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巴西水電發展現狀

2017-06-21 10:15

  北極星水力發電網訊:巴西電力工業發展有著異乎尋常的發展路徑,且取得了矚目的成就——巴西全國近80%的電力需求全部由大型水電站供給。據統計,巴西水電潛能居世界第三位,僅次于俄羅斯和中國。目前該國大型水電發電容量為8600萬千瓦,共計158座在運,9座在建以及26座水電站計劃建設。

  來源:微信公眾號中國電力企業管理(ID:zgdlqygl) 作者:陳敏曦

  巴西水電發展歷程 

  1883年,巴西首座水電站在Ribeir o do Inferno流域建成投產,但其建設初衷并非供給公共事業用途。第一次世界大戰為巴西從其他國家進口電力設置障礙,以此來確保美國、國際能源公司等外國公司順利進入該國電力領域。在本世紀50~60年代,巴西國內政壇就該國國內與國際私營企業參與基礎設施建設展開激烈討論。該國眾多能源公司紛紛提出要促使巴西能源獨立。

  在1964年~1985年巴西國內軍事獨裁背景下,巴西的水電資源扮演該國基礎能源角色,同時該國眾多能源公司在政府支持下開始推動水電國有化,并成立了the Light ServiGos de Eletricidade等電力公司,并興建了Itaipu等大型公共水電工程。隨著軍事獨裁的解體,國有化進程隨之失敗,巴西至今形成私有和國有共同運營水電系統的局面。總體來說,水電站的建設體現了巴西國內對能源獨立的渴望。通過近幾年國有及國外公司的競爭,從側面促進了該國電力市場的發展。

  從巴西水電發展歷程來看,確保能源系統的安全穩定,準確的發展規劃和有力的執行是電力系統穩定運轉的必要因素。在2001年巴西曾經歷限電的階段:全國各地區中斷20%的電力供給。這是由于發電能力及配套電網發展不充分,以及東北部及東南部地區干旱造成。同時也說明,巴西給予私營企業在平衡電力供給與需求中進行自由競爭的模式顯然并不奏效。

  2004年該國政府提出在電力領域重建新的電力模式。在制度基礎上,通過供電計劃,建立了若干部門分工不同領域的模式:能源研究公司負責電力領域中長期計劃的制定;電力監管委員會負責監測評估電力供給的安全性;電力能源商會負責電力系統的營銷。新的電力模式確保電力供給的安全,電價的穩定適中并促進巴西電力行業與社會的融合。最終,巴西電力依靠可靠的大型水庫和覆蓋全國的電網,形成強有力的電力支撐。

   

  在巴西發電和電網領域,均有國有和私營企業共同參與運營。其中國家電力系統運營商負責調度所有類型的能源發電,同時負責管理整個電網系統,以此來確保以最低成本協調和操作電力系統運行。巴西輸電網絡主要由全國聯網系統和部分獨立電網構成,而全國聯網系統連接了全國主要發電站和絕大多數用電地區(一般分為南部、東南部、中西部、東北部和北部),總長度累計達到10.3萬千米,電壓等級在230~750千伏之間,輸電比例達到全部發電量的98.3%。而獨立電網主要分布在亞馬遜地區。根據巴西全國電力調度中心(ONS)公布的數據顯示,大部分輸電線路都集中在東南部、南部和東北部主要城市。幾條超高壓輸電線路主要連接Itaipu水電站等大型水電站與主要用電區域——東南部地區。

  水電站的建設成為矛盾爭論點 

  在20世紀最后30年,水電工程在巴西迅猛擴張。一方面,充足的電力供應保障了巴西工業化和城市化進程的推進;另一方面,關于水電工程是否會造成環境和社會影響,以及水電實際發電量的爭議一直未曾停息。水電通常被視為一種清潔能源發電,但這一理念并不完全正確。在建造水電站和水電站大壩及蓄水池的過程中,會引發一系列負面的社會和環境影響。在巴西這些負面影響已經逐漸顯現。

  曾被譽為“世界上最大的水電站”——巴西Itaipu水電站,建設在Paraná 河流域。電站發電容量14000兆瓦,可滿足該國20%的電力需求,相當于巴拉圭95%的電力需求。2009年開工建設的中國三峽水利工程以年發電量988億千瓦時奪走了“世界最大水電站工程”稱號。Itaipu水電站由巴西和巴拉圭組建的合資企業建設。1982年,Paraná人工流域建設開工,漫灌了Guaíra地區整個Sete Quedas國家公園。該公園曾是巴西最著名的觀光勝地,Sete Quedas 瀑布擁有百萬年歷史,這次漫灌曾造成該國國內暴動。

  Belo Monte水電站因年久失修,重建工程開工于2013年3月。該水電站始建于80年代,工程的建設飽受爭議。該水電站在運期間未曾滿負荷運轉發電。在持續6個月的干燥季節里,該水電站發電容量僅為4.428兆瓦;在雨季,發電容量為11.233兆瓦。該電站的建設造成該地區24個少數民族共計1.3萬余人移民搬遷。

