由于经济和技术上的种种条件限制,水能资源理论蕴藏量不可能全部利用。在现代技术上可能开发,且经济上又比较合算的那部分水能资源,叫做能开发的水能资源。我国可开发的水能资源约为3.78亿千瓦,每年可发电1.9万亿度。我国可开发的水能资源,主要分布在西南、中南、西北地区,合计约占全国的90%以上。其中仅西南地区就占全国的2/3。从水能在常规能源的资源结构中所占的比重上分析,我国南方各大地区和西北地区居重要地位。各地区水能占各种常规能源资源的比重是:西南区占72.2%,中南区占51.2%,西北区占35%,华东区占24%,东北区占14%,华北区占1%。
从水系上看,我国可开发的水能资源约一半以上隶属于长江水系,其中又主要分布在金沙江和宜宾至宜昌长江干流的上游及这些河段的较大支流上。西藏水系和西南国际水系可开发的水能蕴藏量仅次于长江水系,约占全国的26.3%。全国其余20.3%的可开发水能则分布在各个水系,即黄河水系占6.1%,珠江水系占5.8%,东南水系占2.9%,北方内陆和新疆水系占2.8%,东北水系占2.3%,海、滦河水系占0.3%,淮河水系占0.1%。
与水能资源西多东少的分布特点正相反,我国的用电负荷则具有东重西轻的特点。如我国水能最丰富的西南地区,已建和在建的水电站装机容量仅占可开发水能的1.8%,位居全国之末;而华东和东北两个地区可能开发的水能资源十分有限,仅占全国的3.6%和2%,但开发利用程度超过20%,处于国内领先地位,达到世界平均水平。
1949年后的几十年时间里,我国的水资源开发和水能利用得到了较快的发展。水电在全国能源生产总量中的比重逐年提高,1952年为2.0%,1975年增长到4.4%,1995年提高到6%。水电站的建设更是日新月异,建成了如葛洲坝、刘家峡、乌江渡、丹江口等25万千瓦江上的大型水电站近30座。
举世瞩目的三峡工程亦正在紧张的建设当中。这是一座具有防洪、发电、航运、养殖、供水等巨大综合利用效益的特大型水利工程,总库容量393亿立方米,电站装机26台,总容量1768万千瓦,年发电量为840亿千瓦小时。
同时,我国已建成中型水电站一万多座,小型水电站近十万座。全国城乡用电量的1/4要靠水电提供。其中湖北、广东、浙江、福建、四川、湖南、广西、云南、贵州等省区的水电装机比例占50%以上。同时,我们必须看到,虽然我国的水电得到快速的发展,但我国水能开发利用率还是很低,全国已开发利用的水能只约占全部水能的6%左右,尚未开发利用的占绝大部分,因此,我国水能开发利用的潜力很大。
薪柴
自从远古时代人类学会钻木取火以来,薪柴就作为人类最基本的能源而存在。在能源发展史上,薪柴在一个漫长的历史时期一直作为人类社会最主要的能源而被人类所利用。时至今日,世界各国的能源格局发生了重大变革,煤炭、石油、天然气以及核等能源得到了大力开发利用,但薪柴作为传统能源并没有因此而退出历史舞台。特别是包括中国在内的广大发展中国家,农村山区仍以薪柴作为重要的生产生活用能。薪柴在这些国家的总能源消耗中仍占相当比重。因此,在这里,我们仍将薪柴作为常规能源来介绍。
薪柴作为具有悠久的利用历史的生活用能,它包括多种类型,一般来说可以分成以下几类:①从薪炭材中采伐的树木;②通过对用材林、防护林、经济林以及灌木林、“四旁”林的修枝、抚育、间伐等提供的薪柴;③树木成熟后进行采伐时的剩余物,以及木材加工后的剩余物。由此可知,森林多,树木多,薪柴也多。
尽管在以薪柴为主要能源的时期,标志着很低的生产力水平,但时至今日,世界上每年仍有大约15,66亿立方米树木被烧掉(占总采伐量的59%)。
第三世界国家农村中,95%的家庭是用薪柴作燃料的。以薪柴提供的能源约占世界能源的5.4%。薪柴是石油、煤炭、天然气之后的第四种主要能源。
森林作为能源,与其他能源相比有其独特之处。由于森林的多用性,发展薪柴林可以获得许多经济上、生态上的好处:
首先可以解决农村燃料问题。发展薪柴林能为农村提供大量烧柴,从而将原来作燃料用的秸秆和牲畜粪便还田。调节土壤的理、化性质,增加土壤有机质,增进肥力,促进粮食增产。树林长起来了,还可以增加农村工、副业原料,发展副业,增加收入。
可以维护和改善生态环境。森林是整个生态系统中重要的一环。森林是绿色植物,在经光合作用把太阳能转化为生物能并储存起来的过程中吸收二氧化碳,放出氧气,因而保持了空气中氧气含量的稳定,净化了大气。所以,扩大薪柴林面积,不仅是解决农村能源的重要方面,还具有超过能源本身价值的多种社会效益。
