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双碳研究 | 水利发电破坏了非洲的河流系统:太阳能和风能如何解决这个一问题

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水利发电破坏了非洲的河流系统:

太阳能和风能如何解决这个一问题



为满足日益增长的电力需求,非洲大陆各地计划新建300多个水力发电项目。其中一些项目需要修建大型水坝,可能会对环境造成严重负面影响。水力发电带来的另一个问题是水循环会受到气候变化的影响。在未来几十年里,一些地区的水资源供应将减少,稳定性也会降低。

非洲之镜是一个由环境和能源系统研究人员组成的团队。能源系统研究如何生产能源,以满足社会各部门的需求。环境系统建模用于模拟自然环境,评估基础设施对自然环境的影响。

该团队分析了2020年至2050年非洲能源系统的发展趋势,研究能源需求、土地使用的变化及其对能源的影响,以及气候变暖将如何影响水资源供应。

非洲大陆的人均用电量仍比全球平均水平低80%。然而,考虑到未来的人口增长和生活水平的提高,非洲的电力需求将会增加,这也意味着需要新的发电基础设施。

该团队研究发现,到2030年,非洲风能和太阳能项目的发电效益将比水力发电项目更大。这表示,在非洲计划的水电装机容量中,只有40%至68%在经济上可行。

此外,还需考虑减少干旱对能源系统的影响需要大量修建基础设施。这意味着需要修建比平均需求更多的能源基础设施,才能确保抵御极端干旱。因此,整个非洲大陆每年需要对各种新建发电厂新增1.8%至4%的投资。

考虑到水力发电带来的最坏情况,例如气候变化和可再生能源成本降低对电力系统扩展的影响,则需要增加投资。


01

水力发电不再是解决方案

目前,水力发电是非洲大陆可再生电力的主要来源,装机容量约为40吉瓦,一年的发电量约为150太瓦时,占非洲大陆总电量的15%。举例来说,这足以满足摩洛哥和阿尔及利亚这两个人口总数为8250万的国家的年用电量。水力发电一直被认为是一种低碳足迹的廉价电力来源。但严格来说,事实并非如此。

水力发电存在以下问题。

太阳能和风能等可再生能源在成本方面越来越具有竞争力。这些能源可以减少对水力发电的依赖,让各国的能源结构更加多样化,并减少修建更多水力发电大坝对环境的影响。

非洲的河流流域支撑着陆地和淡水生态系统,是全球生物多样性的热点地区。在世界543条主要河流中,156条(29%)都位于非洲。然而修建的水坝切断了河流的流向河流。

在非洲,26%的河流已经支离破碎,远低于43%的全球平均水平。非洲河流是连接河流栖息地的重要枢纽,据估计,如果所有计划中的非洲水力发电项目全部落成,非洲河流的平均破碎率可能会上升至42%,从而导致生物多样性的严重丧失。

例如,研究人员发现,埃塞俄比亚修建的文艺复兴大坝将导致12.2万人流离失所,释放700万吨二氧化碳,并改变青尼罗河的水温,使其不适合当地动植物生存。

每修建一座新大坝,水就会淹没土地。土壤和陆上的其他物质(生物质)在水下被分解,而这一过程会向大气释放二氧化碳和甲烷(一种强效温室气体),这些排放物会在大坝建成后的数年内持续释放出来。

至少在接下来的几十年内,水力发电将导致每年增加近2500万吨二氧化碳当量,严重阻碍了净零排放的实现进程,这相当于2500万人次跨大西洋往返飞行的碳排放总量。

水力发电项目容易受到气候变化的影响:随着干旱加剧和水资源枯竭,水力发电的可用性和成本效益都将大幅下降。从整个能源系统来看,非洲之镜团队的先前研究发现,水力发电的可用性加上太阳能和风能成本的下降,意味着约32%至60%的拟建水力发电项目在经济上不再具有竞争力。与所有拟建水力发电项目相比,新建太阳能和风能可再生系统的总体能源系统成本更低。

此外,该团队的最新研究表明,通过部署更多的可再生能源,有可能减少具有成本竞争力的水力发电项目对环境的影响。在保证电价几乎不增长的情况下(最多增加1.4%),河流破碎的情况和水力发电碳排放量至少可以减少50%。



02

重新规划能源系统的重要性

目前,能源系统的规划大多基于工程和经济方面的考量。但是,如果政府在规划新能源系统时能够综合考虑现有技术、成本以及环境和社区成本(如大型水坝对环境和社区造成的损害)所产生的整体成本,则总体上会更具成本效益。

非洲之镜团队认为,必须扩大能源系统规划的范围,以便考虑到所有因素。事实上,考虑对社会和环境的影响是确保能源转型清洁、公正的关键。

这项研究成果十分重要,因为人们错误地认为水力发电站是最廉价的可再生能源,许多长河流域仍在规划修建水力发电站。

为了在非洲取得最佳成果,各国之间需要加强合作,这也有利于克服投资成本和潜在能源赤字在各国间分配不均的问题。


编译:杨思懿(新能源部)

审校:刘璇(新能源部)

编辑:杨思懿(新能源部)

EnergyBlockchain

能源区块链与双碳战略研究




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