蘇西特納河水電開(kāi)發(fā)方案評(píng)估

1 概 述

蘇西特納 (Susitna)河發(fā)源于離費(fèi)爾班克斯(Fairbanks)市以南約145km的阿拉斯加山脈,處于萊爾貝爾特(Railbelt)地區(qū)中南部,連接該地區(qū)最大的兩個(gè)城市費(fèi)爾班克斯市和安克雷奇(Anchorage)市,經(jīng)402km最后流入科克灣(Cook Inlet)。

20世紀(jì)50年代初期美國(guó)墾務(wù)局首先對(duì)蘇西特納河水電資源進(jìn)行了研究。70年代美國(guó)陸軍工程師團(tuán)又接著進(jìn)行了審查。1980年阿拉斯加州電力局(APA,即現(xiàn)在的阿拉斯加州能源局(AEA))進(jìn)行了綜合分析以確定蘇西特納河的水電開(kāi)發(fā)是否可行。基于這些研究,1983年AEA向美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)(FERC)遞交了一份關(guān)于開(kāi)發(fā)蘇西特納河瓦塔納(Watana)/魔鬼谷(Devil)水電工程的許可申請(qǐng)報(bào)告。1985年為分期建設(shè)瓦塔納/魔鬼谷水電工程對(duì)該報(bào)告作出修改,估計(jì)成本為59億美元(1985年價(jià)格)。

要對(duì)如此規(guī)模的項(xiàng)目作出切實(shí)可行的財(cái)政計(jì)劃較為困難,再加上20世紀(jì)80年代原油價(jià)格下降,萊爾貝爾特(Railbelt)地區(qū)燃?xì)獍l(fā)電成本相對(duì)較低,以及該項(xiàng)目對(duì)州財(cái)政預(yù)算的影響,1986年3月電力局董事會(huì)終止了對(duì)該項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。

在1979～1986年財(cái)政年度,阿拉斯加州政府已經(jīng)給該項(xiàng)目撥出資金約2.27億美元,其中該項(xiàng)目已耗資1.45億美元用于實(shí)地測(cè)量、生物研究和向FERC申請(qǐng)審批相關(guān)的活動(dòng)。盡管電力局得出的結(jié)論是該項(xiàng)目的不利影響是可控的,但許可申請(qǐng)仍然未獲批準(zhǔn)。因此該項(xiàng)目的一些研究數(shù)據(jù)和報(bào)告被存檔以備日后再議之用。

2008年,阿拉斯加州立法機(jī)構(gòu)根據(jù)2009財(cái)年預(yù)算,授權(quán)AEA對(duì)蘇西特納河水電方案進(jìn)行重新評(píng)估。該授權(quán)還包含一份“萊爾貝爾特綜合資源規(guī)劃”,評(píng)估阿拉斯加州萊爾貝爾特地區(qū)的各種電力資源以滿(mǎn)足其長(zhǎng)期需求,迄今為止該規(guī)劃仍未完成。

蘇西特納河和其他水電項(xiàng)目之所以對(duì)AEA和阿拉斯加州有特殊的意義,是因?yàn)樗姴幌袢細(xì)獍l(fā)電那樣易受燃料價(jià)格波動(dòng)的影響,它可以保持電價(jià)長(zhǎng)期穩(wěn)定,從而為電力長(zhǎng)期增長(zhǎng)規(guī)劃創(chuàng)造條件。

此項(xiàng)研究包含收集審查原始研究數(shù)據(jù)中的相關(guān)信息及20世紀(jì)80年代的許可申請(qǐng)報(bào)告。在此基礎(chǔ)上,此次重新評(píng)估對(duì)項(xiàng)目的發(fā)電量及成本作了估計(jì)并列出了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)時(shí)間表。此外,利用這些信息,按2008年的價(jià)格對(duì)1983年FERC許可申請(qǐng)中提出的開(kāi)發(fā)方案作了經(jīng)濟(jì)估算。

最初的FERC許可申請(qǐng)報(bào)告和目前重新評(píng)估報(bào)告分析了下列幾個(gè)方案。

(1)瓦塔納方案。該方案包括:在蘇西特納河上的瓦塔納河段修建一座大型蓄水水庫(kù)、一座高約270 m的堆石壩及一座裝有6臺(tái)水輪機(jī)組的電站,總裝機(jī)容量為1200MW。

(2)下瓦塔納方案。該方案把瓦塔納大壩壩高降為214 m,修建一座裝有4臺(tái)水輪機(jī)組的電站,總裝機(jī)容量為600MW。

(3)瓦塔納/魔鬼谷方案。此方案的瓦塔納壩按全壩高(約270 m)修建,并在下游魔鬼谷壩址處修一座高約為197 m的混凝土壩,形成第2座水庫(kù)以重新調(diào)節(jié)流量。魔鬼谷電站的裝機(jī)容量應(yīng)達(dá)680MW,待FERC通過(guò)審批后,2座大壩應(yīng)不間斷相繼完工。瓦塔納/魔鬼谷聯(lián)合工程總裝機(jī)容量將達(dá)到1880MW。