  Balbina水電站建設在亞馬遜 Uatum河流域。該水電站曾因高昂的費用支出以及所引發的環境災難,成為巴西水電站建設歷史上的眾矢之的。同時, Balbina水電站還被質疑在與相同發電能力的地熱能電站相比,排放出更多的溫室氣體。

   

  水電站雖造成一定程度的環境影響,但其社會效益不容忽視。例如,在沒有流量管控措施的情況下,在干燥季節一些農作物因缺少灌溉而減產,同樣水庫的蓄水可以提供可靠的電力供應城市用電。因此水庫具有航運、灌溉、旅游和供應飲水等功能。考慮到巴西經濟的不斷增長,加上不可避免的損耗,有關研究指出,巴西每年至少新增裝機容量6500萬千瓦來滿足經濟和社會發展。這意味著巴西需要開發更多的水電潛能,這其中60%位于亞馬遜流域。因此從環境可持續發展的角度來講,應該將社會和環境成本疊加,來綜合考慮水電站的建設成本。大多數新建電站均利用河流的天然動力發電,這也意味著將損失蓄水帶來的有效發電能力。換句話說,不具備調節能力的電站對電力系統不利,在河流枯水期,發電仍然會依靠于現有水庫庫容以及化石能源發電。

  巴西水電發展陷困局 

  由于今年巴西水電供應短缺,導致該國公立電網運營者開始增加化石能源發電量。這樣的趨勢終將導致更高的電力價格以及大量的天然氣進口。根據相關數據顯示,巴西化石能源發電邊際成本在近期上漲至420.28雷亞爾/兆瓦時,較先前上漲近90%。

  “由于來水偏枯,我們已經看到眾多經濟性相對較差的,諸如燃油電廠等熱電站開始被啟用,”巴西基礎電力運營商說,“同時可以預見巴西將進口更多的液化天然氣來滿足電力需求。”根據巴西國家電力系統電網運營商提供的數據顯示,該國水電站現狀堪憂,根據近期東南-中西部水庫現有的蓄水量,共計僅可滿足水電站41.5%的發電能力,而一年前水庫容量可支撐水電站60%的發電能力。“比想象中更糟糕的是雨季在3月份就停止了,”巴西基礎電力運營商介紹,“現在正值干燥氣候,應該著手于保持水庫的最大蓄水量。”

  巴西東南-中西部地區是該國的工業和經濟重鎮,根據聯邦電力部監測委員會(CMSE)分析,該地區今年面臨0.8%的電力短缺。同時東北部地區由于2012年開始的持續干旱,也面臨著0.1%的電力短缺風險。

  另一個導致巴西用電量上升的因素是巴西國內GDP的上揚。這一因素導致巴西用電負荷較2016年上漲2.7%,約154.26億千瓦時。“預計巴西2017年GDP上漲0.5%,”該國電力運營商介紹,“這樣的增長值雖然微妙但至少是積極的,雖然增加了用電負荷,但同時反映出工業的向前推進。”

  由于低于預期的降水量,東北部地區的干旱以及Sao Francisco 流域水電站流量管制,巴西電力監管機構已在今年4月發出紅色I級預警。巴西施行分段電價制度,也被稱作“紅綠燈”電價制度。該制度建立的背景是源于巴西自身電力市場特點的。由于水電容易受到季節性影響,且在用電量激增的情況下,全國電力調度中心(ONS)會統一調控,加大火力發電力度,保證電力供應。與此同時,實施分段式電價,來實現供需平衡,并根據水力發電情況逐月進行電價調整。分段式電價共分三級,綠色為正常級別,電價維持不變;黃色級別每100千瓦時上漲2.5雷亞爾;紅色級別每100千瓦時上漲4.5雷亞爾。2016年1月26日電力監管機構公布了新的分段式電價制度:綠色級別維持不變;黃色級別由每100千瓦時上漲2.5雷亞爾下調至1.5雷亞爾;紅色級別中又分兩級,紅色I級每100千瓦時上漲3雷亞爾,紅色II級每100千瓦時上漲4.5雷亞爾。

  根據多個國際氣象機構查明,厄爾尼諾現象對巴西產生了十分復雜多變的影響,統觀該現象已經引起了不同地區的嚴重干旱、氣溫上升以及降雨量不穩定等嚴重的氣候變化,并且這樣的現象有逐漸增強的趨勢。

  “無論有沒有厄爾尼諾現象,隨著季節的更替,氣候都會出現干燥和風季的狀況,這都會影響東北部和南部地區的風電出力曲線。”相關人士介紹,“無論是否考慮氣候條件,能源成本都會由于政府的風險防控和定價機制的改變而上升。由于水電價格的進一步攀升,將會導致熱電的重啟。盡管這出乎意料,但考慮到多重因素,巴西將有可能進口更多的液化天然氣來彌補電力缺口。”

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