阿爾卑斯山區水電開發趨勢調查

S.瓊斯

高 峰 譯自英刊《水力發電和壩工建設》2009年第 9期

阿爾卑斯山區曾經是歐洲現代水電生產的搖籃。這些水電站修建在長達 900km的弧形山脈里,從法國地中海岸一直延伸到奧地利東部,它們曾為歐洲的工業擴張輸送所需的電力。受市場自由化和發展可再生能源的觸動,如今整個歐洲對調峰電力和均衡能源的需求給阿爾卑斯山區水電開發注入了新的動力。在水力發電占年發電量(66000GW?h)一半以上的瑞士,裝機 660MW的 N.D.德朗斯地下抽水蓄能電站開始運轉,奧地利也宣布了其雄心勃勃的擴大水電裝機的計劃。

地處阿爾卑斯山區的瓦萊(Valais)州擁有105座電站,每年生產水電10000GW?h,占全國總發電量的 30%。瓦萊州政府第1次頒發特許經營水電許可證的時間可以追溯到1891年。在20世紀50～70年代第2次水電擴張時期,建成了幾座標志性水電工程,如大迪克桑斯(Grand Dixence)壩、莫瓦桑(Mauvosion)壩、馬特馬克(Mattmark)壩和將成為 N.D.德朗斯工程一部分的2座埃莫松(Emosson)壩。瓦萊州近期建成的電站包括由瑞士公用事業公司和迪克桑斯公司修建于20世紀 90年代的克洛松(Cleuson)-迪克桑斯電站,它能夠在 3min內負擔起瑞士高壓電網中相當于一座核電站的裝機容量。裝機1200MW的畢奧德隆(Bieudron)地下廠房裝有世界上功率最大的沖擊式水輪機,而其在2000年12月因一起事故而停機至今。

1 N.D.德朗斯工程

2008年 8月瑞士聯邦環境部批準了興建 N.D.德朗斯工程的6.5億歐元(約合9.3億美元)投資方案。位于瓦萊州的 N.D.德朗斯是一家合資企業,其中瑞士公用事業公司占54%,瑞士聯邦鐵路公司(SBB)占 36%,市政公用事業公司(FMW)占10%。瓦萊州供電公司于2009年 6月加入該財團,利用本州水法賦予的有利條件,公司有權在該州投資任何新的水電特許經營項目。

Atel(公用事業公司的前身)和 SBB在2006年夏首次申請工程許可時,估算的成本較低,為5億歐元(約合6.95億美元)。在接下來的18個月里,由于原材料和建設成本的上漲使得 SBB幾乎要放棄該項目。2008年11月,當時的聯合體伙伴達成了一項共識,即創建 N.D.德朗斯公司為建設和運營該工程的先決條件,在正式開工前就控制好建設成本。

計劃電站從2015年起分階段投產,最大年峰荷發電量1500GW?h,足夠滿足 60萬戶家庭的需求。盡管該工程遭到當地居民團體的反對,從查特拉(Chatelard)穿越羅納(Rhone)河谷的 380kV電網還是要趕在 N.D.德朗斯工程竣工之前進行現代化改造和擴建。

GMI集團公司簽下了工程的施工合同。電站廠房將幾乎全部建在地下巖洞中,位于兩座水庫即埃莫松水庫(海拔1930m)和老埃莫松水庫(海拔2205 m)之間,地處瓦萊州的邊境城市芬豪特(Firhaut)。一條長5.6 km的廊道將通往位于下瓦萊州海拔為1700m的巖洞。

阿爾斯通贏得了這座新電站價值1.25億歐元(約合1.74億美元)的機電設備合同。在一個100m×40m的機房內安裝 4臺157 MW豎軸貫流式可逆水輪機和 4臺170MVA豎軸異步電動/發電機組。可變速泵可在常規抽水工況下調節能量的消耗,該套設備集成了2項最新技術。電站運行效率可超過 80%。

