生物能源的主要特征
我国生物质能发展方向与对策
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生物桥 2005-09-27 11:45:07
生物质能是由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，最有可能成为21世纪主要的新能源之一。据估计，植物每年贮存的能量约相当于世界主要燃料消耗的10倍；而作为能源的利用量还不到其总量的l%。这些未加以利用的生物质，为完成自然界的碳循环，其绝大部分由自然腐解将能量和碳素释放，回到自然界中。事实上，生物质能源是人类利用最早、最多、最直接的能源，至今，世界上仍有15亿以上的人口以生物质作为生活能源。生物质燃烧是传统的利用方式，不仅热效率低下，而且劳动强度大，污染严重。通过生物质能转换技术可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭，石油和天然气等燃料，生产电力。而减少对矿物能源的依赖，保护国家能源资源，减轻能源消费给环境造成的污染。专家认为，生物质能源将成为未来持续能源重要部分，到2015年，全球总能耗将有40%来自生物质能源。
1.2能源与环境
人类正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源为重要动力，经济越发展，能源消耗多，尤其是化石燃料消费的增加，就有两个突出问题摆在我们面前：一是造成环境污染日益严重，二是地球上现存的化石燃料总有一天要掘空。按消费量推算，世界石油资源在今后50年到80年间将最终消耗殆尽。到2059年，也就是世界上第一口油井开钻二百周年之际，世界石油资源大概所剩无几。另一方面，由于过度消费化石燃料，过快、过早地消耗了这些有限的资源，释放大量的多余能量和碳素，打破了自然界的能量和碳平衡，是造成臭氧层破坏，全球气候变暖，酸雨等灾难性后果的直接因素。这就是说，如果不发展出新的能源来取代化石常规能源在能源结构中的主导地位，在21世纪必将发生严重的、灾难性的能源和环境危机，是人类在下一世纪所面临的三大最可能发生的灾难之一。
1.3国家安全
固然,发展生物质能源不是获得新的能源的唯一途径，人类可以采用高技术手段获得核能源，甚至从外太空获得能源，但其中的危害也是有目共睹的。首先，核能源的发展极可能给已经不安的世界带来新的不稳定因素,甚至直接威胁到人类的生存环境；其次，各国或各集团在人类下世纪技术水平下所能到达的有限外太空区域内进行的能源开发，将不可避免地引发新的争夺或争端，其祸福不言自明。而生物质能源则不仅是最安全、最稳定的能源，而且通过一系列转换技术，可以生产出不同品种的能源，如固化和炭化可以生产因体燃料，气化可以生产气体燃料，液化和植物油可以获得液体燃料，如果需要还可以生产电力等等。目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
2.国外生物质能技术的发展状况
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划，在日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国，多年来一直在进行各自的研究与开发，并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系，拥有各自的技术优势。
2.1沼气技术
主要为厌氧法处理禽畜粪便和高浓度有机废水，是发展较早的生物质能利用技术。80年代以前，发展中国家主要发展沼气池技术，以农作物秸秆和禽畜粪便为原料生产沼气作为生活炊事燃料。如印度和中国的家用沼气池；而发达国家则主要发展厌氧技术，处理禽畜粪便和高浓度有机废水。目前，日本、丹麦、荷兰、德国、法国、美国等发达国家均普遍采取厌氧法处理禽畜粪便，而象印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程处理禽畜粪便的应用示范工程。采用新的自循环厌氧技术。荷兰IC公司已使啤酒废水厌氧处理的产气率达到10m3/m3.d的水平，从而大大节省了投资、运行成本和占地面积。美国、英国、意大利等发达国家将沼气技术主要用于处理垃圾，美国纽约斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元，采用湿法处理垃圾，日产26万m3沼气，用于发电、回收肥料，效益可观，预计10年可收回全部投资。英国以垃圾为原料实现沼气发电18MW，今后10年内还将投资1.5亿英镑，建造更多的垃圾沼气发电厂。
2.2生物质热裂解气化
早在70年代，一些发达国家，如美国、日本、加拿大、欧共体诸国，就开始了以生物质热裂解气化技术研究与开发，到80年代，美国就有19家公司和研究机构从事生物质热裂解气化技术的研究与开发；加拿大12个大学的实验室在开展生物质热裂解气化技术的研究；此外，菲律宾、马来西亚、印度、印尼等发展明家也先生开展了这方面的研究。芬兰坦佩雷电力公司开始在瑞典建立一座废木材气化发电厂，装机容量为60MW,产热65MW,1996年运行：瑞典能源中心取得世界银行贷款，计划在巴西建一座装机容量为20-3OMW的发电厂，利用生物质气化、联合循环发电等先进技术处理当地丰富的蔗渣资源。
2.3生物质液体燃料
另一项令人关注的技术，因为生物质液体燃料，包括乙醇、植物油等，可以作为清洁燃料直接代替汽油等石油燃料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，70年代中期，为了摆脱对进口石油的过度依赖，实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，到1991年，乙醇产量达到130亿升，在980万辆汽车中，近400万辆为纯乙醇汽车，其余大部分燃用20%的乙醇-汽油混合燃料，也就是说乙醇燃料已占汽车燃料消费量的50%以上。1996年，美国可再生资源实验室已研究开发出利用纤维素废料生产酒精的技术，由美国哈斯科尔工业集团公司建立了一个1MW稻壳发电示范工程：年处理稻壳12，000吨，年发电量800万度，年产酒精2，500吨，具有明显的经济效益。
2.4其它技术
此外,生物质压缩技术可书固体农林废弃物压缩成型,制成可代替煤炭的压块燃料。如美国曾开发了生物质颗粒成型燃料：泰国、菲律宾和马来西亚等第三世界国家发展了棒状成型燃料。
3.我国的生物质能源
我国基本上是一个农业国家农村人口占总人口的70%以上，生物质一直是农村的主要能源之一，在国家能源构成中也占有益要地位。
3.1生物质能资源
我国现有森林、草原和耕地面积41.4亿公顷，理论上生物质资源理可达650亿吨/年以上（在但第平方公里土地面积上，植物经过光合作用而产生的有机碳量，每年约为158吨）。以平均热值为15,000千焦/公斤计算，折合理论资源最为33亿标准煤，相当于我国目前年总能耗的3倍以上.
