中国水库温室气体研究(2009-2019):回顾与展望

筑坝蓄水将显著改变陆地水系统碳循环,衍生的水库CO_2、CH_4等温室气体源汇变化问题近年来备受国际关注。近30年来,该领域研究已从早期的质疑、争议逐渐拓展深化,并在一定范围内取得学术共识。2009年,Nature引用中国学者的研究成果表达了对三峡水库温室气体源汇变化的担忧。该事件成为具有标志意义的重要起点,开启了此后10年中国在该领域研究的重要发展期。以三峡水库为代表的中国大中型水库多具有典型的河道型特征,淹没面积少,能量密度普遍较高,但相关研究成果仍十分有限。本文报道了近10年来三峡水库CO_2、CH_4源汇变化监测评估结果。以2010年为参考年,在不考虑防洪、航运等其他效益的情形下,扣减蓄水前水库淹没区与自然河道的CO_2、CH_4释放通量后,三峡水库2010年因发电产生的碳排放量约为13.2 g(CO_2eq)·(kW·h)~(-1),低碳属性明显。2019年,在中国学者参与努力下,政府间气候变化专门委员会(IPCC)通过并正式颁布了水淹地国家温室气体清单精细化修编。这对客观、公正地衡量水库温室气体源汇变化具有重要的学术意义。未来该领域将更聚焦河流-水库系统碳氮生态水文过程与地球化学机制,也将在更宏观的视角下考察水电能源全生命周期碳足迹。建议我国进一步强化该领域基础研究,推进水电碳足迹评价的标准化,引导水电行业重视碳资产管理,探索减源增汇方法与途径。     

水电站水库温室气体排放综合分析

水电站水库温室气体排放是一个具有重大战略意义的研究课题。目前全球许多地区还缺乏对水库温室气体排放的研究。模拟分析了水库蓄水前、后及稳定蓄水期的温室气体排放情况,并将水电与火电排放总量进行了对比。研究得出,水电为超低碳可再生能源,具有显著开发潜力。提出了为精准评估水电站水库温室气体排放应解决的问题及其建议。     

灌区农田温室气体减排潜力研究 ——以江苏省濉汴河灌区为例

农业生产活动具有碳源和碳汇的双重效应,为研究濉汴河灌区温室气体减排潜力,对灌区采取适当的减排固碳措施提供依据和建议,分别从稻田 CH4 排放、农用地 N2O 排放、农用柴油 CO2 排放、排灌电力生产造成的 CO2 排放以及作物生长季碳通量等方面,估算灌区2021 年温室气体排放量和吸收量,并针对相关指标进行敏感性分析,研究分析其对灌区温室气体排放量的影响程度。结果表明：濉汴河灌区 2021 年温室气体净排放量约为 7.21 万 t CO2 当量,且主要的排放组成是农田释放的 CH4 和 N2O。     

玉瓦水电站生命周期温室气体排放研究

基于生命周期评价方法,以玉瓦水电站为工程背景,研究中小型长引水式电站温室气体排放情况。分析了生命周期各阶段温室气体排放情况,并与大型水电站及火力发电的温室气体排放进行比较,玉瓦水电站生命周期温室气体排放表现十分优异,大力开发水电能有效地减低温室气体的排放。因此,在项目前期阶段确定开发方式及电站规模时,除技术经济因素外,还有必要考虑水电站生命周期内环境影响,评估减排效益,阐明水力发电的清洁性与优质性。     

加拿大某水库温室气体排放计量

加拿大魁北克水电公司在伊斯特梅恩-1项目中承担了一项观测任务,采用自动化系统和浮箱技术对新建水库温室气体的排放总量进行了计量。经研究得出,水库被水淹没3 a后,其温室气体总排放量恢复到与自然水生生态系统相应的水平,其二氧化碳排放量远远低于火电站。     

小型水电站生命周期碳足迹研究

以某小型水电站为研究对象,采用生命周期碳足迹评价方法,综合选用各类碳足迹计算指标,对其全生命周期碳足迹进行了计算,结果显示其碳足迹总量为18 826.0 t CO_2e,其中建设阶段占84.8%,运行阶段仅占4.7%;报废拆除阶段占10.5%。该电站全生命周期的温室气体排放系数为251.35 g CO_2e/kW·h,虽然比其他大中型水电站要高,但仍远低于燃煤电厂,表明水电工程能起了到有效节能减排的效果。     