可以维护水土资源。土地是人类赖以生存的基础。土壤的形成是非常缓慢的过程,几个世纪才能形成一层薄薄的表土。一旦泥土流失,岩石裸露,则寸草不生,很难恢复。扩大森林覆盖率;可以增强蓄水保土能力,防止水土流失,调节气候。
是发展水电的重要保障。在当今矿物燃料即将枯竭的世界上,水力发电可保持长期、稳定的供应。与煤炭、石油和核能相比还有保护环境的优越性。
加快开发丰富的水力资源将是我国长远的战略目标,而森林则是维护江河生命、延长水库寿命、发展水电的重要保障。
我国地域广阔,人口众多,燃料供应紧张,发展薪柴林是解决我国农村能源问题的重要组成部分。我国约有17000多万户农民,假如每户每天烧掉10公斤植物燃料,每年农村就要消费62000多万吨。据计算,每年全国农作物的秸秆约4.58亿吨,虽然其中约有1/2到2/3作为农民的生活燃料,但仅农民生活用能一项,按最低限度计算,仍短缺22%左右。每年约有一半的农户缺3~4个月的燃料,有的竟缺达半年之久。
我国农村人口多,植物燃料需求量大,而直接燃烧的有效利用率又很低,造成能源的极大消费。据估算,我国农村年消费的植物燃料,按热值计至少相当于7000万吨标准煤。
由于燃烧秸秆等植物燃料,肥料中的有机氮大量损失。有人估算,我国每年从植物燃料中散失掉的这一部分有机氮的总量,约相当于用500万吨标准煤生产出来的硫铵。
我国的薪炭林有300多万公顷,薪柴年产量约2800万吨,加上用材林、防护林、疏林、灌木林、四旁树木等提供的薪柴,每年薪柴年供应量约9000万吨,而实际消耗超过可供量的一倍多,需要19000万吨。目前,我国是世界上利用薪柴生活燃料消费量最大的国家。
为了弥补薪柴供应量的不足,许多农民只好砍伐树木或铲除草皮充当燃料,致使柴山后退,森林减少,水土流失,气候变坏,农业生态失去平衡和自然地理环境造成恶性循环。
大力发展薪柴林
我国气候适宜,日照条件好,土地资源丰富,发展薪柴林有着广阔的前景。目前,我国宜林荒山荒地面积共有11.6亿亩,用其中的25%即将近3亿亩来发展薪柴林是完全必要和可行的。如在10年内种完,按每亩产量400公斤计,即可取得薪柴1200亿公斤,可解决2亿农民的烧柴问题。如再加上用材林、防护林等树种中的薪柴部分,至少有2000亿公斤,加上现有薪柴资源将近3000亿公斤,即可解决5亿农民的烧柴问题。
大力发展柴薪林,是充分利用生物质能源和解决农村能源短缺的重要措施。由于长期忽视培训育薪柴林,目前薪柴林资源还不到整个森林资源的3%。我国森林覆盖率只有12.7%,宜林荒地超过0.6亿公顷,在发展林业中应大力发展薪柴林。
我国2/3以上的地区日照在2,200小时以上,丰富的光热资源,为有效地发挥绿色植物光合作用潜力、最大限度地增加森林生物产量、增加生物质能创造了有利的条件。
营造薪柴林,应根据各地不同的气候、土质和树种特性来选择适合于当地生长、萌芽力强、可平茬更新、生长迅速、产柴量多、易燃耐烧、火力旺盛的树种。例如,东北地区的杨、桦、柞,西北地区的沙柳、沙棘、沙枣、柠条、酸刺、梭梭,华北和中原地区的刺槐、柴穗槐、柽柳、杨树,南方的松、栎、桉、相思树、木麻黄、合欢树等。这些树种一般营造3~5年即可受益,人均有一二亩薪柴林,就能满足全年的烧柴需要。另外,一般来说,对萌生力强的树种,可采用齐地面平茬办法更新,有些树可在2~3米高处加以截头,使其另发枝条,增产薪柴。
我国素有“七山二水一分田”之称,在我国辽阔的疆土上至今还约有12亿亩宜林的荒山、荒地,年复一年地在那里荒芜着,蕴藏着相当大的林业生产潜力。林木不同于其他农作物,它可以生长在贫瘠的土地上,能利用少量的营养元素生产出多量木材。据估算,在水、热条件较好的地方,每公顷森林每年可固定的太阳能转换的生物值相当于4~5吨粗质石油的热量。
另外,薪柴林作为一种绿色植被,也具有防风固沙、保持水土、保护农田和草场、改善生态平衡等方面的效益。刺槐、紫穗槐、沙枣、柠条等树种的树叶,是营养丰富的饲料,又是含氮量较高的绿肥。
上世纪初期,我国薪柴林的发展规模,已能满足全国农村1/3生活燃料之需。
缓解农村能源的供需矛盾是一项长期而艰巨的任务。我国农村面积很大,各地区的自然、社会经济条件不同,必须根据当地的具体情况,采取最有效的措施。例如,推广省柴灶,就是当前节约生物质能源的最迅速、最现实和最有效的措施之一。