实际上，目前可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。据调查，目前我国秸秆资源量已超过7.2亿吨,约3.6亿吨标准煤，除约1.2亿吨作为饲料、造纸、纺织和建材等用途外其余6亿吨可作为能源用途：薪柴的来源主要为林业采伐、育林修剪和薪炭林，一项调查表明：我国年均薪柴产量约为1.27亿吨，折合标准煤0.74亿吨：禽畜粪便资源量约1.3亿吨标准煤；城市垃圾量生产量约1.2亿吨左右，并以每年8%-10%的速度增，据估算，我国可开发的生物质能资源总量约7亿吨标准煤。
3.2生物质能源和利用
我国生物质的能源利用绝大部分用于农村生活能源，极少部分用于乡镇企业的工业生产：而利用方式长期来一直以直接燃烧为主，只是近年来才开始采用新技术利用生物质能源，但规模较小。普及程度较低，在国家，甚至农村的能源结构中占有极小的比例。
生物质直接燃烧方式不仅热效率低下，而且大量的烟尘和余灰的排放使人们的居住和生活环境日益恶化，严重损害了妇女、儿童的身心健康。此外，还对生态、社会和经济造成极其不利的影响：
1．在必须使用生物质能源而利用方式不合理的情况下，必然对森林等自然资源进行不合理采伐，破坏了自然植被和生态平衡；
2．对于有机垃圾、有机废水、有机废渣、禽畜粪便以及部分农业废弃物等资源没有充分加以利用，不仅造成资源浪费，而且使其成为主要的有机污染源，除造成严重的大气和水污染之外，还排放大量的温室气体，加剧了全球温室效应；
3．同时，随着经济的迅速发展和人民生活水平的提高，能源短缺问题必将成为21世纪阻碍国家经济的持续发展的重大问题，必须予以足够的重视，并采取有效措施着力加以解决。
事实上，大力开发和利用生物质能源，对于缓解21世纪的能源、环境和生态问题具有重要意义，产生诸多利益；
4．减少污染，改善人民生活条件。不管是有机污水处理、城镇垃圾能源的利用还是秸秆热解利用中一个重要的共同点解决环境污染问题，这也是大部分生物质利用的首要目标。
5．解决农村能源供应问题，提高农民生活水平。
我国农村能源供应紧张，而生物质源丰富，所以可利开展利用生物质能，可以改善农村的能量供应。提高他们的生活水平。
6．改善能源结构，减轻对对环境的压力。我国可开发的生物资源达7亿吨，如果能充分开发，可以在我国的能源消费中占重要的地方，这对改善我国能源结构，减少我国对石化燃料的依赖，进而减少我国CO2和SO2等污染物的排放，最终缓解能源消耗给环境造成的压力有重要的意义。
3.3市场需求
可以预计，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，生物质能利用技术和装置的市场前景将会越来越广阔。主要依据：
1．目前，绝大部分农作物秸秆因得不到有效利用而就地焚烧于农田，不仅浪费了大量的能源，而成了严重的环境污染，给社会生活和经济发展造成了一定程度的负面影响。如发生在成都双流机场和首都机场的烟尘事件。逐渐富裕起来的农民，随着生活水平的提高，迫切改变原来直接燃用秸秆薪柴烟薰火燎的炊事取暖局面，以生物质可燃气作为他们的生活能源，就会改善其卫生环境，提高生活质量，减轻劳动强度。
2．众多粮食、木材、茶叶、果类等加工厂，每天都有大量的谷壳、锯末、木屑、果壳等废弃物产出堆放，利用生物质气化技术将其转换成可燃气，生产出优质能源，变废为宝，可谓一举两得。
3．禽畜粪便既是极为有害大环境污染源泉又是重要的生物质能资源，随着大型畜牧场的不断建成和发展，所产生的环境污染也日趋严重。应用厌氧技术处理禽畜粪便更具有能源与环境双重意义。
4．随着我国社会经济的迅速发展，城市人口的增多和居民生活的改善，城市的垃圾处理问题便显得日益突出。我国的以北京为例，1995年，年垃圾产量均已突破400万吨，1996年北京的垃圾量则达485万吨。采用厌氧技术处理有机垃圾，不仅可获得能源，而且达到低费用治理污染的目的。
5．我国的边远地区，生物质资源丰富，多属于缺电、少电地区，可将生物质气化发电，或供热可自产自用。
6．事买上，生物质能源技术之所以具有广阔的市场前景，其优势在于开发利用生物质能源不仅可以获得取之不尽的能源，而且具有保护环境，节省资源的功能。
3.4我国生物质能技术发展现状与问题
我国政府及有关部门对生物质能源利用极为重视，国家几位主要领导人曾多次批示和指示加强农作物秸秆的能源利用。国家科委已连续在三个国家五年计划中将生物质能技术的研究与应用列为重点研究项目，涌现出一大批优秀的科研成果和成功的应用范例，如产用沼气池、禽畜粪便沼气技术、生物质气化发电和集中供气、生物压块燃料等，取得了可观的社会效益和经济效益。同时，我国已形成一支高水平的科研队伍，包括国内有名的科研院所和大专院校：拥有一批热心从事生物质热裂解气化技术研究与开发的著名专家学者。