水库排放温室气体情况的最新研究

国际水电协会环境委员会（IHA）会员L．加龙应邀对国际水系机构（International River Network）最近的出版物作了评估，其观点代表了IHA环境委员会的观点，即水库温室气体（GHG）的净排放为零。     

涡度相关技术在测量水库温室气体排放量中的应用

涡度相关技术有助于评估水库蓄水对温室气体排放量的影响,为此,首次在大型项目,即在詹姆斯湾的伊斯特梅恩(Eastmain)一级水库温室气体排放量的测量中使用了该技术。介绍了使用该技术的原因、水库研究点的选择及示踪气体的测量情况。     

气候变化背景下中国绿色水电评估体系探究

为了减缓温室气体排放、应对气候变化影响,以水电清洁能源与生态环境相互协调发展为核心的绿色水电评估成为研究热点。基于国内外绿色水电研究现状,提出以国际绿色水电认证体系、我国现行技术标准为基础,从防洪、航运、能源、生态环境、移民生态补偿、库区文化景观补偿等角度出发,分析长江上游典型区域梯级水电工程建设、运行各阶段对环境、经济、社会的影响,提炼出具有完备性、独立性、代表性、可比性、可操作性的指标体系,探寻我国绿色水电评价指标及其阈值。通过选择具有代表性的典型案例进行试点评估,建立覆盖水电工程项目全生命周期的生态保护-经济效益-社会影响评估体系,以保证我国水电工程项目建设中每个环节的“绿色性”,促进我国水电清洁能源的可持续发展。     

基于生命周期的水库温室气体排放计算

采用简化的生命周期评价(LCA)方法,将水库生命周期划分为建材生产、材料运输、建筑施工、水库蓄水淹没初期和稳定运行期等阶段,构建了适合于各类型水库温室气体(GHG)排放计算的方法;以低丘区浅水型防洪为主的峡江水库为例,计算分析了该水库生命周期GHG排放量和阶段分布特征,并计算对比了水库发电GHG排放系数.结果表明,该水库生命周期GHG排放主要发生在运行期,且绝大部分由水库淹没水体产生:水库发电GHG排放系数比以发电为主的水电站要高,但仍然远低于化石燃料发电.     

水库水气界面温室气体通量监测技术探讨

水库水气界面温室气体的排放通量,受诸多因素影响,常用监测技术有TDLAS法、静态箱法、涡度相关法等,这些方法都有各自的优点和缺点,因而使用范围也存在较大差别。文章以大伙房水库为例,分析了水库的基本概况,并对水库温室气体通量监测技术进行了分析,了解了影响水库气体排放通量的主要因素,并对遥感技术在水库气体通量监测中的应用进行了探讨。     

水电站碳减排评价中功率密度指标的若干改进建议

鉴于水库温室气体排放的不确定性,联合国清洁发展机制(CDM)执行理事会(EB)在其批准的可再生能源发电并网项目整合的基准线方法学(ACM0002)中,提出了一种以功率密度为判定依据,用来核证带水库水电站的CDM项目合格性的指标。该指标以装机发电容量除以水库满库容时的淹没表面积来表征。经分析,用装机容量表征发电减排量存在一定的缺陷,用水库满库容时淹没表面积表征水库温室气体排放量也不尽合理。为此,本文根据水电的特点进行了修正和改进,建立了减排效率指标以及相应的评价标准。     

水库温室气体排放问题初探

水库温室气体排放问题不仅引起社会各界广泛的关注,也影响到水电站及水库建设的未来发展趋势。根据国内外研究成果,从水电站的能量密度和单位发电量的水库面积等方面比较世界主要地区水库特性;通过分析水库特性、水库运行方式和所处地理环境,探讨水库温室气体排放的影响;最后,讨论三峡水库的温室气体问题。分析认为,与火力发电比较,水力发电具有明显减排的优势,包括三峡在内的绝大多数水库温室气体排放是很小的,对气候变化影响更是微乎其微。     

水电在适应与减缓气候变化影响中的作用

水电作为一种重要的环境友好型可再生能源,对减少温室气体排放,缓解全球变暖有着积极的作用。另一方面,气候变化可能改变河道流量,进而影响水资源量及其分布规律,并对水力发电带来影响。论述了水电与气候变化的相互关系、气候变化对水电的影响,以及水电在减缓气候变化影响方面的重要作用。     