(4)瓦塔納/魔鬼谷分期開(kāi)發(fā)方案(壩高較低的瓦塔納,加魔鬼谷,加全高度的瓦塔納)。此方案和上一個(gè)一樣,但初期瓦塔納大壩建得較低,且只安裝6臺(tái)低水頭水輪發(fā)電機(jī)組中的4臺(tái)。然后全體施工人員前往下游修建魔鬼谷大壩及電站,接下來(lái),或推遲進(jìn)一步建設(shè),或返回上游瓦塔納把大壩修至全高并安裝余下的2臺(tái)水輪機(jī)。相對(duì)于整個(gè)工程1880MW總裝機(jī)量而言,分期修建的瓦塔納電站裝機(jī)容量將會(huì)從600MW增加到1200MW。

(5)魔鬼谷方案。瓦塔納大壩未包括其中,該方案包括魔鬼谷大壩及裝有4臺(tái)水輪機(jī)組的魔鬼谷電站,總裝機(jī)容量為680MW。注意魔鬼谷大壩為調(diào)節(jié)壩,與瓦塔納水庫(kù)配合調(diào)度。若沒(méi)有較大的上游瓦塔納水庫(kù),魔鬼谷電站在冬季發(fā)電時(shí)其水庫(kù)蓄水量很少。

被評(píng)價(jià)的方案共有7個(gè),但這份報(bào)告里面只提出了上面列出的5個(gè)。對(duì)裝有6臺(tái)水輪機(jī)的瓦塔納方案和6臺(tái)水輪機(jī)的魔鬼谷方案也做了評(píng)價(jià),因建設(shè)成本和投資成本較高而額外增加的發(fā)電量很低,與裝有4臺(tái)水輪機(jī)的相同方案比起來(lái),發(fā)電成本顯得過(guò)高。經(jīng)進(jìn)一步考慮,最終取消了裝6臺(tái)水輪機(jī)的兩個(gè)方案。

下面介紹了上述5個(gè)方案的發(fā)電量、成本和工程建設(shè)時(shí)間表的初步評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)評(píng)估分析,以及管理與環(huán)境問(wèn)題。

2 發(fā)電量初步估計(jì)

2.1 水文分析

更新了現(xiàn)有水文記錄以便對(duì)蘇西特納水電項(xiàng)目的發(fā)電量作出全新估計(jì)。在1983年發(fā)布原來(lái)研究報(bào)告時(shí),水文記錄含有1950～1981年的數(shù)據(jù)。項(xiàng)目工作組對(duì)原來(lái)在瓦塔納/魔鬼谷大壩壩址采樣的綜合水文記錄進(jìn)行了更新,采用小金河(Gold Creek)處的美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)1529000號(hào)測(cè)量?jī)x表測(cè)量出的原始日流量數(shù)據(jù),按集水面積的直線(xiàn)比例移置,發(fā)現(xiàn)新的水文記錄與原來(lái)研究報(bào)告中的年均流量之間存在著相關(guān)性?；谶@種水文資料,建立了一份1950～2007年的完整記錄。春夏兩季,蘇西特納河上游流域的水文情況受冰川和積雪融水支配,而冬季則受大面積結(jié)冰的支配。因此,徑流大部分集中在4月中旬至10月中旬。

研究現(xiàn)有文獻(xiàn)資料得出,對(duì)降水和徑流可能受自然環(huán)境變化影響,和/或受人為造成的全球氣候變化影響的方式缺乏共識(shí)。該報(bào)告中,假設(shè)未來(lái)水文條件與前一段時(shí)期的情況相似。

2.2 發(fā)電量模擬分析

利用有專(zhuān)利的發(fā)電量模擬軟件“計(jì)算機(jī)水電運(yùn)行和規(guī)劃軟件(CHEOPS)”對(duì)每個(gè)方案的發(fā)電量進(jìn)行估計(jì),結(jié)合工程的土建、機(jī)械和電氣性能數(shù)據(jù)使水文資料得到了不斷完善。除日流量外,模型輸入還包括:基于1985年經(jīng)FERC修正的水庫(kù)庫(kù)容和面積曲線(xiàn)、尾水曲線(xiàn)、溢洪道容量最小值和最大值,以及蒸發(fā)系數(shù)。估計(jì)夏季水庫(kù)總蒸發(fā)量介于25～76 mm之間,冬季結(jié)冰時(shí)蒸發(fā)量可以忽略不計(jì)。

設(shè)備性能依據(jù)制造廠家1985年專(zhuān)門(mén)為該項(xiàng)目設(shè)定的數(shù)據(jù)。針對(duì)本模型建立了通用水輪機(jī)平均特性曲線(xiàn),導(dǎo)葉全開(kāi)時(shí)高效率的峰值范圍為95%和92%。還建立了發(fā)電機(jī)特性曲線(xiàn),其效率峰值為98%。瓦塔納電站6臺(tái)200MW發(fā)電機(jī)按設(shè)計(jì)水頭207 m、最小工作水頭166 m標(biāo)定。魔鬼谷發(fā)電站4臺(tái)170MW的發(fā)電機(jī)組按設(shè)計(jì)水頭183 m、最小工作水頭137 m標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于瓦塔納/魔鬼谷方案來(lái)說(shuō),采用1985年經(jīng)FERC修正的目標(biāo)庫(kù)水位模擬水庫(kù)運(yùn)行。在該組成對(duì)配置中,魔鬼谷電站負(fù)責(zé)提供基荷而瓦塔納電站則用于峰荷發(fā)電。對(duì)于下瓦塔納電站和沒(méi)有魔鬼谷的瓦塔納電站還分析了替代方案。在這些情況下,規(guī)定瓦塔納水庫(kù)的目標(biāo)庫(kù)水位盡量高以利冬季發(fā)電。對(duì)于下瓦塔納方案,則預(yù)備安裝4臺(tái)發(fā)電機(jī)組,每臺(tái)額定功率約為150MW。此模型其他關(guān)鍵假設(shè)包括:

(1)以1985年以來(lái)環(huán)境流量限制作為底線(xiàn),盡管事實(shí)上新環(huán)境法規(guī)可能會(huì)對(duì)最低流量和流量變化速率作出修改。

(2)能源需求將會(huì)很大,足以消耗該項(xiàng)目的所有發(fā)電量。

(3)魔鬼谷和瓦塔納這兩座電站都有1.5%的強(qiáng)制停機(jī)率。

(4)變壓器損耗為總發(fā)電量的2%。

(5)雖然1985年的研究表明瓦塔納水庫(kù)在運(yùn)行100 a后將因泥沙淤積而損失12%的死庫(kù)容,但不會(huì)對(duì)水庫(kù)的運(yùn)行造成重大影響,該模型不包括淤積速率。

(6)保證發(fā)電量根據(jù)57 a水文記錄中的枯水年份估計(jì)。

發(fā)電量初步估計(jì)見(jiàn)表1。

表1 發(fā)電量初步估計(jì) 億kW?h

3 初步的成本估計(jì)

3.1 初始成本

為了對(duì)20世紀(jì)80年代設(shè)想的蘇西特納河水電項(xiàng)目成本作一個(gè)全新的估計(jì),對(duì)當(dāng)時(shí)的文件進(jìn)行了研究,包括項(xiàng)目說(shuō)明書(shū)、圖紙和成本估計(jì)。最終查出了1982年原來(lái)可行性研究報(bào)告中詳細(xì)的成本估計(jì)數(shù)值,當(dāng)時(shí)對(duì)瓦塔納/魔鬼谷項(xiàng)目的成本估計(jì)總計(jì)為50億美元(1982年價(jià)格),而1986年對(duì)瓦塔納/魔鬼谷分期項(xiàng)目的成本估計(jì)則總計(jì)55億美元(1986年價(jià)格)。經(jīng)比對(duì)發(fā)現(xiàn),除了干預(yù)性的費(fèi)用上升和少數(shù)幾個(gè)欄目不同外,這兩份原先的成本估計(jì)非常相似。例如,緩解環(huán)境影響這一項(xiàng)就作為許可申請(qǐng)的一部分出現(xiàn)在1986年的成本估計(jì)中,但在1982年的成本估計(jì)中則沒(méi)有這一條。1982～1986年其他的變化包括從17.5%增長(zhǎng)到20%的臨時(shí)性開(kāi)支及從12.5%增長(zhǎng)到15%的工程費(fèi)用。

3.2 更新的成本

2008年各方案的成本估計(jì)是在1982年原來(lái)的成本估計(jì)量的基礎(chǔ)上并對(duì)1986年的成本估計(jì)進(jìn)行了部分修改而形成的。一個(gè)專(zhuān)門(mén)從事大型項(xiàng)目成本估計(jì)的公司,即美國(guó)成本估計(jì)公司(U.S.Cost)制定了2008年的單價(jià)。該成本估計(jì)是應(yīng)用保守假設(shè)確定的,對(duì)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施與行業(yè)慣例進(jìn)行進(jìn)一步考察可能使成本降低。

為了做出過(guò)水至輸電線(xiàn)(water-to-wire)水輪發(fā)電機(jī)設(shè)備的成本估計(jì),預(yù)算報(bào)價(jià)要求直接由廠家做出。過(guò)水至輸電線(xiàn)設(shè)備包括:水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)截流閥和其他各式機(jī)械或電氣設(shè)備,以及這類(lèi)設(shè)備的安裝。已經(jīng)為瓦塔納/魔鬼谷聯(lián)合項(xiàng)目的10臺(tái)潛在水輪發(fā)電機(jī)準(zhǔn)備了水頭、流量和功率額定值的數(shù)據(jù)表。項(xiàng)目邀請(qǐng)函已送至阿爾斯通公司、弗吉尼亞理工大學(xué)、福伊特西門(mén)子合資公司和東芝公司,并對(duì)定價(jià)、性能、交貨、尺寸及重量作了要求。在對(duì)收到的其中3份預(yù)算報(bào)價(jià)進(jìn)行評(píng)估之后合并到了2008年的成本估計(jì)中。變壓器價(jià)格采用的是ABB公司的。