a．沼气技术是我国发展最早、曾晋遍推厂的生物质能源利用技术。70年代，我国为解决农村能源短缺的问题，曾大力开发和推广户用沼气地技术，全国已建成525万户用沼气池。在最近的连续三个五年计划中，国家都将发展新的沼气技术列为重点科技攻关项目，计划实施了一大批沼气及其利用的研究项目和示范工程。至今，我国已建设了大中型沼气池3万多个，总容积超过137万m3，年产沼气5，500万m3，仅100m3以上规模的沼气工程就达630多处，其中集中供气站583处，用户8.3万户，年均用气量431m3，主要用于处理禽畜粪便和有机废水。这些工程都取得了一定程度的环境效益和社会效益，对发展当地经济和我国厌氧技术起到了积极作用。在“九五”计划中，应用于处理高浓度有机废水和城市垃圾的高效厌氧技术被列为科技攻关重点项目，分别由中科院成都生物研究所和杭州能源环境研究所承担实施，现已取得预期的进展。
我国厌氧技术及工程中存在的主要问题：相关技术研究少、辅助设备配套性差、自动化程度低、非标设备加工粗糙、工程造价高、开放式前后处理的二次污染严重等。
b．我国的生物质气化技术近年有了长足的发展，气化炉的形式从传统上吸式、下吸式到最先进的流化床、快速流化床和双床系统等，在应用上除了传统的供热之外，最主要突破是农村家庭供气和气化发电上。“八五”期间，国家科委安排了“生物质热解气化及热利用技术”的科技攻关专题，取得了相当成果：采用氧气气化工艺，研制成功生物质中热值气化装置；以下吸式流化床工艺，研制成功l00户生物质气化集中供气系统与装置：以下吸式固定床工艺，研制成功食品与经济作物生物质气化烘干系统与装置；以流化床干馏工艺，研制成功1000户生物质气化 集中供气系统与装置。“九五”期间，国家科委安排了“生物质热解气化及相关技术”的科技攻关专题，重点研究开发1MW大型生物质气化发电技术和农村秸秆气化集中供气技术。目前全国已建成农村气化站近200多个，谷壳气化发电100多台套，气化利用技术的影响正在逐渐扩大。
c．“八五”期间，我国开始了利用纤维素废弃物制取乙醇燃料技术的探索与研究，主要研究纤维素废弃物的稀酸水解及其发酵技术，并在“九五”期间进入中间试验阶段。我国已对植物油和生物质裂解油等代用燃料进行了初步研究：如植物油理化特性、酯化改性工艺和柴油机燃烧性能等方面进行了初步试验研究。“九五”期间，开展了野生油料植物分类调查及育种基地的建设。我国的生物质液化也有一定研究，但技术比较落后，主要开展高压液化和热解液化方面的研究。
d．此外，在“八五”期间，我国还重点对生物质压缩成型技术进行了科技攻关，引进国外先进机型，经消化、吸收，研制出各种类型的适合我国国情的生物质压缩成型机，用以生产棒状、块状或颗粒生物质成型燃料。我国的生物质螺旋成型机螺杆使用寿命达500小时以上，属国际先进水平。
虽然我国在生物质能源开发方面取得了巨大成绩，技术水平却与发达国家相比仍存在一定差距，如：
a．新技术开发不力，利用技术单一。我国早期的生物质利用主要集中在沼气利用上，近年逐渐重视热解气化技术的开发应用，也取得了一定突破，但其他技术开展却非常缓慢，包括生产酒精、热解液化、直接燃烧的工业技术和速生林的培育等，都没有突破性的进展。
b．由于资源分散，收集手段落后，我国的生物质能利用工程的规模很小；为降低投资，大多数工程采用简单工艺和简陋设备，设备利用率低，转换效率低下。所以，生物质能项目的投资回报率低，运行成本高，难以形成规模效益，不能发挥其应有的、重大的能源作用。
c．相对科研内容来说，投入过少，使得研究的技术含量低，多为低水平重复研究，最终未能解决一些关键技术，如：厌氧消化产气率低，设备与管理自动化程度较差；气化利用中焦油问题没有彻底解决，给长期应用带来严重问题；沼气发电与气化发电效率较低，相应的二次污染问题没彻底解决。导致许多工程系统常处于维修或故障的状态，从而降低了系统运行强度和效率。
此外，在我国现实的社会经济环境中，还存在一些消极因素制约或阻碍着生物质能利用技术的发展、推广和应用，主要表现为：
a．在现行能源价格条件下，生物质能源产品缺乏市场竟争能力，投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性，而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。
b．技术标准未规范，市场管理混乱。在秸杆气化供气与沼气工程开发上，由于未有合适的技术标准和严格的技术监督，很多未具备技术力量的单位和个人参与了沼气工程承包和秸杆气化供气设备的生产，引起项目技术不过关，达不到预期目标，甚至带来安全问题，这给今后开展生物质利用工作带来很大的负面影响。
c．目前，有关扶持生物质能源发展的政策尚缺乏可操作性，各级政府应尽快制定出相关政策，如价格补贴和发电上网等特殊优惠政策。
d．民众对于生物质能源缺乏足够认识，应加强有关常识的宣传和普及工作。
e．政府应对生物质能源的战略地位予以足够重视，开发生物质能源是一项系统工程，应视作实现可持续发展的基本建设工程。
4.发展方向与对策
4.1发展方向