2 供電安全

N.D.德朗斯電站將成為瑞士首座可變速抽水蓄能電站,它足以滿足國家電網不斷增長的峰荷供電需求,補償其他可再生能源供電的不規則性。通過該工程和其他工程來擴大瑞士的抽水蓄能電力生產,將有助于在本國和歐洲電網中開發新的風能、太陽能和其他可再生能源。瓦萊州已經在科隆(Collonges)和馬蒂尼(Martigny)建成了瑞士最大的風電場。Alpiq官方認為,供電安全不僅意味著要生產足夠多的電力,而且要以具有競爭力的價格生產清潔電力。工程的主要投資方認為抽水蓄能電站對供電安全至關重要。它既有助于滿足峰荷電力需求,又有利于提高電網的穩定性,并具有環境效益。

聯邦能源部司長 W.史泰曼(Walter Steinmann)也肯定了瑞士豐富水能資源的新作用。他說道:幾十年來,水電開發似乎已經到達了盡頭,于是把重點轉向了一次性投入不太大的電力生產形式,今日水電的復興是受環保和補償電力的需求驅動的,而這些需求可以從蓄水水庫中得到滿足。隨著風電和光伏發電裝機容量的增長,考慮到風電和光伏發電的波動性特點,抽水蓄能電站的調峰和補償功能將會日益增強。

S.史泰曼認為 N.D.德朗斯工程為“瑞士水電復蘇的象征和傳統電力事業與公共交通部門合作的先驅。”SBB與 Alpiq共同組建的聯合體確實是瑞士首例由用電大戶直接投資水電開發的公司。工程將會改善鐵路運行商電網和許多由它供電的私營鐵路公司電網的供電安全。SBB公司早已面臨峰荷壓力,特別是很多機車同時投入使用的早晨。在今后20a內預計鐵路運輸峰荷電力需求將會激增 65%。開辟新鐵路線和改善已有鐵路線服務水平,到2015年鐵路電力的需求就會大于目前的供給能力。在瑞士每10列火車中就有7列用的是水電,這個比例是世界最高的。SBB總裁 A.梅爾(Andreas Mayer)認為,為瑞士不斷擴張的鐵路運輸業提供電力是 N.D.德朗斯工程間接環境效益的又一方面。

該工程的開發商強調,這一龐大工程對環境的影響微乎其微。電廠建于地下500m處,現有的埃莫松壩(高 45m)和老埃莫松壩(高180m)將繼續使用。它們分別建于20世紀50年代和70年代。在未來 8 a的施工期內將產生超過150萬 m3的固體渣料,其中20%用于混凝土的制備,其余的渣場將采用現代園林技術就地再自然化。

贏得當地支持和安撫強大的瑞士環境游說團體是工程能立即上馬的關鍵。但是興建抽水蓄能電站不是沒有批評之聲,瑞士能源基金會(SES)把抽水蓄能電站說成是消耗歐洲過剩的煤電和核電的“電力清洗工廠”,并指責說很多抽水蓄能電站用來抽水所耗費的電能比它們發出的電還要多。SES反對瑞士進一步擴大抽水蓄能,據 SES估計,規劃和已建中的項目已經使抽水蓄能的裝機容量從1700MW增加到 4600MW。

3 奧地利水電業

鄰國奧地利也需要重新評估其水電業以應對日益增加的電力需求和令人擔憂的能源安全問題。目前奧地利電力供應的10%依靠進口,而國內水力發電量的比重從1990年的56.7%下降到2008年的43.7%。2009年初,奧地利政府決定將實施由前任經濟部長 M.巴特斯特茵(Martin Bartenstein)于2008年編制的“水電總體規劃”。

2008年委托 P?yry能源公司編寫的這份規劃報告稱,奧地利到2020年能夠增加7000GW?h的水電產能(相當于全國發電量的12%),此舉將結束電力依賴進口的現狀。該規劃的目標是在未來10a內使可再生能源發電量從41400GW?h增加到55700GW?h。

到2010年將有23億歐元(約合 32億美元)投入可再生能源發電,在下一個10a將會追加到133億歐元(約合185億美元)。盡管該總體規劃以水電為主題,但是增加的電力供應量只有一半左右來自水電。將近50億歐元(約合 69億美元)將會直接投資于新的水力發電項目,同時有60億歐元(約合 83億美元)將用于奧地利電網的擴建和現代化改造,余下的將投資其他可再生能源。

現任經濟部長 R.米特雷納(Reinhold Mitterlehner)稱,這項戰略決策將給奧地利創造 95000個新的就業機會,這將使維也納達到歐盟制定的宏偉目標,即在2020年以前可再生能源使用率達到 34%,比2005年可再生能源的市場占有率增長約50%。