直接建設(shè)成本的20%用作意外成本開(kāi)支,這在初步設(shè)計(jì)中是比較有代表性的。由于20世紀(jì)80年代進(jìn)行了前期工程研究,因此認(rèn)為這種意外成本是可以接受的。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)許可申請(qǐng)、環(huán)境研究、工程設(shè)計(jì)、建設(shè)管理,包括意外成本等估計(jì)為直接建設(shè)成本的11%。雖然由于經(jīng)濟(jì)規(guī)模的原因,對(duì)該比例已略微做了調(diào)整,但12%還是有代表意義的,因?yàn)橐恍└鼮樵敿?xì)的設(shè)計(jì)及將來(lái)維修的成本估計(jì)懸而未決。

該報(bào)告中的各個(gè)單價(jià)對(duì)于美國(guó)的一些大型項(xiàng)目比較有代表性。成本的變化可能包含在20%的意外成本之中。列出的兩個(gè)最大的建設(shè)成本為瓦塔納大壩的礫石填筑及魔鬼谷大壩的混凝土澆筑。若這幾項(xiàng)單價(jià)低估25%,對(duì)整個(gè)建設(shè)成本的影響也只有2%。該報(bào)告采用的方法是對(duì)各種方案適用一致的單價(jià)。該方法建立了一個(gè)平臺(tái)以便從各個(gè)方案中擇優(yōu)錄取。雖然今后對(duì)估算過(guò)的單位成本所作的改進(jìn)會(huì)影響到項(xiàng)目的最終經(jīng)濟(jì)狀況,但不會(huì)影響到各方案的等級(jí)評(píng)定。

最終得出的初步建設(shè)成本估計(jì)見(jiàn)表2。

表2 初步成本估計(jì) 億美元

除了建設(shè)成本外,項(xiàng)目還會(huì)產(chǎn)生其他成本,比如在建設(shè)完工前所產(chǎn)生的融資成本及利息。假設(shè)這些成本一起納入每個(gè)方案發(fā)行的長(zhǎng)期債券,建設(shè)成本和融資成本加上與債務(wù)清償有關(guān)的成本,則為該項(xiàng)目的基建投資。表2顯示的基建投資反映了各個(gè)項(xiàng)目公布的總債務(wù)。

3.3 運(yùn)行及維修成本

對(duì)該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)分析將需要對(duì)運(yùn)行與維修成本,以及基建費(fèi)用進(jìn)行估計(jì)。這兩項(xiàng)每年的成本基于下列假設(shè)。

(1)每個(gè)方案的發(fā)電設(shè)施每年的運(yùn)行及維修成本估計(jì)為1000萬(wàn)美元。該年度費(fèi)用是基于其他規(guī)模和位置相當(dāng)?shù)乃姽こ坦烙?jì)的。對(duì)于公路及其他公共設(shè)施,假設(shè)工程一旦完工,則一部分維修費(fèi)用,大約相當(dāng)于每年500萬(wàn)美元應(yīng)由該水電工程來(lái)負(fù)擔(dān),且對(duì)于每個(gè)方案一視同仁。

(2)下列計(jì)劃事項(xiàng)將產(chǎn)生基建費(fèi)用:①由于空蝕原因,每20 a需要更換水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪,每臺(tái)水輪機(jī)大約為500萬(wàn)美元;②水輪機(jī)調(diào)速器每20 a需要更新一次,更換費(fèi)用大約為每臺(tái)水輪機(jī)50萬(wàn)美元;③每40 a,發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子得重新繞線(xiàn),每臺(tái)水輪機(jī)大約為1000萬(wàn)美元;④每40 a,變壓器需要修復(fù)一次,每臺(tái)變壓器大約為40萬(wàn)美元(瓦塔納電站有9臺(tái)變壓器,魔鬼谷電站有12臺(tái),加上每座大壩各1臺(tái)備用變壓器);⑤每50 a,溢洪道需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)維修,假定每座大壩費(fèi)用為1250萬(wàn)美元,或雙壩聯(lián)合方案費(fèi)用為2500萬(wàn)美元;⑥每50 a,輸電線(xiàn)路需要修復(fù),假定每個(gè)工程方案總費(fèi)用為1000萬(wàn)美元;⑦每50 a,大壩結(jié)構(gòu)需要修復(fù),假設(shè)每座大壩費(fèi)用為2500萬(wàn)美元或兩座大壩方案費(fèi)用為5000萬(wàn)美元;⑧50 a后,FERC頒發(fā)的許可證將到期,期滿(mǎn)前5 a就得開(kāi)始重新申請(qǐng),并要求開(kāi)展環(huán)境方面和管理方面的工作,假設(shè)5 a平攤這些費(fèi)用,則總共需要1億美元。

4 工程建設(shè)初步時(shí)間表

給每個(gè)工程方案制定了一份最新的時(shí)間表。從項(xiàng)目審批開(kāi)始,經(jīng)過(guò)申請(qǐng)?jiān)S可、設(shè)計(jì)、施工,直至投入運(yùn)行。制訂這種工程進(jìn)度計(jì)劃的最初目的是為預(yù)計(jì)的費(fèi)用現(xiàn)金流及預(yù)計(jì)的能源收益提供一個(gè)時(shí)間表,以確定工程開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟(jì)可行性。假設(shè)下列情況:

(1)基于1982年向FERC提出的許可申請(qǐng)報(bào)告來(lái)估計(jì)工期。

(2)許可過(guò)程從開(kāi)始至FERC批準(zhǔn)估計(jì)為7～10 a或者更長(zhǎng)。已經(jīng)為推薦的項(xiàng)目分析制定了8 a的合理目標(biāo)。該目標(biāo)以下列條件為基礎(chǔ):工作立即開(kāi)始,資金供應(yīng)充足,工作與環(huán)境研究及工程管理同時(shí)開(kāi)展,積極做好公眾宣傳以及與各利益方合作。

(3)FERC許可申請(qǐng)報(bào)告將在1986年申請(qǐng)報(bào)告的基礎(chǔ)上作些補(bǔ)充,以反映20多年來(lái)管理方面的變化及現(xiàn)代工程管理與施工的方法。

(4)所有環(huán)境研究將在1980年及1986年研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充,以反映目前的壩址條件、公共利益、野生動(dòng)植物及娛樂(lè)休閑的需求。

(5)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)許可證頒發(fā)后立即投入工程施工。

(6)FERC直接管轄工程以外的公路及分期建設(shè)應(yīng)當(dāng)?shù)玫街菡S可,并先于FERC審批數(shù)年開(kāi)工。包括修建施工便道和永久性公路、機(jī)場(chǎng)、橋梁、施工營(yíng)地、集結(jié)區(qū)域及商業(yè)區(qū)。為滿(mǎn)足工程進(jìn)度,用這種方法修路是最快的,盡管在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)許可證頒發(fā)前是否能修建這些設(shè)施還存在不確定性。

(7)導(dǎo)流圍堰壩及導(dǎo)流洞必須在工程開(kāi)發(fā)許可證頒發(fā)后即開(kāi)始施工,在瓦塔納/魔鬼谷工程主壩施工期間,利用上下游的圍堰壩及導(dǎo)流洞給蘇西特納河分流。

(8)溢洪道的施工應(yīng)安排在導(dǎo)流壩及導(dǎo)流洞施工后進(jìn)行,包括主溢洪道和非常溢洪道的現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、引水渠、控制建筑物、閘門(mén)、疊梁門(mén)、泄槽及挑流鼻坎。

(9)瓦塔納的全高大壩施工要求建成一座270 m高的堆石壩,此前須做好現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備、灌漿并設(shè)置減壓系統(tǒng)。

(10)魔鬼谷主壩建設(shè)要求建成薄混凝土拱壩。前期須做好場(chǎng)地準(zhǔn)備、壩基、拱座及止推底座。鞍形堆石壩施工前要求進(jìn)行灌漿及設(shè)置減壓系統(tǒng)。

(11)發(fā)電廠及傳輸電設(shè)施包括電站進(jìn)水口、引水隧洞/壓力管道、調(diào)壓室、尾水渠、電廠、水輪機(jī)/發(fā)電機(jī)、機(jī)械及電氣系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)站、控制樓及輸電線(xiàn)路。

(12)水庫(kù)蓄水須基于最后的入流水文數(shù)據(jù)及水輪機(jī)的出流數(shù)據(jù)。

(13)在瓦塔納/魔鬼谷方案中,魔鬼谷工程應(yīng)在瓦塔納工程完工后立即開(kāi)工。

首期發(fā)電及全部發(fā)電最后的評(píng)估結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 發(fā)電時(shí)間估計(jì) a

5 經(jīng)濟(jì)分析

對(duì)每一方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析,運(yùn)用上述工作得出的發(fā)電量、成本和時(shí)間表等信息來(lái)確定各方案中單位發(fā)電量(kW?h)的成本。從而從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度來(lái)鑒別首選方案。

作為初步分析,運(yùn)用了下列主要假設(shè)來(lái)對(duì)各方案進(jìn)行比較。

(1)無(wú)通貨膨脹。

(2)無(wú)州政府資本投入的100%融資。

(3)50 a期債券利率為5%。

(4)全部電力用來(lái)出售。

(5)債務(wù)償還能力比率為1.25。

(6)運(yùn)行與維修(0＆M)成本、基建費(fèi)用及工程建設(shè)時(shí)間表估計(jì)見(jiàn)3.3節(jié)。

上述假設(shè)為各方案之間的相對(duì)比較提供了基礎(chǔ)。AEA提出了前4項(xiàng)假設(shè),第5項(xiàng)假設(shè)中的債務(wù)償還能力比率與1980年的研究中采用的比率相同。隨著研究的深入,這些假設(shè)將得到進(jìn)一步改進(jìn)完善,以便于蘇西特納工程各方案能和IRP(資源整合規(guī)劃)的其他發(fā)電方案應(yīng)用同一基準(zhǔn)加以評(píng)價(jià)。

目前金融市場(chǎng)面臨巨大壓力,上述假設(shè)條件下債券有可能難以銷(xiāo)售。然而,可以預(yù)料,當(dāng)工程建設(shè)需要大量資本注入時(shí),債券市場(chǎng)將會(huì)正常發(fā)揮作用。今后的分析應(yīng)當(dāng)考慮潛在的融資機(jī)制,例如那些與碳交易市場(chǎng)或補(bǔ)償投資相關(guān)的融資機(jī)制。

