美国早期知名水电站——尼亚加拉水电站

1预期效益及未来发展方向

过去2年里，美国能源部(DOE)与来自150多个企业、环境组织、地方和联邦政府机构、学术机构、电力系统运营商、科研机构以及其他利益相关方300位专家合作，共同探索未来几十年内水电行业的发展方向。DOE认为，水电项目能够减少"碳排放"，但是其潜能尚未得到完全挖掘，并于近期公布了一份综合路线图，对整个水电行业进行全方位解读。

这份名为《水电愿景》的报告中并没有提出任何政策建议，而是提供了一份路线图，指出水电行业、科研界和其他部门需要采取哪些行动，以使国内的可持续能源结构达到更高水平。未来的水电项目将继续增加，报告明确了优化、增长和环保这三大基础"支柱"，并指出在此基础上需要采取哪些行动来实现水电的社会经济效益。

美国能源部部长E.莫尼兹认为，水电在过去100多年里为美国提供了清洁、廉价而可靠的电力，而抽水蓄能发电对风能、太阳能发电等目前快速发展的新技术加以补充。《水电愿景》报告中明确指出，水电和抽水蓄能发电将在未来的清洁能源发展中发挥更大的作用。

该报告全名为《水电愿景：美国最早的可再生能源新篇章》，其研究结果认为，随着技术的持续进步，市场机制创新以及人们对环境可持续性的关注，在2050年以前，美国的水力发电和储电规模能够从现在的101GW增加到近150GW。如果能够实现这一增长，则有利于美国发展低碳经济，同时发挥可再生能源的优势。

美国国家水电协会执行董事L.C.乔奇表示，目前有人错误地认为水电行业存在可持续增长空间不足的问题。在这一背景下，该报告的发布从根本上重启了水电行业的继续发展，并为此提供了新思路。水电是清洁、可再生能源，其潜力还未得到充分发掘，在满足国家清洁能源需求中能够发挥更大的作用。

报告还强调了水电对目前和未来公共健康和环境带来的效益，从目前到2050年，水电可以产生的价值包括:

(1)避免温室气体排放造成的损失，可减排56亿吨，相当于减少12亿车辆1年内的排放量，共节省2090亿美元；

(2)避免因空气污染造成的医疗费用和经济损失，价值580亿美元；

(3)节省1130亿立方米蒸汽或火电站冷却用水。

L.C.乔奇还表示，水电增加的每兆瓦清洁可再生能源都会对其服务的社区产生积极影响。现有以及未来新水电项目的社会经济效益是巨大的。到2050年，新增的50GW水电装机就能减少500万例急性呼吸道症和75万例儿童哮喘。

此外，美国的水电和抽水蓄能发电发展潜力巨大，可增加并支持该国的可再生能源投资。到2050年，水电可以提供19.5万个工作岗位，并产生价值达1500亿美元的累积经济增长。

根据该报告的调查结果，以下领域将有较大增长潜力：①在非发电坝上，新增发电装机容量4.8GW；②通过现有水电项目升级增加6.3GW装机；③抽水蓄能新项目装机35.5GW；④流域水电开发新项目装机1.75GW。

事实上，就在该报告发布后不久，DOE就宣布为12个项目筹资980万美元用于研发新技术，以降低抽水蓄能和非发电坝开发投资成本，缩短部署时间。其中，抽水蓄能项目将对一些纯抽水蓄能系统的新概念进行可行性研究。

2发展路径及面临的挑战

要降低长期成本，需要行业专家、政府部门和学术界持续进行技术研发和合作。需要制定一套科学的综合环境绩效标准和评估工具，来推动水电项目设计和运行的可持续性。

DOE称，按路线图实施行动将开启国内水电可持续增长的新时代，同时保护国家的能源、环境和经济利益。其中有五大行动方向有助于实现能源愿景。

（1）推动水电技术进步

研发新一代的大坝水力发电和抽水蓄能（PSH）发电技术，提高水力发电效率，以降低投资成本，减少环境破坏。关注并改善新旧水力发电技术的环境效益，并确保这一改善工作持续不断进行。验证新式大坝水力发电和PSH发电技术性能及可靠性，促进水力发电装机容量进一步提高。确保水力发电技术能够应对电网系统中日益增多的波动性可再生电源，创新的水力发电技术能够将电网中日益增多的波动性可再生电源（如风能、太阳能）对水电设备的损耗降到最低。

（2）水电可持续开发和运营

提高水力发电灵活性以应对气候变化，提供气候变化对水力发电的影响评估框架，改善水力发电应对气候变化的能力，提高其灵活性。强化水力发电行业各利益相关方的合作，通过水电开发计划加强合作，有助于经济、环境和电力多重目标的实现。提高盆地和流域内水利开发的集成度，创新的方法和工具能够提高多种水利开发工程的目标耦合度。评估新式水力发电设施的环境可持续性，开发量化的环境可持续指标并应用到水力发电设施的开发和运营中，有助于国家、州和地区在水电资源开发方面达成一致。

（3）改善水电收益和市场结构

改善水电在电力市场中的评估和补偿机制，改善现有的市场方案和开发新方案，有助于充分认识新式和现有水力发电的灵活性给电网带来的补偿效益。改善PSH在电力市场中的评估和补偿机制，改善电力市场中PSH相关的运营和调度市场规则，有助于充分发挥PSH技术的潜力和价值。消除水电项目的融资障碍，通过降低投资成本和投资者长期愿景共同作用，能够提高水电项目的经济效益。提高对参与可再生清洁能源市场的资质认识，创建一套工具以更好的理解政策规则和市场准入，可以减少开发者误解同时使其能够瞄准最高价值的市场。

（4）优化水电监管流程

识别监管改善的结果，识别和传播最佳实践有助于水电管理过程中能源、环境和社会经济等多重效益的实现。加速各利益相关方获得新知识和创新技术用于实现监管目标，可以增强水电开发的环境效益，提高水电设施价值，降低许可、批准成本。分析不同政策情景的影响，提高从地方、区域和国家层面分析政策对市场、电力系统、生态系统和人口影响的能力，给决策者提供信息。加强各利益相关方对监管领域参与和理解，确保利益相关方获得必要的知识和经验从而有效地参与计划、决策和管理流程。

（5）加强合作、教育和宣传

提高水电作为可再生能源的接受度，展示和宣传水电是一种核心的可再生能源，可以提高公众的理解，并促进将水电列入清洁能源计划中。编译、传播和实行最佳的实践和基准运营与研发活动，有助于改善水力发电的性能。开展水利发电专业知识和人才的培训课程，评估和开展全面涵盖高校、职业技术学校的水电知识和教育项目，培训新一代的水力发电专业技术人才，以满足水电行业的发展需求。利用现有的联邦研发团队研究分析数据，将其编译成可供决策者和机构投资人员使用的数据，以便做出合适的决策和投资。维护发展路线图以实现水电发展愿景，通过对水电技术研发和部署情况追踪，对水电发展愿景路线图应该定期给予更新，以识别应当优先开展的研究活动。

尽管水电行业前景广阔，但是国家水电协会很快指出，目前的水电项目需要10年甚至更长时间才能获批。该协会认为目前水电发展存在的重要障碍包括：审批程序过时、发展重点存在冲突、主管部门相互夺权以及决策不力等。

L.C.乔奇总结道，该报告使审批程序的现代化改革需求变得更加清晰和重要。审批问题会阻碍水电发展，如果审批过程存在拖延、冲突和矛盾，就无法实现2050年水电装机增加50GW的目标。为了实现未来能源的清洁和安全，应根据这份新路线图，充分开发水电潜能。