基于生命周期的猴子岩水电站温室气体排放分析

以猴子岩水电站为工程实例,采用生命周期评价方法,分析混凝土面板堆石坝水电枢纽工程在全生命周期内的温室气体排放,并重点考虑建设阶段、运营及维护阶段和拆除阶段.结果表明,猴子岩水电站生命周期温室气体排放系数为10.02kgCO2/MW·h,其中建设阶段温室气体排放约占67％,运营及维护阶段及拆除阶段仅约33％.与传统的火力...     

清江流域水布垭水库温室气体交换通量监测与分析研究

为了研究水库温室气体源汇变化,选择清江流域水布垭水库作为研究案例,在 2010 年 5 月和 10 月开展了2次原位观测试验,获取了水布垭水库水气界面二氧化碳和甲烷交换通量、水体上空大气温室气体浓度垂直变化规律及水环境因子。结果表明：水布垭水库 2010 年 5 月份水体上空大气二氧化碳浓度在 0.5 m 高度以下最高,其中表层水温对水库水体二氧化碳源汇地位具有重要的影响; 2010年 10 月份水布垭水库水气界面二氧化碳和甲烷交换通量呈排放状态,平均通量分别为3 740.92 ±1 872.56mg·m -2·d -1和1.22±0.57mg·m -2·d -1,但比世界温带和热带主要水库要低得多,接近于中国太湖和东湖等自然水体排放水平;二氧化碳通量的空间分布从上游到坝前呈现升高的趋势,而甲烷的空间分布趋势则呈现相反的趋势。研究将为我国水库温室气体科学研究提供了宝贵的示范案例,为开展水电清洁能源开发提供科学支撑。     

小水电项目碳核算体系建立分析

水电站将水体中所蕴藏的水能转变为电能,其建设和运营过程中存在一定的温室气体释放,需要量化分析。小型水电站项目的碳核算内容涉及项目建设与运营耗能、水库温室气体排放、发电减排效益、代燃料减排效益、防洪航运产生的衍生效益等多个方面,通过获取不同类型小型水电站的系列数据,借鉴国内外的有关标准及经验,建立一套适合中国国情的小水电碳盘查和碳计量方法,完整地评价小型水电站的减排效益和潜力,精确核算小型水电站项目的碳资产,从而提升社会对水电的环境认同,推动小型水电站项目低碳发展。     

水库让全球变暖了吗？

Feamside针对亚马孙热带雨林地区一个极特殊的水库温室气体排放进行了研究。得出结论认为：“在热带雨林地区建成的水电站，最初10年中,水库甲烷和二氧化碳的释放量约为同量级化石燃料电厂的四倍。”一些反坝人士也借此话题攻击水库，说它是比火电还严重的温室气体排放源，将水电排除在绿色能源之外。     

水库温室气体排放及其影响因素研究

在全球气候不断变暖的背景下,世界范围内的平均气温逐渐升高,导致大量的冰川、积雪融化,这在很大程度上影响到自然生态系统的平衡与人类正常生产生活。而造成这一现象的主要原因为温室气体浓度提升,水库作为淡水生态系统中的重要组成部分,受到多种内外部因素的共同作用,水库中温室气体的排放量过大,为科学控制水库产生的温室气体,降低温室气体对于大气环境的影响,文章在简要分析水库温室气体排放途径的基础上,阐述其监测途径,并重点从物理、化学等方面探讨影响水库温室气体排放的因素,以期为相关部门提供参考依据。     

气候变化对长白山区地方水电的影响与应对策略

气候变化将使吉林省东部长白山区温度和降水量呈增长趋势,对直接利用气候资源的地方水电有正、反两方面影响,春季温度的升高导致了电站利用小时数减少,而冬季温度升高、降水量的增长则会使利用小时数增加。由于水电减少了温室气体的排放,气候变化给地方水电提供了新的发展方向与契机,宜采取开展减少温室气体排放试点县建设、制定应对气候变化方案、适时调整地方水电价格、利用清洁发展机制(CDM)和碳排放贸易、保护山区生态等策略应对气候变化,促进自身发展。图5幅,表2个。