京水利科学研究院名誉院长、长江保护与绿色发展研究院院长张建云教授作了题为“双碳目标——水利的担当与贡献”的精彩报告。为便于广大水利行业工作者更深入地学习报告内容、在中国实现“双碳”目标的进程中贡献更多的智慧和力量,本刊编辑部策划了该篇特邀论文。

作 者 简 介

张建云,中国工程院院士、英国皇家工程院外籍院士,南京水利科学研究院名誉院长,长江保护与绿色发展研究院院长,水利部应对气候变化研究中心主任,国家气候变化专家委员会委员、国务院南水北调工程专家组副主任委员,中国大坝工程学会副理事长、中国水资源战略研究会副理事长、《水科学进展》主编。曾任水利部水文局总工程师、国家防汛抗旱指挥系统工程总设计师、国际水文科学协会中国国家委员会主席、世界气象组织(WMO)水文学委员会(CHy)执委等。

张建云教授长期从事水文水资源、防汛抗旱、气候变化影响、水利信息化等科研工作。主持研究开发了“全国洪水预报系统”、“国家防汛抗旱会商系统”、“防汛抗旱水文气象综合信息系统”等一系列业务系统,为国家防洪抗旱调度决策和指挥提供科学依据。作为总设计师,主持了国家防汛抗旱指挥系统工程设计和一期工程的建设工作,构建了国家防汛抗旱减灾决策平台,促进了全国水利信息化。在洪水预报理论研究及应用、气候变化对水文水资源影响评估和适应对策、设计暴雨和设计洪水等方面取得重要研究成果。主持研究的“全国水库大坝安全保障关键技术”已在全国水库大坝安全管理中广泛应用,全面提升了国家水库大坝安全管理水平,取得了显著的经济和社会效益。共获国家科技进步一等奖2项、二等奖5项,省部级特等奖3项、一等奖3项。出版专著6部、译著1部、发表论文300余篇。先后获得国家有突出贡献的中青年专家,全国留学优秀回国人员,全国杰出专业技术人才,全国先进工作者,全国先进科技工作者,享受国务院政府特殊津贴。

实现中国“双碳”目标 水利行业可以做什么

2020年9月22日,中国国家主席习近平在第75届联合国大会代表中国政府郑重承诺,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和(简称“双碳”目标)。水资源与气候变化紧密相关,应对气候变化,水利行业应该有什么担当?实现“双碳”目标,水利行业能够为之作出什么贡献?

1 为什么要加快实现“双碳”目标

要理解“双碳”目标的必要性,首先需要准确理解两个概念——温室气体和温室效应。1860年以来,由燃烧矿物质燃料排放的二氧化碳等温室气体,平均每年增长率为4.22%,而近30年各种燃料的总排放量每年达到50亿t左右。温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。全球变暖的核心问题在于控制温室气体排放,也就是控制碳元素的排放。

碳达峰指在某一个时点,二氧化碳等温室气体的排放不再增长达到峰值。碳中和是指通过减源、控碳和增汇等技术,使得碳排放和碳吸收之间达到平衡,实现近零排放。实现碳中和是控制大气中温室气体浓度,减缓气候变暖的根本性途径。

但是人类应对气候变化的时间窗口正在变得越来越窄。全球因新冠疫情按下了暂停键,但全球变暖的脚步并未停止。2020年,尽管疫情造成的经济大封锁使得全球碳排放下降了6.4% ,但大气中温室气体的浓度还在继续上升。联合国世界气象组织(WMO)2020年12月发布的报告指出,2020年1至12月全球平均气温较1850—1990年均温高出(1.2±0.1)°C ,据巴黎协议的控制目标1.5°C仅剩0.2°C。

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IPCC于2021年8月发布的第6次评估报告指出,人类活动影响造成地球大气、海洋和陆地系统变暖已经非常明确。预计未来20年(2040年前后)地表变暖将达到1.5°C或1.6°C。地球气候正接近不可逆转的转折点,全球变暖程度越高,发生低可能性、高影响结果事件的概率就越大,不排除气候系统的突变反应。全球变暖、两极冰川的融化和海水热胀冷缩是导致海平面上升的主要原因。气候变化对人类和自然系统产生不可恢复的影响。

气候变化对中国的影响也十分显著。受气候变化影响,中国北方河流江河径流量总体上呈现显著性减少,海河、黄河、辽河尤甚。1980—2019年,中国沿海海平面上升速率为3.4 mm/a。2019年,中国沿海海平面较常年高72 mm,比2018年高24 mm。1961—2018年,中国平均降水量总体呈现非显著性增加趋势,平均每10年增加4.2 mm;但中国的降水分布呈现西南-东北方向的少雨带,这进一步加剧了中国北方水资源短缺的情势;此外,短历时强暴雨增多趋强,局地洪涝灾害风险增加。随着气温的上升,中国城市人口因高温死亡人数将不断增加;同时粮食安全也将受到威胁。

由此可见,应对气候变化、控制碳排放是人类在21世纪面临的重大挑战之一。我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和,是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策,事关中华民族永续发展和人类命运共同体构建。