我国的生物质能资源丰富，价格便宜，而经济环境和发展水平对生物质技术的发展处于比较有利的阶段。根据这些特点，我国生物质的发展既要学习国外先进经验，又要强调自己的特色，所以，今后的发展方向应朝着以下几方面：
a．进一步充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用，为农村提供清洁的能源，改善农村生活环境及提高人民生活条件。这包括沼气利用、秸杆供气和小型气化发电等实用技术。
b．加强生物质工业化应用，提高生物质能利用的比重，提高生物质能在能源领域的地位。这样才能从根本上扩大生物质能的影响，为生物质能今后的大规模应用创造条件，也是今后生物质能能否成为重要的替代能源的关键。
c．研究生物质向高品位能源产品转化的技术，提高生物质能的利用价值。这是重要的技术储备，是未来多途径利用生物质的基础，也是今后提高生物质能作用和地位的关键。
d．同时，利用山地、荒地和沙漠，发展新的生物质能资源，研究、培育、开发速生、高产的植物品种，在目前条件允许的地区发展能源农场、林场，建立生物质能源基地，提供规模化的木质或植物油等能源资源。
4.2对策
根据上面的主要发展方向，今后我国生物质利用技术能否得到迅速发展，主要取决于以下几个方面：
a．在产业化方面：加强生物质利用技术的商品化工作，制定严格的技术标准，加强技术监督和市场管理，规范市场活动，为生物质技术的推广创造良好的市场环境。
b．在工业化生产与规模化应用方面：加强生物质技术与工业生产的联系，在示范应用中解决关键的技术在技术研究方面：既重点解决推广应用中出现的技术难题，在生产实践中提高并考验生物质能技术的可靠性和经济性，为大规模使用生物质创造条件。
c．在技术研究方面：既重点解决推广应用中出现的技术难题，如焦油处理，寒冷地区的沼气技术等，又要同时开展生物质利用新技术的探索，如生物质制油，生物质制氧等先进技术的研究。
d．制定一项生物质能源国家发展计划，引进新技术、新工艺，进行示范、开发和推广，充分而合理地利用生物质能资源。在21世纪，逐步以优质生物质能源产品（固体燃料、液体燃料、可燃气、由、执等形式）取代部分矿物燃料，解决我国能源短缺和环境污染等问题。
4.3优先领域
．秸秆能源利用
．有机垃圾处理及能源化
．工业有机废渣与废水处理及能源化
．生物质液体燃料
4.4重大关键技术
．高效生物质气化发电技术
．有机垃圾IGCC发电技术
．高效厌氧处理及沼气回收技术
．纤维素制取酒精技术
．生物质裂解液化技术
．能源植物培育及利用技术
5.结语
生物质能源在未来世纪将成为可持续能源重要部分。我国幅员辽阔，但化石能源资源有限，生物质资源丰富，发展生物质能源具有重要的战略意义和现实意义。采用高新技术将秸秆、禽畜粪便和有机废水等生物质转化为高品位能源，开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。希望得到社会各界、各级政府、专家学者的广泛关注与支持，为我国的生物质能源事业创造有益的发展环境。
http://www.newenergy.org.cn/energy/ocean/read.asp?id=397
新能源行业前景可期。一方面，能源结构转型是大势所趋，新能源替代传统能源是不可逆的过程。目前，我国光伏、风电等新能源的渗透率仍较低，行业整体发展空间大。在《能源发展战略行动计划》中，明确了2020年我国非化石能源占一次消费比重应提升至15%。
2050年可再生能源将成为能源供应的主体力量，在电力消费中的比重有望达80%。能源结构转型将为新能源行业发展带来广阔空间。
另一方面，我国的新能源产业链具备全球竞争力。新能源发电和新能源汽车均为中国制造2025核心产业，国家对此的政策支持力度较大。经过多年支持和发展，国内已涌现出一批全球领先的龙头公司，如今我国光伏产业链在全球已具有绝对优势，新能源汽车销量在全球的占比也非常高，行业加速替代的趋势已经形成。
新能源行业投资价值显著
但对个人投资者而言，进场布局也并非易事。新能源涉及细分领域多且产业链长，又由于是新兴成长行业，业绩波动难免较大，所以投资者不妨借助专业投资者优势，通过主题基金进行配置。建信新能源行业基金聚焦新能源行业。
主要布局新能源汽车、光伏、风电、核电等不同新能源行业。在细分行业和个股的选择上，该基金也将充分发挥主动投资优势，通过对不同板块成长阶段和政策周期差异的理解和把握，积极寻找优质龙头标的，力争获取超额投资收益。为给投资者带去更佳回报，该基金采取双基金经理制，由陶灿和田元泉共同管理。
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矿产资源:是重要的自然资源，它经过几千甚至几亿年的变化才形成，它是社会生产发展的重要物质基础，现代社会人们的生产和生活都离不开矿产资源。矿产资源属于非可再生资源，其储量是有限的。目前世界已知的矿产有160多种，其中80多种应用较广泛。按其特点和用途，通常分为金属矿产、非金属矿产和能源矿产三大类。
