水电绿色能源特性研究报告：科学认识水电的减排作用
2010/7/1 8:02:17 新闻来源：中国能源报
简要内容：关于水库淹没将释放甲烷气体的现象，这就好像沼气发酵。关于甲烷的温室气体作用要比二氧化碳高出若干倍的警告，也不够全面。在一般情况下，人造湿地（水库）会比天然湿地造成的温室气体排放更小。
编者按
最近十几年里，大型水电建设项目，受到了来自社会各界的尖锐批评。特别是三峡工程建设完成后，社会各界围绕三峡工程对水电的作用、水电是否应该属于绿色能源提出了质疑。然而国内针对此类批评和质疑的回答仍显不足。为营造水电开发的良好环境，探讨水电开发中的各种问题，中国水力发电工程学会、中国大坝协会和中国水利水电科学研究院等单位共同组织开展了“关于水电的绿色能源特性研究”项目。本报从本期开始连载该项目研究成果，敬请关注。
在人类的工业化之前，人们还没有能力大规模开采煤炭、石油。因此，人类活动对地球碳循环的影响是极其有限的。但是，当我们学会了开采利用煤炭、石油这些矿物化石能源之后，现代社会对能源的巨大需求，导致大量的化石能源被燃烧。燃烧不断产生出二氧化碳和其它温室气体，使得原来沉积在地下的碳元素，大量地被释放到空气中去。这必然会导致地球大气中的二氧化碳等温室气体含量急剧升高，带来强烈的温室效应，可能会产生温度增高、冰山融化、海水上涨、淹没大陆、气候环境变化异常等一系列可怕的后果。
最近美国《科学》杂志刊发的一篇研究报告也指出：如果人类将地球上所有的矿物资源耗尽，大气中二氧化碳的含量将增加到3亿年前古生代晚期时2000ppm的水平。科学研究证实：快速地、过量地释放了埋藏于地下的化石能源，就是地球温室气体排放问题的本质所在。为此，我们必须改变现在快速地把几亿年以前就已经不参与碳循环的地下碳源（矿物能源）不断释放出来的趋势。目前，全世界公认的解决这种非正常的温室气体过量排放的办法，就是减少矿物能源的燃烧，除此之外似乎还没找到有什么更好的解决途径。这也是全球需要制定和实施《京都议定书》的原因和目的。
不必担心水库的甲烷排放
2008年路透社的一篇《中国水电建设或许成为全球变暖的定时炸弹》的文章，引起了人们对水库温室气体排放问题的关注。然而，越是重要的问题，就越应该慎重对待。
关于水库淹没将释放甲烷气体的现象，这就好像沼气发酵。但是，路透社的文章所说的“如果一个国家的水力发电能力增长一倍，其释放甲烷气体的量也将增加8％。”的说法，是不可能成立的。因为，甲烷气体并非只有水库才排放，每一个国家的水电在其所有的甲烷气体排放中的比重差距极大。例如，联合国粮农组织报告养牛业大量排放甲烷的问题。再加上每个水库温室气体的排放情况，与水库所处的纬度（类似沼气制造中的温度作用）关系极为密切。因此，我们可以明确地肯定这种定量的研究结论，只能针对某些特别的国家或者地区，不可能具有普遍意义。
此外，关于甲烷的温室气体作用要比二氧化碳高出若干倍的警告，也不够全面。首先，至今我们还不能非常确切地解释温室气体产生的全部机理，对于温室气体造成的危害的认识不够全面。因为人类对地球空间的认识还有很大的局限性。我们还不能肯定某些实验条件下得到的结论，是否完全反映了地球大气的实际情况。再者，甲烷是一种可燃气体，在自然界中的状态极不稳定，燃烧后将会与氧气结合产生二氧化碳，甲烷在自然界中长期保存的几率不大。温室气体作用长期影响的因素，最终可以统一归纳为大气成分中的碳含量，并以考虑其中最为稳定的二氧化碳含量为主。所以，从宏观的层面上看，我们不必过分关注所排放温室气体的种类，以及其可能产生的全球温室气体效应的差别。
水电碳排放与火电有别