有40個項目已經進入審批階段,這些只占水電總體規劃的一半。奧地利電力供應商聯合體新任主席 W.安岑格魯布爾(Wolfgang Anzengruber)認為,如果所有這些建議到2020年得以實現,那么水電和其他可再生能源能夠取得超過 45%的市場份額。

安岑格魯布爾指出,如果不進行大規模的水電投資,目前尚不清楚奧地利是否仍有希望滿足《京都議定書》設定的目標。但是他也指出,除非政府愿意改革奧地利的水電項目審批制度,否則水電業不可能快速復蘇。他敦促維也納有關政府部門將審批權從州政府轉交給聯邦政府;要對涉及公眾利益的爭論給予更多的重視,這樣有利于大型能源及其他基礎設施項目決策;要加快審批程序,以前審批一個項目通常需要花 3 a時間。

這一呼吁得到 Andritz公司總裁兼首席執行官W.李特納(Wolfgang Leitner)的贊同,他希望水電總體規劃涉及加快審批程序的內容,他還指出,不斷增長的電力需求,使得規劃中的抽水蓄能電站顯得尤為重要,對電網也將構成挑戰。因此,需要前瞻性的思考,而不僅僅是改革電站建設審批制度。

蒂羅爾(Tirol)區域電力供應商 Tiwag組織的主席 B.沃諾佛(BrunoWalln?fer)也對政府有關未來水電發展的設想提出了質疑。蒂羅爾是奧地利水電腹地,維也納政府宣稱能從其高山和湖泊中挖掘出5300GW?h的潛在水電容量。B.沃諾佛指出,該總體規劃是不現實的,Tiwag組織不會趨之若鶩,任何超過1400GW?h的計劃都只能是幻想。這又歸結到規劃問題。Tiwag和 Verbund聯合體不久前在奧地利因(Inn)河上的徑流式水電站投資超過20億歐元(約合美元28億美元),但審批過程的拖延意味著完全打破了項目實施計劃,也失去了資金保障。他聲稱,水電總體規劃中的數據純粹是基于地形條件的理論推斷,而忽視了現實中體制上的時間延誤和反對團體的游說活動等阻礙因素。

4 資金問題

對水電總體規劃持懷疑態度的人指出,初期投資額已經縮水,以應對目前的金融危機和對預算債務的擔憂,資金來源也不清楚。經濟部長M.米特雷納稱,經濟部將不直接支持水電行業的擴張,但 Verbund公司和其他區域性電力供應商的部分股權屬于聯邦政府或州政府部門。一項新的可再生能源補貼法律,自從2008年 9月起就等著歐盟批準通過,這種補貼對小水電工程來說是一項收入來源。

安岑格魯布爾強調資金是現成的。僅 Verbund公司一家就投資25億歐元(約合 35億美元),可增加1300GW?h水電產能。他指出,目前有26個水電項目正在籌備中,從可行性研究到翻新機器和建筑物再到整個電廠的現代化改造各個階段,但是工期延誤是無法承受的,而且會增加不必要的額外成本。Verbund公司正在擴大抽水蓄能電站的產能,正在實施的工程包括位于福拉爾貝格(Vorarlberg)裝機容量為450MW的科普斯(Kops)二期電站和位于卡林西亞(Carinthia)裝機容量為 430MW的賴瑟克(Reisseck)二期電站。到2011年12月,裝機容量為 480MW的里貝格(Limberg)二期抽水蓄能電站將會使現有的卡普隆(Kaprun)電站的發電量翻一番還要多。

卡普隆電站的后續擴張計劃受到薩爾茨堡(Salzburg)地區政府的威脅,原因是他們反對新建一個 380kV電網把電站與主要用電市場連接起來,他們堅持只有架設了 380kV至薩爾茨堡的輸電線路,里貝格三期工程才能開工。而沃諾佛則認為奧地利明顯缺乏一以貫之的國家能源戰略。

在出面接受議會的一個委員會咨詢之前,安岑格魯布爾敦促政治家“拿出相當的勇氣以實現這些變革”。業界愿意投資150億歐元(約合208億美元),以擴大產能。他指出,這是個機遇,其影響超過維也納提出的一攬子反通貨緊縮政策所帶來的影響。