影响：：
生物资源：在目前的社会经济技术条件下人类可以利用与可能利用的生物，包括动植物资源和微生物资源等。生物资源具有再生机能，如利用合理，并进行科学的抚育管理，不仅能生长不已，而且能按人类意志，进行繁殖更生；若不合理利用，不仅会引起其数量和质量下降，甚至可能导致灭种。
近代工业革命以来，由于对自然界的不当开发利用，地球系统脆弱的生态平衡已经被破坏。研究表明，现在每年大约有10000个物种消失，灭绝的速度是史前时期的100到1000倍。预计未来30年，我们将失去百分之五到十的热带雨林，随之将有60000个植物品种，甚至更多的脊椎动物和昆虫灭绝。有资料显示，到2015年全世界将有百分之二十五的物种趋于灭绝，地球已基本丧失自我再生的能力。
矿物资源：（1）对土壤环境的影响
生产运行期对土壤环境的影响主要是水污染、大气污染以及固体废物堆存占地与淋溶滤渗对周围土壤、农作物的影响。
原料堆场、精矿堆场等的粉尘将会对周围地区土壤产生一定影响。但由于评价对各工段的粉尘排放都采取严格的防治措施,估计实际增加的污染物排放量很小，预计对农作物的质量和产量的影响仍将维持在现有水平。
工程运行中产生的废水主要有：选矿工序产生的精矿浓缩溢流水、尾矿水以及生活污水等。
（2）对农业生产的影响
项目影响农业生产的途径有二：一是污染物经水、气进入土壤再进入农作物，在农作物体内富集，影响农作物的生长；二是通过大气直接影响农作物的光合及呼吸作用，从而影响作物的正常生长。
（3）对植物生态的影响
工程主要的外排污染物为无组织粉尘，在选矿生产过程中产生的粉尘污染对植物的影响主要表现在对作物光合作用的影响上。粒径大于1µm的颗粒物在扩散过程中可自然沉降，吸附于植物叶片上，阻塞气孔，影响生长，使叶片褪色、变硬，植物生长不良。颗粒物与SO2的协同作用可增强SO2的毒性，加大叶片受害症状。另外，粉尘落到田间会影响土壤透水透气性，不利于植物吸收土壤养分，间接造成植物生长缓慢。
在此基础上，我们水电的专业人士却可以发现，能源研究机构对于我国水电的减排作用，挖掘的还不够充分。我们认为：水电在未来的我国发电总量中的比重，决不应该仅占12%，而是要远高于目前的18%，甚至可以达到20%以上。
如果我们能够证明：我国的水电在未来发电能源中的比重，可以达到20%，那么能源研究所已有的预测结论，是不是就可以修正为：到2050年我国的“风电占比50%，太阳能占到23%，水电占到20%，核电6%和火电0%。”了呢？
进而我们可以发现2050年我国实现100%非化石能源发电的问题，基本上不必担心。因为，能源研究所的减排路线图是“风电占比50%，太阳能占到23%”，再加上我国巨大的水电潜力，完全可以“用更多的水电，取代火电”。
由于世界第三级青藏高原的存在，我国水电资源非常丰富，绝对是世界第一。目前，我国水电的装机（3.56亿千瓦）和年发电量（1.3万亿千瓦时）基本都占到了全球的四分之一以上，我国水电与世界第二之间的差距，至少都在3倍以上。
然而，目前 社会 上很多人（甚至包括一些研究能源问题的专家）都认为我国水电可开发潜力已经所剩无几了。这是因为，直到世纪之交，我国正式公布的水电可开发资源量也不过只有1.7万亿度/年。2006年的水电资源普查之后，更正后公布的数字为2.47万亿。几年之后，2016年的十三五规划就上升到了3万亿。
水电资源勘测的这种复杂性、困难性，往往使得可开发的资源量上升的空间很大。即便我们以十三五规划正式颁布的比较保守的3万亿/年来计算，我国目前（截至到2019年底）所开发利用的水电资源还不到44%。
如果我们能达到目前发达国家水电开发的（大约70%到90%的）平均水平，那么未来我国的水电，至少还有一半以上的开发潜力。初步估算，届时我国水电至少每年可以提供2.6万亿度的电能。
这个电量对我国能源的作用有多大？假设我国的用电达到峰值的时候，按照14亿人口，每人每年8000度电的需求，大约也就是每年11.2万亿度电。（目前我国各种用电峰值的研究预测，最高的也不过就是12万亿度左右）。
也就是说我国的水电（2.6万亿度的年发电量）将可以在未来我国用电最高峰的电力构成中，至少应该能提供20%以上的电能，远高于目前的18%。总之，我国的资源禀赋显示：未来我国水电所能发挥的作用，不仅不会比目前少，而且还要有所上升。
除了丰富的资源量，中国领先世界的水电技术也成为资源开发的坚实基础。
2004年，我国水电总装机容量突破1亿kW，超越美国成为世界第一。虽然我国的水能资源极为丰富，但我国水电开发建设的任务极其艰巨、繁重，因此我国水电开发的过程中所遭遇到的困难，所需要解决的难题，也几乎是前所未有的。
