Повышение устойчивости гидроэнергетического сектора Таджикистана к изменениям климата Роб Уилби Университет Лафборо Майкл Фридхоф «SKM» Риченда Коннел. - презентация

1 Повышение устойчивости гидроэнергетического сектора Таджикистана к изменениям климата Роб Уилби Университет Лафборо Майкл Фридхоф «SKM» Риченда Коннел и Бен Рабб «Acclimatise» Насредин Миникулов, Анвар Хомидов, Музаффар Шодманов «Таджикгидромет» Надежда Леонидова «Лоиха-Гидроэнерго» Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Кайраккумская ГЭС и водосброс, вид снизу

2 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Общие цели этапа I ППУИК (A4) Кайраккумское водохранилище, 2012 год Две главные цели: 1.подготовить анализ климатической уязвимости гидроэнергетического сектора Таджикистана; 2. вынести рекомендации в отношении того, как можно применять результаты этого анализа при планировании инвестиций, включая использование ресурсов этапа II ППУИК, для содействия осуществлению конкретных адаптационных мероприятий, ведущих к повышению устойчивости гидроэнергетического сектора к изменению климата.

3 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Общий вид - Кайраккум

4 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Общий вид – Нурек

5 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Основные задачи этапа I ППУИК (A4) Шесть мероприятий: 1. Сбор и анализ гидроклиматических тенденций в прошлые годы 2. Подготовка синтеза региональных сценариев изменения климата 3. Разработка гидрологических моделей для оценки последствий 4. Анализ климата параллельно с другими опасными природными явлениями 5. Оценка возможных сценариев для гидроэнергетики 6. Выбор вариантов повышения устойчивости к изменениям климата

6 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Рамки анализа Сценарии изменения климата Гидрологические модели РЕГМВБСТВ Регулирование речного стока выше по течению Факторы, влияющие на месячный/годовой сток Месячное/годовое испарение Анализ опасных явлений Безопасность водохранилища Водный баланс водохранилища Модель выработки электроэн ергии Сценарии восстановления и модернизации Сценарий регулирования водосброса Отложение наносов

7 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Мероприятие 1 – Сбор данных и анализ тенденций

8 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Примеры источников данных

9 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Выявленная на основе данных наблюдений динамика среднегодовой температуры [T], осадков [P] и стоков [Q] для Кайраккума (верхний ряд) и Нурека (средний ряд) по сравнению со средними значениями 1961 – 1990 годов. Красной пунктирной линией для Худжанда отмечен ретроспективный прогноз Миссии спутникового измерения количества осадков в тропиках (TRMM) среднего количества осадков в верховьях бассейна Сырдарьи. Местные гидроклиматические тенденции

10 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Кривые продолжительности существования снежного покрова (КПС) для верховья бассейна Вахша в 2010 году Снежный покров

11 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Мероприятие 2 – Сценарии изменения климата Изменение температуры и количества осадков по всей Азии согласно имитационным моделям MMD – A1B. Источник : Christensen et al. (2007).

12 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Региональные сценарии изменения климата

13 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Ориентировочные сценарии изменения климата Ориентировочный сценарий 2050-е гг.2080-е гг. ΔTΔPΔTΔP «Жаркий- сухой» Показатель(и), характеризующий(е) наиболее жаркий климат и наиболее быстрое потепление +4°C -10% +6°C -15% Средний Среднее для ансамбля изменение количества осадков и уровня температуры +3°C +5% +4°C +5% «Теплый- влажный» Показатель(и), характеризующий(е) наиболее влажный климат и наименее быстрый процесс потепления +1,5°C+20%+2°C+30%

14 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Распределение кумулятивной вероятности увеличения годовой PE (изменения по сравнению с базовым уровнем 1961 – 1990 гг., в %), спрогнозированные с использованием ансамблей, включающих метод оценки PE, сценарий выбросов и результаты МОЦ (для ближайших к Кайраккумскому водохранилищу координатных точек). Сценарии испарения

