澳大利亚塔斯马尼亚州能源安全问题及解决方案

2017-04-08S.

水利水电快报 2017年9期

[] S.

[英国] S.普里查德

由于澳大利亚塔斯马尼亚州的降雨量创下新低，且巴斯海峡海底电缆(Basslink)大面积中断供电，塔斯马尼亚水电公司所辖水库的蓄水面临严峻压力。回顾了2015～2016年期间由两起极端事件导致的该州蓄水和能源安全问题及所采取的应急措施。针对该问题，介绍了云种散播技术原理及过程，分析了气候变化对能源安全的挑战，并提出了相关的解决方案。

能源安全；蓄水；应急措施；澳大利亚

1 蓄水与能源安全

塔斯马尼亚水电公司(Hydro Tasmania)是澳大利亚最大的水资源管理公司，每年平均约有68 191 m3的水流经该公司所辖电站。澳大利亚约有90%的发电量来自可再生能源，其中3/4为水力发电。由于水电在该国电力结构中占主导地位，降雨和流入塔斯马尼亚水电公司水库的蓄水被视作塔斯马尼亚州能源安全最重要的要素。

据估算，塔斯马尼亚水电公司每年的来水提供了9 000 GW·h的电力储备，其中有77%来自于大湖(Great Lake)和戈登(Gordon)湖的2个水库，这两个湖的蓄水量相当于该公司长期的蓄水量。一直以来，人们认为制约水电的主要因素在于能源而不在于装机容量。换句话说，塔斯马尼亚州的水电资产组合可以满足其供电高峰期的需求。但是如果没有足够的蓄水，当发生重大事件或重大故障时(比如因洪水和森林大火导致的供电和网络运行中断)，水电的最基本来源——水，将无法提供可靠的电力，能源安全将会受到威胁。

鉴于上述因素，塔斯马尼亚水电公司已经审慎出台了蓄水管理指南，用于该系统的管理。

2 极端气候及海底电缆故障

自2015年春到2016年秋季干旱和巴斯海峡海底电缆(Basslink)发生故障后，对塔斯马尼亚水电公司的蓄水位和实际运营进行了周密监控。当时，该州能源部长M.克鲁姆将这次重大事件描述为史上最重大的能源安全问题之一。与此同时，该公司首席执行官S.戴维也认为，这是一次史无前例和极其罕见的事件。

塔斯马尼亚州能源安全工作组组长G.威利斯表示，由于2016年初水库蓄水位降至历史低位，能源安全成为前沿和焦点问题，引起了该州居民的广泛关注。

2015年12月～2016年6月，降雨量创历史最低纪录，且连接塔斯马尼亚岛与澳洲大陆的海底电缆发生故障，这两起极端事件导致塔斯马尼亚水电公司的蓄水量降至前所未有的低位。

塔斯马尼亚水电公司主席G.埃沃瑞波恩斯表示，创历史纪录的干旱和Basslink海底电缆故障是十分罕见的综合性事件。此次旱灾为300 a一遇，而海底电缆故障是近10 a间唯一一次故障。人们认为，这两起极端事件同时发生的概率至少为3 000 a一遇。

南部和印度洋气候影响着塔斯马尼亚州集水区的降雨量。该极端气候事件发生突然且强度大，其破坏性无法预测。塔斯马尼亚州经历了史上最干旱的时期(9月～4月)。2015年10月，塔斯马尼亚水电公司所辖水库的蓄水量仅为平均流量的7%，2016年4月底，蓄水位达到了历史低点(12.5%)。

2016年3月，能源部长克鲁姆在其部长报告中提供了大量有关历史蓄水位的相关资料，他表示，为了应对碳税的征收，塔斯马尼亚水电公司开始增加蓄水量，目的是使碳税征收期内电力输出最大化。引入碳税之前，每年7月1日，该公司建议将蓄水量定在最低蓄水位以上30%。征收碳税后，2012年9月，该蓄水位下降了5%～25%。2013年及其之后各年的7月1日，蓄水量都约在最低蓄水位以上30%。

3 应急措施

2015年，塔斯马尼亚州通过Basslink海底电缆从维多利亚州进口电量高达40%。2015年12月20日，由于电缆故障(运行10 a后第一次出现故障)，塔斯马尼亚水电公司不得不临时采用柴油发电、燃气发电和自发性削峰等综合性措施来保证供电。

该极端事件发生前和发生期间，该水电公司妥善应对，一方面保证电力系统正常、高效地运营，另一方面精心调度，以实现供电最大化。公司员工运用先进的技术，及时响应，在保护能源安全的同时，也没有增加未来的运营成本。

2016年6月13日，Basslink海底电缆恢复运营后，塔斯马尼亚水电公司的蓄水量也迅速恢复。到2016年10月10日，水库蓄水量达到了整个库容的 42.3%。其目标是，在2016年12月1日将需水量维持在整个库容的40%。