可以说，从我国改革开放加速水电开发建设时候起，我国的水电就已经开始了向世界水电 科技 制高点的攀登。目前，世界上最大的水电站是我国的三峡；最高的碾压混凝土坝（203m）是我国的黄登水电站；世界上最高的混凝土面板堆石坝（233m）是我国的水布垭水电站；最高的双曲拱坝（305m）是我国的锦屏一级水电站。我国正在建设的双江口水电站的堆石坝，高度将达到312m，建成后将成为全世界第一的高坝，刷新所有的世界纪录。
建设这些世界之最的水电站大坝，需要一系列尖端的工程技术支撑。可以说在所有这些工程技术方面，我国都已经走在了世界前列。在水电机组制造方面，目前不仅世界上单机容量70万kW的水轮发电机组绝大部分都安装在中国，而且单机容量达到80万kW和100万kW的水轮发电机组，也只有中国才有。
这种结合了现代 科技 的水电开发技术，使得我国的水电开发能力不断增强，可开发的资源量也不断的在扩展。加上我国现有的远距离、超高压、特高压输电技术，理论上我们的水电开发已经没有制约性的技术障碍。
总之，今天我国的水电已经是当之无愧的世界第一。无论从规模、效益、成就，还是从规划、设计、施工建设、装备制造水平上，都已经是绝对的世界领先。一般人可能想象不到，中国水电领先世界的程度，其实远超经常宣传的高铁、核电等行业。我国的高铁、核电等技术虽然已经非常先进，但是在国际市场上还是有竞争对手的。但是在水利水电领域的国际招标中，目前几乎所有具备实力的竞争者都是中国的公司。我国这种全行业的绝对领先，在我国 历史 上是否能绝后我们不知道，但肯定是空前的。
发达国家的水电开发程度，为何普遍都在70%到90%多，平均也有80%以上呢？其实，发达国家他们当年在开发水电的时候，国际上还没有什么碳减排的要求。然而，他们的水电，之所以都要开发到较高的程度的根本原因，主要在于 社会 现代化文明的发展，特别需要通过水电的开发来解决调控水资源的问题。
例如，美国著名的胡佛大坝、田纳西流域梯级水电开发的主要原动力，其实都是 社会 发展需要有效的调控水资源。所以，这些国家在满足了水资源的调控需求之后，往往就不再去进一步开发其它水电资源了。
而一些想靠开发水电解决能源问题的国家的水电开发程度，则普遍会更高些。例如：法国、瑞士等国的水电开发利用程度都超过了95%。总之，无论是哪种情况，国际 社会 的普遍经验说明，如果一个国家水电开发程度低于70%的话，那么这个国家的水资源调控问题，很难解决好。
因为，一个国家的水电开发程度往往都与水资源的开发程度成正比。所以，水电开发如果不能达到一定的程度，这个国家的水资源问题肯定也解决不好。目前，由于我国水电开发程度还不足44%，因此，我国的水资源调控的矛盾也就十分突出。
我国的国土面积和水资源总量都与美国差不多，但是，我国目前的水库蓄水总量只有9千多亿立方米，而美国是13.5万亿。我们大约还需要增加50%的水库总库容，才能达到美国那样的水资源调控水平。
然而，美国的人口还只是我国的1/5左右。也就是说，如果我们不能超过美国的水电开发程度的话，我国的水资源调控矛盾，绝对是无法解决好的。
总之，我们也可以这样说，即使我国不再需要用水电提供能源，但为了调控水资源我们也必须要把我国的水电开发程度提高到80%以上才行。否则，水资源的调控矛盾解决不好，我们建成小康 社会 的目标将难以实现。更何况目前我们还面临着巨大的减排压力，实现能源革命电力转型，最终兑现巴黎协定的减排承诺，已经迫在眉睫。
根据我国发改委能源研究所和国家可再生能源中心所发布的《我国2050高比例可再生能源发展情景暨路经研究》报告的预测结论：到2050年我国风电和太阳能发电的装机分别可达到24亿和27亿千瓦。
按照可能的年运行小时（风电2200多，太阳能1400多）估算。届时我国的风电大约每年可提供5万多亿度电能，太阳能也能提供接近4万亿度。有了这9万多亿的电能，再加上水电的2.6万亿，就已经超过了我国用电最高峰时的峰值11.2万亿度。
更何况届时我们还要有2亿多千瓦的生物质能可以发挥作用。也就是说，即使我们完全不考虑核电的作用，我国未来也可以用100%可再生能源的发电，来满足我国全部的用电需求。
不仅如此，水电还能够肩负起非水可再生能源发电调峰的重任。
众所周知，水电的可调节性肯定要比火电、核电都要好得多。所以，如果能源研究所的减排路线图切实可行，不存在解决不了的调峰矛盾，那么我们用水电替代其中火电的方案当然就更不会有问题了。
此外，我们还应该注意到：目前，尽管化学储能的技术无论从技术上还是成本上，确实都还难以满足商业化的要求，但是国内外的研究机构，为什么都还敢断言说2050年全球就实现100%的由可再生能源供电，无论在技术上还是经济上都是可行的呢？
笔者认为，其最重要的原因之一就在于可再生能源家族中含有功能特殊的水电。水电是最优质的可再生能源，可以为风、光等可再生能源的大量入网，提供重要的保障作用。目前，世界上所有能够实现百分之百由可再生能源供电的国家，基本上都离不开水电的有效调节。
大家知道，挪威因为水能资源丰富，一直都依靠水电保障全国99%以上的用电需求。今年年初，葡萄牙也完成了一个多月完全由可再生能源供电的成功尝试。葡萄牙高达52%的水电比重就是重要的支撑。