15 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Изменения среднегодовой температуры и количества осадков в Худжанде при использовании различных сценариев выбросов парниковых газов к 2080-м годам Неопределенность климатической модели и даунскейлинг

16 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Зафиксированные в ходе наблюдений (черная) и рассчитанные методом даунскейлинга (красная) среднегодовые значения температуры в Худжанде Зафиксированные в ходе наблюдений (черная) и рассчитанные методом даунскейлинга (серая) среднесуточные значения температуры в Ляхше в 1993 году Применение даунскейлинга

17 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Мероприятие 3 – Гидрологическое моделирование

18 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Данные гидрологического моделирования и анализа чувствительности к изменению климата Показатель (единица)Кайраккум ( годы)Нурек ( годы) Годовая сумма осадков (мм) Худжандская метеостанция Нарынская метеостанция Подготовленные TRMM оценки для бассейна Сыр- Дарьи Ляхшская метеостанция Подготовленные TRMM оценки для верховий Вахшского бассейна Среднемесячная температура (°C) Нарынская метеостанция Данные по Нарыну, экстраполированные с использованием данных о среднегодовой температуре в Алматы (1881 – 2009 годы) Ляхшская метеостанция Совокупная ежемесячная испаряемость (мм) Рассчитана с использованием данных о суточных и среднемесячных температурах по формулам Блэйни- Кридла, Хеймона и Тонтуэйта (см. приложение 2) Годовой сток (м 3 /с) Измерительная станция в Акжаре Нерегулируемый сток Нарына в Токтогульское водохранилище Измерительная станция в Дарбанде Ирригационные потоки (м 3 /с)Крупные ирригационные каналы (см.: Petrov and Navruzov) Площадь снежного покрова (в %)16-17 спутниковых снимков NOAA, обработанные с использованием ERDAS IMAGINE

19 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Оценочные значения PE за 1961 – 1990 гг. рассчитаны методами Торнтуэйта, Блэйни- Кридла и Хеймона с учетом фактических значений температуры. Приводятся также оценки PE, рассчитанные на основе баланса масс по Кайраккумскому водохранилищу Моделирование испаряемости

20 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Фактический (серая линия) и моделированный по РЕГ (черная линия) годовой сток в Акжаре в 1955 – 2010 годах. График также показывает прогнозируемый сток в 2050-х годах, рассчитанный с использованием трех сценариев изменения климата (цветные линии) 1. Регрессионная модель

21 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) 2. Модель водного баланса Q = (A.P.k) + (G.ΔT) – (A.E) ± S ± D Q – величина стока (км 3 ), A – площадь бассейна (км 2 ), P – годовая сумма осадков (км), k – поправочный коэффициент, G – общий сток, образующийся в результате таяния снега и ледника, за год при изменении температуры на ΔT (км 3 /в год/°C), E – суммарное годовое испарение (км), S – изменение запасов воды выше по течению (км 3 ), D – забор воды для орошения и сброс в реку сточных вод (км 3 ). Сток Сыр-Дарьи в Акжаре Сток Вахша в Дарбанде

22 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) 3. Модель стока талых вод (СТВ) Q n+1 = [C Sn · α n (T n + ΔT n ) S n + C R · P n ] A · v (1 – k n-1 ) + [Q n · r n+1 ] Сводный график среднесуточного стока в Дарбанде в 2001 – 2010 годах на основе фактических данных и СТВ

