双碳研究 | 水利发电破坏了非洲的河流系统:太阳能和风能如何解决这个一问题|光伏项目|双碳研究|大陆|太阳能|水利发电|河流系统|能源|非洲|风能

太阳能和风能如何解决这个一问题

为满足日益增长的电力需求，非洲大陆各地计划新建300多个水力发电项目。其中一些项目需要修建大型水坝，可能会对环境造成严重负面影响。水力发电带来的另一个问题是水循环会受到气候变化的影响。在未来几十年里，一些地区的水资源供应将减少，稳定性也会降低。

非洲之镜是一个由环境和能源系统研究人员组成的团队。能源系统研究如何生产能源，以满足社会各部门的需求。环境系统建模用于模拟自然环境，评估基础设施对自然环境的影响。

该团队分析了2020年至2050年非洲能源系统的发展趋势，研究能源需求、土地使用的变化及其对能源的影响，以及气候变暖将如何影响水资源供应。

非洲大陆的人均用电量仍比全球平均水平低80%。然而，考虑到未来的人口增长和生活水平的提高，非洲的电力需求将会增加，这也意味着需要新的发电基础设施。

该团队研究发现，到2030年，非洲风能和太阳能项目的发电效益将比水力发电项目更大。这表示，在非洲计划的水电装机容量中，只有40%至68%在经济上可行。

此外，还需考虑减少干旱对能源系统的影响需要大量修建基础设施。这意味着需要修建比平均需求更多的能源基础设施，才能确保抵御极端干旱。因此，整个非洲大陆每年需要对各种新建发电厂新增1.8%至4%的投资。

考虑到水力发电带来的最坏情况，例如气候变化和可再生能源成本降低对电力系统扩展的影响，则需要增加投资。

水力发电不再是解决方案

目前，水力发电是非洲大陆可再生电力的主要来源，装机容量约为40吉瓦，一年的发电量约为150太瓦时，占非洲大陆总电量的15%。举例来说，这足以满足摩洛哥和阿尔及利亚这两个人口总数为8250万的国家的年用电量。水力发电一直被认为是一种低碳足迹的廉价电力来源。但严格来说，事实并非如此。

水力发电存在以下问题。

太阳能和风能等可再生能源在成本方面越来越具有竞争力。这些能源可以减少对水力发电的依赖，让各国的能源结构更加多样化，并减少修建更多水力发电大坝对环境的影响。

非洲的河流流域支撑着陆地和淡水生态系统，是全球生物多样性的热点地区。在世界543条主要河流中，156条（29%）都位于非洲。然而修建的水坝切断了河流的流向河流。

在非洲，26%的河流已经支离破碎，远低于43%的全球平均水平。非洲河流是连接河流栖息地的重要枢纽，据估计，如果所有计划中的非洲水力发电项目全部落成，非洲河流的平均破碎率可能会上升至42%，从而导致生物多样性的严重丧失。

例如，研究人员发现，埃塞俄比亚修建的文艺复兴大坝将导致12.2万人流离失所，释放700万吨二氧化碳，并改变青尼罗河的水温，使其不适合当地动植物生存。

每修建一座新大坝，水就会淹没土地。土壤和陆上的其他物质（生物质）在水下被分解，而这一过程会向大气释放二氧化碳和甲烷（一种强效温室气体），这些排放物会在大坝建成后的数年内持续释放出来。

至少在接下来的几十年内，水力发电将导致每年增加近2500万吨二氧化碳当量，严重阻碍了净零排放的实现进程，这相当于2500万人次跨大西洋往返飞行的碳排放总量。

水力发电项目容易受到气候变化的影响：随着干旱加剧和水资源枯竭，水力发电的可用性和成本效益都将大幅下降。从整个能源系统来看，非洲之镜团队的先前研究发现，水力发电的可用性加上太阳能和风能成本的下降，意味着约32%至60%的拟建水力发电项目在经济上不再具有竞争力。与所有拟建水力发电项目相比，新建太阳能和风能可再生系统的总体能源系统成本更低。

此外，该团队的最新研究表明，通过部署更多的可再生能源，有可能减少具有成本竞争力的水力发电项目对环境的影响。在保证电价几乎不增长的情况下（最多增加1.4%），河流破碎的情况和水力发电碳排放量至少可以减少50%。