水电的温室气体排放高于火电的说法，更是一种逻辑上的错误。水库属于人工湿地，其本质与天然湿地没有什么差别。所有湿地都会有温室气体的排放，这是几万年来湿地参与地球生态系统碳循环的一部分。即使我们现在为了解决天然水资源的时空分布不均的矛盾（同时包括发电获取水能资源），需要建造很多水库。但是，水库这种人造湿地的出现，相对由于近代人类的社会化活动造成的湿地面积缩小，并没有从总体上改变地球表面的湿地面积下降的趋势。
湿地是维持地球生态系统平衡的重要组成部分，素有“地球之肾”的美喻。湿地具有滋润养育动植物的重要作用，其功能既能够帮助湿地周围的植物把二氧化碳转化为氧气，也有可能会由于季节或水位的变化，把某些植物淹没在水中，产生一定的温室气体。类似南美的热带雨林遭遇洪水后被淹没在水中，释放出大量的温室气体的现象，在自然界中并不算少。相反，巴西的那种人造水库造成的热带雨林被淹没的情况反倒是极其罕见。因为，水库的淹没是人们有意识的行为，大多数情况下人们都会在蓄水前尽可能的清理库区，减少未来水库水体中的杂质。因此在一般情况下，人造湿地（水库）会比天然湿地造成的温室气体排放更小。
关于水库会释放二氧化碳的问题，也是出于对生态学的误解。任何土地都会释放二氧化碳，只有有机质含量很低、微生物活动微弱的冰原、裸岩和荒漠的二氧化碳释放速度相对低些，因此单独强调二氧化碳释放速度是没有意义的，真正对生态环境产生影响的是二氧化碳的净释放速度。从这一点说，成熟的原始森林对控制全球变暖是无用的，因为成熟的森林生态系统光合作用与呼吸作用相等，二氧化碳的净吸收速度基本为零。
将水库和火电站释放二氧化碳等同起来，实际上是混淆了两种不同类型的碳释放。在森林区修建水库，由于淹没土地上每公顷森林中可能储存着几百吨有机质，这些林木在水下慢慢腐烂，可能产生大量的二氧化碳，但这是可以通过清库避免的。即使水库有碳释放，但这种碳释放是一次性的，和火电不同。因为质量守恒是化学的最基本原理，当被淹没植被腐烂殆尽后，水库就不会有二氧化碳净释放，水库即使有二氧化碳释放也只存在于蓄水的前期，这与火电厂只要工作，就有大量的二氧化碳不持续释放是不同的。
报告完成时间：2009年12月
报告负责人：张博庭 贾金生
报告研究单位：中国水力发电工程学会 中国大坝协会
中国水利水电科学研究院
三峡大坝
编者按
最近十几年里，大型水电建设项目，受到了来自社会各界的尖锐批评。特别是三峡工程建设完成后，社会各界围绕三峡工程对水电的作用、水电是否应该属于绿色能源提出了质疑。然而国内针对此类批评和质疑的回答仍显不足。为营造水电开发的良好环境，探讨水电开发中的各种问题，中国水力发电工程学会、中国大坝协会和中国水利水电科学研究院等单位共同组织开展了“关于水电的绿色能源特性研究”项目。本报从本期开始连载该项目研究成果，敬请关注。
在人类的工业化之前，人们还没有能力大规模开采煤炭、石油。因此，人类活动对地球碳循环的影响是极其有限的。但是，当我们学会了开采利用煤炭、石油这些矿物化石能源之后，现代社会对能源的巨大需求，导致大量的化石能源被燃烧。燃烧不断产生出二氧化碳和其它温室气体，使得原来沉积在地下的碳元素，大量地被释放到空气中去。这必然会导致地球大气中的二氧化碳等温室气体含量急剧升高，带来强烈的温室效应，可能会产生温度增高、冰山融化、海水上涨、淹没大陆、气候环境变化异常等一系列可怕的后果。
最近美国《科学》杂志刊发的一篇研究报告也指出：如果人类将地球上所有的矿物资源耗尽，大气中二氧化碳的含量将增加到3亿年前古生代晚期时2000ppm的水平。科学研究证实：快速地、过量地释放了埋藏于地下的化石能源，就是地球温室气体排放问题的本质所在。为此，我们必须改变现在快速地把几亿年以前就已经不参与碳循环的地下碳源（矿物能源）不断释放出来的趋势。目前，全世界公认的解决这种非正常的温室气体过量排放的办法，就是减少矿物能源的燃烧，除此之外似乎还没找到有什么更好的解决途径。这也是全球需要制定和实施《京都议定书》的原因和目的。
不必担心水库的甲烷排放