就连宣布了退出巴黎协定的美国的总统特朗普，在考察挪威，发现了水电的重要作用之后，也曾经表示过，他有可能会通过开发美国水电的潜力，重新考虑加入巴黎协定。这其实就是水电在未来的高比例可再生能源体系中，具有特殊的重要作用的一种体现。
当然，我们也必须承认，世界上的水能资源本身（总量有限）确实不能满足人类的能源电力需求，但是，由于科学开发的水电有很好的调节型，可以为大量的风、光等可再生能源的入网提供保障。这样一来，水、风、光互补发电，情况就大不一样了。
在现实中，风、光发电的间歇性与水电的季节性之间，通常有很强的互补关系。例如，我国四川省的凉山州，通过水、风、光互补，2016年凉山州除了满足自己的用电需求之外，给我国东部地区的送电超过1300亿度（这大约相当于当年上海市用电量的70%）。如果，未来的送电通道建设能有保障，预计2020年凉山外送电量可达2000亿度。也就是说通过水、风、光的互补发电，凉山州一个州所产生的可再生能源，除了满足自己的需要之外，还可以满足一个像上海这样大城市的全部用电需求。
目前欧洲很多的国家之所以能达到较高比例的可再生能源，也是因为欧洲的水电开发程度经高。而我国目前之所以还不得不以煤炭发电为主的根本原因之一，也正是由于我国的水电开发程度还不够高，水电的调节性能难以得到充分的发挥。
此外，在化学储能技术没有出现重大突破之前，水电家族中抽水蓄能电站的重要作用也不能忽视。为了给电网调峰，日本的抽水蓄能装机规模早就超过常规水电。假设到2050年化学储能的技术，仍然不能出现重大的突破，我们大不了再多建一些抽水蓄能。事实上，我国大量梯级开发的水电站（以及一些散落在全国各地的小水电）很多只要稍加改造，加装上能抽水的泵，都可以改造成混合式的抽水蓄能电站。
总之，仅从发电量来分析，我国到2050年实现完全由可再生能源供电，应该是完全可行的。再加上水电这种资源和它所具有的某些优质特性，在2050年实现百分之百的由可再生能源供电，无论在技术上还是经济上都是可行的。
1. 水库移民
很长时期以来，移民问题一直都是水电开发的主要制约因素，但其实移民的难点并非是由水电开发造成的。现实中凡是需要大量移民的大型水库水电站，其实都是有着重要的水资源调控功能的多功能水电站。而这些电站的最主要作用，可能并不是发电，而是水资源的调控。
例如三峡工程的首要目标是防洪和供水，而不是发电。如果仅仅是为了发电，三峡可以分别建成一系列的径流式水电站，这样几乎可以不用移民而产生等量发电。
没有了任何防洪、供水等水资源调控功能的三峡工程无法解决我国长江灾害的心腹大患，当然不能考虑。然而上百万的移民成本，全都要靠一个水电站的发电效益来解决，几乎也是无解的开发难题。
我国通过建立三峡基金，先后投入了一千多亿元解决了我国三峡建设的投资难题。理论上相当于国家出资建设了三峡水库，企业投资建设了三峡大坝和发电站。
现在回过头来看，这是国家参与大型水电开发的最成功范例。三峡水电的上网电价只有0.26元/度，比火电的平均上网电价要低近0.1元。三峡的年发电量大约为1000亿，这样一算三峡除了每年给国家的上交的利税和效益之外，仅这种隐性的电价补偿，就接近100亿（相当于对三峡基金的一种回报）。也就是说，大约发电十几年之后，国家对于三峡水库的投资，就相当于完全收回了。
然而，三峡水库所创造的效益又有多大呢？
三峡防洪供水的巨大效益仅仅通过一次防止特大洪灾就足以让我们刮目相看。2012年三峡水库所拦蓄的洪水峰值，已经超过了1998年。1998年我国长江特大洪水所造成的经济损失大约是2000多亿，死亡1600余人。
由于我们有了三峡水库的拦蓄，面对更大的洪峰，我们不仅不再需要百万军民的严防死守，而且也不再有任何人员的伤亡。可以说三峡当年防洪错峰所避免的洪灾损失，就已经超过了国家对三峡水库投资的数倍。只不过水利工程的经济效益，往往都是公益性的，你可以计算出来，但却无法实际收取到。
大型水电站的水库移民困难，其实是一种公益性开发的矛盾。让某一个企业自己依靠发电效益去解决，往往是非常困难的事情。如果采用三峡这种的国家参与开发的模式，问题就变得非常简单，容易。
世界上各国的大型水电开发项目，基本上都是国家行为。例如美国的大型水电全部都要由联邦政府的所属机构投资开发，从不容许商业开发者参与。
电力市场化改革之后，我国很多优质的项目即使依靠开发企业的电费收益，也能解决好移民的投资。但大多数具有水资源调控功能的大型水库电站的建设，都应该是公益性的。尽管这些项目的移民投资收益，几乎可以说是一本万利的。如果交给企业进行商业化的开发，可能就难以运作。
例如我国目前还争议巨大的龙盘水电站建设需要移民10万余人。这个重要的大型调蓄水库电站所创造的水资源调蓄能力几乎可以达到200亿/年。虽然其防洪功能还比不上三峡，但其供水的能力甚至可以超过三峡。