無(wú)州政府資本投入的融資假設(shè)要求建設(shè)融資或過(guò)渡性貸款要在工程完工并開(kāi)始發(fā)電才能得到。假設(shè)過(guò)渡性貸款平攤到每一年并在工程運(yùn)行滿(mǎn)1 a后納入到長(zhǎng)期債務(wù),過(guò)渡性貸款的年利率假定為5%。假定工程運(yùn)營(yíng)滿(mǎn)1 a后開(kāi)始償還債務(wù)。

完全沒(méi)有州政府或其他團(tuán)體資本投入,要實(shí)現(xiàn)AEA提議的100%融資計(jì)劃不太可能。大型水電工程的審批過(guò)程及建設(shè)周期較長(zhǎng),而且即使這些活動(dòng)可以得到建設(shè)融資,在工程完工發(fā)電之前各貸款方極有可能會(huì)至少要求支付利息。由于工程在發(fā)電前缺乏收入來(lái)源,那么州政府或其他機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)利息償還負(fù)責(zé)。若無(wú)阿拉斯加州或聯(lián)邦政府資本投入或撥款,將導(dǎo)致蘇西特納河水電項(xiàng)目發(fā)電成本過(guò)高。政府撥款補(bǔ)貼能在工程還債期間大大降低電力生產(chǎn)成本。

1.25 的債務(wù)償還能力比率(DCR)要求凈營(yíng)運(yùn)收入為每年債務(wù)償還量的1.25倍。1985年蘇西特納河研究報(bào)告中使用了1.25的比率,假設(shè)今后能和債券包銷(xiāo)商就這個(gè)比率進(jìn)行商談。將該DCR產(chǎn)生的剩余收入放入一項(xiàng)儲(chǔ)備基金,該基金因每年獲得利息,和DCR每年貢獻(xiàn)一份盈余收入而增加,直到第X年的儲(chǔ)備基金加上第X+1年的凈收入總金額大到足夠償還所有剩余的債務(wù)為止。因這種儲(chǔ)備基金可縮短償還債務(wù)的時(shí)間周期。

如3.3節(jié)所述,基建費(fèi)用將貫穿工程的整個(gè)壽命期內(nèi),包括后續(xù)完成的建設(shè)工作(諸如更換水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機(jī)重新繞線(xiàn)及FERC重新許可等)。假定這些費(fèi)用由儲(chǔ)備基金支付,并且該基金積累適量的剩余現(xiàn)金足以支付工程第1個(gè)百年中產(chǎn)生的基建費(fèi)用。電子表格模型尋求用最低的發(fā)電成本去充分滿(mǎn)足這些基建費(fèi)用及工程的運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用。可以預(yù)料,依靠工程正確的設(shè)計(jì)及運(yùn)行能確保電力損失最小,即使有損失,那就是在進(jìn)行維修與更換工作。該分析是基于年發(fā)電量不因設(shè)施保養(yǎng)、維修及更換部件而變化的前提下。

據(jù)統(tǒng)計(jì),單獨(dú)的瓦塔納方案單位電力成本平均從償還債券期間的0.24美元/(kW?h)下降到債務(wù)完全還清時(shí)的0.01美元/(kW?h)。下瓦塔納方案還清債務(wù)要先于瓦塔納方案,因而前50 a電力的平均成本相對(duì)要低些。

瓦塔納/魔鬼谷工程方案或瓦塔納/魔鬼谷分期工程方案電力成本在前幾年中要高于其他方案,因?yàn)榕c基建費(fèi)用相比,前幾年中其基建投資要高得多,而發(fā)電量則很有限。由于凈營(yíng)運(yùn)收入必須是年債務(wù)償還量的1.25倍,加上這兩項(xiàng)方案的裝機(jī)容量增長(zhǎng)較慢,因此 DCR增大了這種峰荷電力成本。在1980年的研究中就發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的成本增長(zhǎng)。

瓦塔納/魔鬼谷工程方案或瓦塔納/魔鬼谷分期工程方案實(shí)現(xiàn)全部裝機(jī)容量時(shí),其電力成本大約為0.15～0.16美元/(kW?h),比單獨(dú)的瓦塔納方案明顯要低。然而,對(duì)于瓦塔納/魔鬼谷分期工程方案來(lái)說(shuō),在運(yùn)行的前幾年中顯著過(guò)高的電力成本導(dǎo)致在前50 a中平均電力成本大約為0.18美元/(kW?h)。瓦塔納/魔鬼谷方案前50 a的平均電力成本約為0.14美元/(kW?h)。當(dāng)債務(wù)償清后,這兩個(gè)多重壩方案的電力成本都會(huì)跌至略高于0.01美元/(kW?h)。

魔鬼谷方案的電力成本(0.13美元/kW?h)在前50 a略低于瓦塔納/魔鬼谷方案,而在債務(wù)償清后會(huì)略高。如前文所述,魔鬼谷方案雖然電力成本較其他方案低,但其冬季的發(fā)電能力有限。