2008年路透社的一篇《中国水电建设或许成为全球变暖的定时炸弹》的文章，引起了人们对水库温室气体排放问题的关注。然而，越是重要的问题，就越应该慎重对待。
关于水库淹没将释放甲烷气体的现象，这就好像沼气发酵。但是，路透社的文章所说的“如果一个国家的水力发电能力增长一倍，其释放甲烷气体的量也将增加8％。”的说法，是不可能成立的。因为，甲烷气体并非只有水库才排放，每一个国家的水电在其所有的甲烷气体排放中的比重差距极大。例如，联合国粮农组织报告养牛业大量排放甲烷的问题。再加上每个水库温室气体的排放情况，与水库所处的纬度（类似沼气制造中的温度作用）关系极为密切。因此，我们可以明确地肯定这种定量的研究结论，只能针对某些特别的国家或者地区，不可能具有普遍意义。
此外，关于甲烷的温室气体作用要比二氧化碳高出若干倍的警告，也不够全面。首先，至今我们还不能非常确切地解释温室气体产生的全部机理，对于温室气体造成的危害的认识不够全面。因为人类对地球空间的认识还有很大的局限性。我们还不能肯定某些实验条件下得到的结论，是否完全反映了地球大气的实际情况。再者，甲烷是一种可燃气体，在自然界中的状态极不稳定，燃烧后将会与氧气结合产生二氧化碳，甲烷在自然界中长期保存的几率不大。温室气体作用长期影响的因素，最终可以统一归纳为大气成分中的碳含量，并以考虑其中最为稳定的二氧化碳含量为主。所以，从宏观的层面上看，我们不必过分关注所排放温室气体的种类，以及其可能产生的全球温室气体效应的差别。
水电碳排放与火电有别
水电的温室气体排放高于火电的说法，更是一种逻辑上的错误。水库属于人工湿地，其本质与天然湿地没有什么差别。所有湿地都会有温室气体的排放，这是几万年来湿地参与地球生态系统碳循环的一部分。即使我们现在为了解决天然水资源的时空分布不均的矛盾（同时包括发电获取水能资源），需要建造很多水库。但是，水库这种人造湿地的出现，相对由于近代人类的社会化活动造成的湿地面积缩小，并没有从总体上改变地球表面的湿地面积下降的趋势。
湿地是维持地球生态系统平衡的重要组成部分，素有“地球之肾”的美喻。湿地具有滋润养育动植物的重要作用，其功能既能够帮助湿地周围的植物把二氧化碳转化为氧气，也有可能会由于季节或水位的变化，把某些植物淹没在水中，产生一定的温室气体。类似南美的热带雨林遭遇洪水后被淹没在水中，释放出大量的温室气体的现象，在自然界中并不算少。相反，巴西的那种人造水库造成的热带雨林被淹没的情况反倒是极其罕见。因为，水库的淹没是人们有意识的行为，大多数情况下人们都会在蓄水前尽可能的清理库区，减少未来水库水体中的杂质。因此在一般情况下，人造湿地（水库）会比天然湿地造成的温室气体排放更小。
关于水库会释放二氧化碳的问题，也是出于对生态学的误解。任何土地都会释放二氧化碳，只有有机质含量很低、微生物活动微弱的冰原、裸岩和荒漠的二氧化碳释放速度相对低些，因此单独强调二氧化碳释放速度是没有意义的，真正对生态环境产生影响的是二氧化碳的净释放速度。从这一点说，成熟的原始森林对控制全球变暖是无用的，因为成熟的森林生态系统光合作用与呼吸作用相等，二氧化碳的净吸收速度基本为零。
将水库和火电站释放二氧化碳等同起来，实际上是混淆了两种不同类型的碳释放。在森林区修建水库，由于淹没土地上每公顷森林中可能储存着几百吨有机质，这些林木在水下慢慢腐烂，可能产生大量的二氧化碳，但这是可以通过清库避免的。即使水库有碳释放，但这种碳释放是一次性的，和火电不同。因为质量守恒是化学的最基本原理，当被淹没植被腐烂殆尽后，水库就不会有二氧化碳净释放，水库即使有二氧化碳释放也只存在于蓄水的前期，这与火电厂只要工作，就有大量的二氧化碳不持续释放是不同的。
报告完成时间：2009年12月
报告负责人：张博庭 贾金生
报告研究单位：中国水力发电工程学会 中国大坝协会
中国水利水电科学研究院