如果因为某个企业没有能力依靠电费解决移民搬迁的费用，就耽误了龙盘水电站的开发建设。那么就相当于今后上千年，我国的长江中下游每年汛期要增加200亿立方米洪水的压力，同时枯期还要减少了200亿水资源的供应。
同样的问题还体现在龙滩水电站二期扩建上。如果因为移民的费用无法由电费担负，就停止了龙滩二期的开发。那么我国南方的珠江流域，每年将要增加上百亿洪水的压力，同时枯水期又将减少上百亿水资源的供应。
每年几百亿的水资源保障，才是我们水库移民问题的本质。我们需要跳出水电商业化开发中移民难的惯性思维，避免丧失了我国水资源开发的大好时机。
2. 生态环保
除了移民问题，生态环保也一直被认为是水电开发的巨大障碍。
对于水电破坏生态的偏见，曾有很多文章专门介绍过，这是当年美苏争霸政治斗争留下的后遗症。1996年在联合国的可持续发展峰会上，也曾经一度因为当时的水电生态问题的过度炒作，否定了大型水电的可再生能源地位。但随后在2002年的峰会上，大会又一致同意做出了更正，恢复了大型水电的可再生能源地位。为什么会这样？因为，水电尤其是大型水电是当前人类 社会 替代化石能源第一主力。
仔细分析不难发现：所有水电破坏生态的问题，几乎无一不是局部的、针对某一特定物种的某种炒作。而水电实实在在所解决的，却是人类 社会 最大的生态难题——过量的使用化石能源所造成的气候变化。
因此，只要站在人类 社会 可持续发展的高度，几乎没有人敢否认，开发水电才是当前最重要的生态建设。当年的联合国峰会就是因为考虑到了气候变化，而立即纠正了对水电的偏见和误导宣传。
受到国际 社会 对水电误解的影响，我国以往的环保部门和环保人士也一度对水电开发的生态环境问题耿耿于怀。但是，改组后的生态环保部，已经开始担负了防止气候变化的职责。
前不久美国马里兰大学和我国国家发改委能源研究共同颁布的中国煤电退役报告非常明确地指出：我国若要实现《巴黎气候协定》中2摄氏度的减排承诺（2100年达到净零排放），就必须在2050至2055年退役全部的传统煤电；如果要实现1.5摄氏度的减排承诺（本世纪下半叶实现净零排放），就必须在2040至2045年间退役所有的传统煤电。
解决火电的碳排放问题，几乎是世界各国公认的兑现《巴黎气候协定》的最大难点。目前，世界各国都普遍认为，要实现《巴黎气候协定》的零碳目标，火电尤其是煤电只有退役一条路。
在今后20年的时间内，退役我国全部的煤电，大量的风、光发电入网，没有一定量的水电调节保障，怎么可能支撑起电力系统的正常运行。
可以确信在不远的将来，只要我国真的要兑现巴黎协定，我们负责这项工作的生态环保部，肯定会和当年的联合国可持续发展峰会一样，从根本上转变对水电的态度。因为水电在能源革命中的地位和作用是无可替代的重要。
3. 开发成本
随着我国水电开发的深入和向西部转移，资源的开发难度以及输电的距离都在增加。因此导致大部分即将开发的水电项目，普遍存在着还贷期上网电价过高的难题。
西部水电开发成本高的问题，其实也不应该是真正的发展障碍。由于目前企业投资核算的周期，最长也不能超过30年，所以我国西部深山中待开发的水电项目，几乎都存在着初期上网电价难以接受的难题。然而，只要还贷期一过，水电站的发电成本马上又变得非常低。
当前所谓西部水电开发的高成本障碍，其实只是一个算账方法的规则问题。这对于具体开发企业，虽然是无法逾越的难题，但对于一个国家来说，从政策上解决这种矛盾，应该说是轻而易举的简单。
从全生命周期来看，水电几乎是最经济的能源。目前，不仅我国的水电上网电价平均比火电低很多，而且全世界各国的电价，几乎都是水电多的国家的电价都比较低。
除此之外，随着 社会 的进步，很多发达国家都已经进入低利率甚至负利率的时代。而我们目前水电投资，还都是要以高达6%左右的贷款利率计算成本。可见，西部水电开发的高成本，其实只是形式上的、暂时的。而实质上，水电才是我们人类 社会 最经济的电力来源之一。
在新一轮的西部大开发中，如果我们仅仅因为资本收益的计算，不利于投资者的短期回报，而丧失了为 社会 提供最优质、最经济的电力的大好机遇，那无疑将是我们的巨大失误。总之，我们的 社会 主义市场经济应该更有利于保障 社会 的整体和长远利益，因此，通过建立专项基金或者利用财税手段，解决这类矛盾并非难事。
如上文所述，我国水电在新时期高质量的发展，不仅切实可行，而且还可以说是我国经济和 社会 可持续发展的必由之路。然而，当前由于我国 社会 舆论对能源电力转型的认识不到位，煤电退出 历史 舞台的问题，至今还没有被摆上议事日程。因此，目前我国严重的电力产能过剩，所导致的水电弃水的难题，依然制约着当前水电的发展。
这种状况只能是暂时的。一旦我们整个 社会 意识到以煤电的退出和可再生能源的大发展为标志的能源革命电力转型，是我国实现小康 社会 并兑现巴黎协定承诺的基本前提，电力转型的情况随时都可能会发生大变。水电作为我国可再生能源大发展的基础和保障，时刻要为这一天做好准备。总之，水电的特性就决定了，我国水电的高质量发展一定要和我国 社会 的进步和可持续发展同呼吸、共命运。