基于工程前50 a平均電力成本與后50 a平均成本之比較(見(jiàn)表4),瓦塔納/魔鬼谷方案或魔鬼谷方案要優(yōu)于其他方案,瓦塔納/魔鬼谷方案在債務(wù)償清后電力成本要略低些。若以冬季電力作為該工程的一個(gè)目標(biāo),則瓦塔納/魔鬼谷方案比其他方案更為可取。前50 a的平均電力成本是從發(fā)電后第1 a至第50 a平均計(jì)算得出的。其中包含債務(wù)償清后成本非常低的幾年在內(nèi)。

表4 平均單位電力成本美元/(kW?h)(2008年價(jià)格)

進(jìn)行了靈敏度分析以評(píng)價(jià)利率的變化對(duì)電力成本的影響。表5顯示了各方案在第1個(gè)50 a的平均單位電力成本。依據(jù)各個(gè)方案的情況,當(dāng)利率從5%降到3.5%時(shí),單位電力成本會(huì)減少3～5美分。然而,當(dāng)利率上升到6.5%時(shí),則會(huì)導(dǎo)致單位電力成本增加6～9美分。

表5 利率變動(dòng)時(shí)平均單位成本美元/(kW?h)(2008年價(jià)格)

根據(jù)分析,在5個(gè)比選方案中,魔鬼谷方案的債務(wù)結(jié)構(gòu)最低,其次是下瓦塔納方案,然后是瓦塔納方案。瓦塔納/魔鬼谷方案的總債務(wù)結(jié)構(gòu)比魔鬼谷/瓦塔納分期方案低,因?yàn)槠浣ㄔO(shè)周期短且總基建投資較低。

6 管理與環(huán)境問(wèn)題

1986年蘇西特納河項(xiàng)目中斷后創(chuàng)建了一個(gè)有3573個(gè)文件的數(shù)據(jù)庫(kù)。2008年9月將87個(gè)最相關(guān)的文件進(jìn)行了掃描,形成高動(dòng)態(tài)成像文件(HDR),再對(duì)其中的18個(gè)文件進(jìn)行總結(jié)。另對(duì)其中7個(gè)最具針對(duì)性的文件進(jìn)行了綜合。由于并非對(duì)所有的文件都加以總結(jié),因而有些相關(guān)信息很可能被忽視了,但大多數(shù)信息還是包括在該綜合文件中。

這些文件包含關(guān)于建議項(xiàng)目潛在影響及減輕這些影響的應(yīng)對(duì)措施方面的信息,特別是涉及到項(xiàng)目所在區(qū)域的漁業(yè)資源、植物資源、野生生物資源和文化資源。這些文件將蘇西特納河流域劃分為4個(gè)地理區(qū)域,即蓄水區(qū)域、蘇西特納河中游區(qū)域、蘇西特納河中下游區(qū)域,以及交通道路及輸電線(xiàn)路區(qū)域。

對(duì)每個(gè)地理區(qū)域中每項(xiàng)分類(lèi)的潛在影響及緩解措施盡可能多地加以分析討論。值得注意的是并不是所有地理區(qū)域中的每個(gè)類(lèi)別都將受到影響。減輕影響的應(yīng)對(duì)措施分為以下幾類(lèi):回避措施、使影響最小的措施、糾正措施、減小措施及補(bǔ)償措施?；乇艽胧┯肋h(yuǎn)都是首選措施,盡管有時(shí)無(wú)法避免。對(duì)許多不利影響來(lái)說(shuō),補(bǔ)償措施為唯一選擇方案。

6.1 漁業(yè)資源

漁業(yè)資源受項(xiàng)目的潛在影響最大。在蓄水區(qū)域,132km長(zhǎng)的河流水生物棲息地將變?yōu)樗畮?kù)。大約20000尾體長(zhǎng)超過(guò)20 cm的北極河鱒因水庫(kù)形成而有可能遷移。

大多數(shù)潛在影響會(huì)發(fā)生在蘇西特納河中游區(qū)域。水質(zhì)、水溫、懸浮泥沙、水庫(kù)水位消落及波動(dòng)、蓄水區(qū)淹沒(méi)、流態(tài)及魚(yú)類(lèi)生境等方面的變化都存在潛在的影響。對(duì)魚(yú)類(lèi)種群將產(chǎn)生有利與不利兩方面的影響。例如,冬季水溫上升將擴(kuò)大過(guò)冬生境從而使大魚(yú)得以生存。但春季水溫較冷則會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)緩慢。

可以通過(guò)土地征用補(bǔ)償、生境改善及水庫(kù)蓄水調(diào)節(jié)等措施來(lái)減輕這些不利影響。

6.2 植 物

整個(gè)工程區(qū)有295種維管植物、11種地衣植物及7種苔癬植物。下瓦塔納工程會(huì)將6475 hm2的植被永久淹沒(méi),魔鬼谷工程會(huì)淹掉2428 hm2的植被,而瓦塔納工程還將永久性淹沒(méi)另外的6475 hm2的植被?？傆?jì)15378 hm2的植被將永久消失。淹沒(méi)的大部分植被為云杉林。另外修公路也得清除338 hm2的植被,還有輸電線(xiàn)路地帶的總面積為4452 hm2的植被,其中,只有可以忽略的一部分植被會(huì)因間隔性地設(shè)置控制站、繼電建筑物及輸電線(xiàn)塔而被完全清除。