2 实现“双碳”目标,水利行业能作出什么贡献

2021年3月15日中央财经领导小组第九次会议指出,要坚定不移贯彻新发展理念,坚持系统观念,处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系,以经济社会发展全面绿色转型为引领,以能源绿色低碳发展为关键,加快形成节约资源和保护环境的产业结构、生产方式、生活方式、空间格局,坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路;要把节约能源资源放在首位,实行全面节约战略,倡导简约适度、绿色低碳生活方式;实现碳达峰、碳中和是一场硬仗,也是对我们党治国理政能力的一场大考。参照这一部署,水利行业可以从以下几个方面给“双碳目标”贡献力量。

2.1 加大水电开发

为了落实“双碳”目标,国家“十四五”能源发展规划提出更加积极的新能源发展目标,加快发展风电和太阳能发电,因地制宜开发水电,在确保安全的前提下发展核电,同时要加快推进抽水蓄能、新型储能等调节电源建设,增强电力系统灵活调节能力,大力提升新能源消纳水平。同时,“十四五”规划和2035远景目标的建议中,明确提出了“实施雅鲁藏布江下游水电开发”。虽然中国的能源消耗结构在逐步优化,但2020年,火电仍然是电力生产的主力电源,水电的比例仅为17.8% 。

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2.2 加快推进抽水蓄能电站建设

抽水蓄能是利用电网中负荷低谷时的电力,由下水库抽水到上水库蓄能,待电网高峰负荷时,放水回到下水库发电的水电站,又称蓄能式水电站。这一做法可以为电力安全和运行效益发挥巨大作用。目前,中国抽水蓄能电站装机容量已居世界第一。2020年,运行总容量约4 000 万kW,规划到2025年发展到6 800 万kW,抽水蓄能将带来明显的碳减排效益。

2.3 因地制宜发展小水电

2021年7月22日,《中共中央国务院关于新时代推动中部地区高质量发展的意见》发布。意见提出,因地制宜发展绿色小水电、分布式光伏发电,加快农村能源服务体系建设。这是农村小水电新的发展机遇和挑战。截至2020年底,全国共有农村水电站(≤5 万kW)43 957座,农村水电总装机容量达到8 133.8 万kW,较2019年有所下降,年发电量达2 423.7 亿kW·h,相当于每年节约了7 400 万t标准煤,节能减排效益显著。

但小水电发展目前也面临着一些突出问题。在新的发展机遇面前,小水电开发需要做到:①坚持生态优先、绿色发展的原则,构建绿色小水电示范区。对建在自然保护区核心区和缓冲区的、严重破坏生态环境的小水电工程坚决清理;无河流生态流量下泄设施的,尽快改造,增加生态流量下泄设施;建站时间长、失修严重、效率低,论证后清理退出或按标准重建;加强生态调度运行,保障河流生态流量。②抓住机遇,发展农村绿色小水电,加快农村能源服务体系建设。小水电是脱贫攻坚工作的重要内容,也是美丽乡村建设的重要抓手,更是助力“双碳”目标实现的重要措施。

2.4 加大地热资源的开发利用

中国的地热能储量十分可观。地热资源的分布也十分广泛:浅层地热能源遍布全国,中低温地热能源分布于沉积盆地和隆起山区,高温地热能源分布于喜马拉雅地热带和台湾等。

地热能在建筑供热制冷领域应用潜力巨大,而建筑碳排放是全国能源碳排放的主要来源之一。建筑供热制冷领域的地热资源利用主要可以依靠两个途径:一是浅层地热能利用,二是中深层水热型地热能利用。此外,高温地热也可以用于发电。目前,西藏的羊八井(装机24.18 MW)和羊易(装机16 MW)的地热发电站是我国最大的地热发电站。西藏水热型资源拥有1 GW潜力,我国高温地热发电任重道远。未来方向应该是天地结合,与风光发电配合,实现发电与供暖综合利用。

2.5 绿色节能发展

在水利行业,污水处理厂和抽水排灌站等都是用电大户,对陈旧设施改造,提高效率,节约用电,节能减排潜力大。在城市化地区,过去数十年来水处理和输水的能源消耗在快速增长,是水利行业的主要碳排放来源,由此造成的碳排放量预计在21世纪中叶将达到每年28 亿t二氧化碳当量,而这些水处理和输水设施往往是针对过去水资源相对充裕的情况设计建造的,并未将节约能源和提升效率纳入考虑。

另外,倡导绿色低碳生活、反对奢侈浪费、鼓励绿色出行、营造绿色低碳生活新时尚,也是降低碳排放的有效方式。绿色低碳生活是我们每一位公民的责任。

3 结 语

(1)全球气候变暖是不争的科学事实,而这种变化的根本原因是人类活动产生的温室气体。

(2)气候变暖对自然生态系统和人类社会都产生了不可逆转的影响,极端事件的趋多增强给人类敲响了警钟;节能减排,早日实现碳达峰和碳中和的“双碳”目标是减缓全球变暖的根本出路,迫在眉睫。

(3)“双碳”目标的实现,需要世界各国的共同努力。中国提出的“3060”的“双碳”目标,体现了一个负责任大国的担当!

(4)“双碳”目标的实现,需要各行各业的共同努力,水能是可再生的清洁能源,水利行业可以从加快水电开发、发展抽水蓄能和绿色农村小水电、开发利用地下水地热资源等途径,为“双碳”目标的实现做出贡献。


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