4 能源安全工作组

自2015～2016年的事件发生后，能源部成立了能源安全工作组，其职责是就如何应对并缓解未来的能源危机向政府提出建设性意见。该工作组由G.威利斯(原塔斯马尼亚水电公司首席执行官)、S.克里格(有着丰富能源经验的律师)和T.康坎农(某太阳能公司主席)共同负责，将独立进行能源安全风险评估，并已于2017年6月向政府提交最终的评估报告，报告内容涉及：

(1) 水资源管理最佳实践办法，包括所有利益相关者对水资源需求的考虑；

(2) 最低运行水位变化对蓄水的影响；

(3) 塔斯马尼亚州未来电力负荷增长的概率、风险以及对能源供给和需求计划可能造成的影响；

(4) 该州未来进一步开发可再生能源的机会；

(5) 气候变化对能源安全和供给的潜在影响；

(6) 对能源安全监管布局的复审；

(7) 布设第二条海底电缆的影响。

塔斯马尼亚水电公司表示，欢迎能源安全工作组在报告中采用实证方法，为探讨塔斯马尼亚州未来的能源结构提供参考。

S.戴维表示，能源供给挑战很清楚地展现了塔斯马尼亚人应对极端干旱的春季和夏季以及Basslink海底电缆长时间故障的能力。2015～2016年间，同时发生的两大极端事件超出人们的预料。考虑到能源安全工作组报告中提到的这些新情况，塔斯马尼亚水电公司在蓄水管理方面采取了更为稳妥的措施，同时也采取了一些临时措施，进一步强化气候模拟和规划构想。然而，S.戴维也警告道，如果对两起偶然的极端事件反应过度，塔斯马尼亚水电公司将会为之付出高昂的代价。这就是该工作组采用实证方法的意义所在。

5 水电的优势及前景

塔斯马尼亚水电公司首席运营官E.阿尔贝蒂再次强调，水电是塔斯马尼亚州的重大优势,是维系公司运营的基础，公司对水电资产的投资将会增加10%。他还指出，尽管该公司的发电资产经历过丛林大火、创纪录的低流量和洪水的重大考验，但运行状况良好。面对挑战，公司员工和发电设施表现出了超强的应急能力和适应性。未来该公司所开发的水电是健康且安全的。

6 云种散播

云种散播是一项增加目标区域降雨量的技术。自1964年以来，塔斯马尼亚水电公司在塔斯马尼亚州和澳大利亚大陆试验并实施了云种撒播技术。每年的5月1日～10月31日，当满足云种散播条件时，即启动该程序。

由于2015年9月经历了前所未有的干旱，2016年4月初，塔斯马尼亚水电公司就启动了云种散播，以补充受历史新低降雨影响的蓄水。

2016年6月5日清晨，该公司开始实施云种散播飞行。此次云种散播的目标是德文特(Derwent)河上游集水区，特别是艾科(Echo)湖,其水库蓄水位仍处于期望值以下。云种散播时，德文特河上游并未发出洪水预警，但是第二天，德文特峡谷却发生了大洪水。

该公司解释，澳斯(Ousee)河的水来自于奥古斯塔(Augusta)湖的溢出流，并且该河不在云种散播飞行定位的集水区。与此同时，公司发表声明，称该公司所辖大坝和河道的运行不会引发洪水泛滥。

该公司承认，6月份的洪水已造成灾难性的影响，也理解公众对6月5日云种散播飞行可能引发洪水的关注。但该公司坚称，来自于云种散播飞行的数据分析表明，云种散播对当天降雨量没有重大影响。最终的报告已于2016年7月29日提交给政府，报告认为：

(1) 6月5日的云种散播操作中考虑了当时的洪水风险及气象局的预报。

(2) 该操作旨在增加德文特河上游集水区(包括艾科湖)的降雨量，从而增加蓄水量。如果云种散播飞行成功，将会对大湖集水区、阿尔图斯(Arthurs)湖和伍德(Woods)湖的蓄水产生影响。

(3) 云种散播飞行时，德文特湖上游或大湖集水区没有发出洪水警报。

(4) 飞行后的数据分析表明，实施云种散播对6月5日的降雨没有重大影响，因为被播种的云层含有大量的冰且已自由凝结成雨。

S.戴维介绍，云种散播技术是通过碘化银，在云层中散播冰核，云层中含有大量的超冷却液态水，且冰含量低或无冰。该过程旨在将超冷却液态水滴转换成冰，以降雨或冰晶体的形式降落。如果云层中冰的含量高，并且易于沉降，增加冰核含量不会强化降雨过程。航空仪器和气象局收集的数据表明，2016年6月5日散播的云层已经含有大量的冰并且经过自由凝结，意味着任何试图激发凝结的散播是多余的。

塔斯马尼亚水电公司正在审核云种散播计划以改进其过程，特别是针对可能引发洪水风险的云种散播。因此，未来关于云种散播的决定将会更加符合公众预期。目前，云种散播计划仍然被搁置，待其内部复审以及恰当的改进全部完成后方可恢复。该公司表示，尽管2016年旱季无再次实施云种散播的计划，但在该计划恢复前，他们将与利益相关者洽谈。同时，该公司对在洪水中不幸丧生的人深表同情，并表示将尽全力配合未来有关洪灾的所有问询。