工程對(duì)水庫(kù)下游的植物影響有限,由于其生態(tài)環(huán)境更為穩(wěn)定,僅限于植被發(fā)生變化。由于可對(duì)流量進(jìn)行調(diào)節(jié),再不會(huì)出現(xiàn)使河岸植被破壞嚴(yán)重的大洪水淹沒(méi)事件,相反地,會(huì)產(chǎn)生連綿不絕的河堤植被及新的洪泛平原植物。冬季河水溫度上升會(huì)減輕對(duì)河堤的冰沖刷,其作用與減小洪水淹沒(méi)產(chǎn)生的作用類(lèi)似。

對(duì)永久移除的植被進(jìn)行補(bǔ)償有利于降低對(duì)植物資源的影響。

6.3 野生動(dòng)物

蘇西特納河流域有135種鳥(niǎo)類(lèi),16種小型哺乳動(dòng)物和18種大型哺乳及皮毛動(dòng)物。對(duì)陸地脊椎動(dòng)物將會(huì)有5類(lèi)潛在影響。

(1)永久棲息地喪失,包括棲息地被淹及被礫石墊層或通道覆蓋。

(2)由開(kāi)墾和重新植被區(qū)(諸如取土、修建臨時(shí)道路、輸電線(xiàn)路走廊地帶等)造成的,以及由氣候及水文條件變化導(dǎo)致的棲息地暫時(shí)喪失或改變。

(3)柵欄、障礙物以及對(duì)動(dòng)物活動(dòng)有危害的裝置。

(4)工程建設(shè)與運(yùn)行中產(chǎn)生的干擾。

(5)與工程建設(shè)和運(yùn)行無(wú)直接關(guān)系的人員來(lái)往日益增多造成的影響。

由于大多野生動(dòng)物將失去永久性生境,減輕不利影響多半要涉及補(bǔ)償。

6.4 文化資源

建議的工程區(qū)內(nèi)有297個(gè)歷史遺址及史前考古遺址。另已存檔備案的遺址有22個(gè)。水庫(kù)周?chē)?52 m范圍內(nèi)的遺址有可能受到因河岸侵蝕而坍塌帶來(lái)的間接影響。進(jìn)入遺址人口增多而帶來(lái)的破壞行為也可能產(chǎn)生間接影響。該項(xiàng)目有可能威脅到140處遺址。沒(méi)有一個(gè)會(huì)出現(xiàn)在建議的公路及輸電線(xiàn)路地帶,大多數(shù)是較小的史前遺址。

通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)減低失去文化資源的影響。有些遺址將予以保存?？晒┛紤]的選擇措施有修建保護(hù)性隔離墻以使遺址受到的侵蝕減到最小,對(duì)遺址有控制地埋藏,或加設(shè)柵欄以限制接近。

6.5 二氧化碳排放

根據(jù)聯(lián)合國(guó)對(duì)淡水水庫(kù)碳排放工作小組的意見(jiàn),北方氣候條件下水庫(kù)碳排放最壞的情況為每年6.7 g/m2。對(duì)于瓦塔納/魔鬼谷方案來(lái)說(shuō)相當(dāng)于碳排放量達(dá)到46.5萬(wàn)t或每小時(shí)0.065 t/(MW?h)。據(jù)美國(guó)能源部報(bào)道,阿拉斯加州發(fā)電平均碳排放量為0.626 t/(MW?h)。蘇西特納河水電工程每年有可能減少多達(dá)400萬(wàn)t的碳排放。

7 結(jié) 語(yǔ)

表6顯示了每個(gè)方案的各項(xiàng)指標(biāo)估計(jì)。包括裝機(jī)容量、建設(shè)成本、發(fā)電量、工程建設(shè)時(shí)間表及單位發(fā)電量成本。盡管本文初步審查報(bào)告中沒(méi)有明顯的致命缺陷,但涉及環(huán)境與管理方面的問(wèn)題很重要,尚需綜合調(diào)查分析。該報(bào)告所有內(nèi)容屬于初步估計(jì),更加詳細(xì)的工程、環(huán)境和管理方面的研究尚懸而未決。

水力發(fā)電可以獲取許多經(jīng)濟(jì)及環(huán)境方面的利益,并具有長(zhǎng)期電價(jià)穩(wěn)定性。由于給水輪機(jī)提供動(dòng)力的水實(shí)質(zhì)上是免費(fèi)的,水電的單位成本僅涉及大壩及電廠設(shè)施的建設(shè)及維護(hù)成本。正如近來(lái)所見(jiàn)到的情況一樣,化石燃料價(jià)格隨時(shí)間顯著波動(dòng),而一旦償還水電站初期投資,水電的成本就會(huì)下降,并在工程的使用壽命期內(nèi)保持低廉而穩(wěn)定。因此,水力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)要顯著低于火力發(fā)電。此外,水電站壽命期內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳比火力發(fā)電站也低幾個(gè)量級(jí)。

表6 各個(gè)方案的綜合指標(biāo)估計(jì)