23 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Мероприятие 4 – Анализ опасных природных явлений Номер Дата ВидОписание 1929/2/96НАПовышение уровня воды в реке Сыр-Дарья, уничтожен понтонный мост 3616/4/96НА Затоплено 100 домов, 3 дома полностью уничтожены, смыто 35 км крупной автомагистрали, 12 арочных мостов, 25 км местных дорог, 3,6 км линии электропередач, 25 км берегоукрепительных сооружений, 25 км водосборных каналов, 5 км обводнительного канала, (данных нет), 23 оросительных колодца и трансформаторная подстанция, снесено 15 водяных мельниц, нанесен ущерб посевам на площади более 100 га, фруктовым садам и виноградникам на площади около 100 га, овощам на площади 12 га, продовольственным культурам на площади 12 га. 9326/2/97НА 953/3/97ВЕ 11225/4/97ОС 11911/5/97ОСУничтожено 4 км дороги 13026/5/97НА Смыто 200 га посевов зерновых культур, 52 многоквартирных дома, в семи местах прорван 8-километровый канал, затоплено 110 т сенажа 13126/5/97ОС 13811/6/97ОС 15619/7/97ОПУничтожен мост возле санатория Зумрад /7/97ОСУничтожены мост, 500 м дороги, защитные сооружения по берегам рек, 400 м линии электропередач /2/98ОССмыта плотина, затоплены сельскохозяйственные угодья 19628/2/98ВЕНанесен ущерб домашним хозяйствам и личному имуществу Источник: Информационно-аналитический центр (ИАЦ) Таджикистана. Зарегистрированные события вблизи Кайраккума в 1992 – 1998 годах.

24 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Данные ИАЦ о периодичности стихийных бедствий в 1992–1998 годах (в виде процентной доли от их соответствующего общего числа). Стихийные бедствия, 1992–1998 годы

25 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Возможность (определенного) прогнозирования бедствий Наложение сообщений об оползнях и паводках с 5 по 11 мая 2011 года на данные TRMM о дождевых осадках

26 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Мероприятие 5 – Гидроэнергетические сценарии Кайраккумская плотина и здание ГЭС – общий план

27 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Изменение батиметрических показателей Были рассчитаны кривые зависимости уровня воды от накопленного объема за 1965, 1975 и 2009 годы. Кроме того, имеется первоначальная кривая зависимости уровня воды от накопленного объема за 1957 год.

28 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Фактические данные и рассчитанные с использованием СТВ оценки суточного расхода при существующих и изменившихся климатических условиях (сценарии «жаркий-сухой», средний и «теплый-влажный») для 2050-х годов. Calibration based on 7 snow cover images Сценарии стока – сток для реки Нарын выше по течению от Токтогульского водохранилища

29 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Фактические данные и рассчитанные с использованием СТВ оценки суточного расхода при существующих и изменившихся климатических условиях (сценарии «жаркий-сухой», средний и «теплый-влажный») для 2050-х годов. Calibration based on 15 snow cover images Сценарии стока – сток для реки Нарын выше по течению от Токтогульского водохранилища

30 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Сценарии Кайраккум на Сырдарье (сток в Акжаре) Нурек на Вахшском каскаде (сток в Дарбанде) 2050-е гг.ΔTΔP СТВ* (18%) РЕГ (13%) МВБ (23%) СТВ** (16%) СТВ* (16%) РЕГ (10%) МВБ (33%) «Жаркий- сухой» +4°C -10% Средний +3°C +5% «Теплый- влажный» +1,5°C +20% е гг.ΔTΔPСТВРЕГМВБСТВ*СТВ**РЕГМВБ «Жаркий- сухой» +6 °C -15% Средний +4 °C +5% «Теплый- влажный» +2 °C+30% Резюме сценариев изменения стока * Параметры СТВ сдвинуты на 15 дней на каждый градус потепления; ** Фиксированные параметры, используемые в СТВ (подробнее см. в приложении 1).

31 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Сырдарья – среднемесячный расход (м 3 /с) в Акжаре Режим регулируемого притока

32 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Режим регулирования стока Средний уровень воды в Кайраккумском водохранилище (м) в начале каждого месяца

33 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Ежемесячная выработка электроэнергии – калиброванная модель Фактические и рассчитанные с помощью модели данные о ежемесячной выработке электроэнергии на Кайраккумской ГЭС при условии расчетной эффективности в 88%

34 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Сценарий изменения обеспеченной мощности электростанций

35 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Варианты мер адаптации (Кайраккум) a) Изменение режима регулирования водостока Повысить максимальный уровень воды на 0,85 м для увеличения объема воды в водохранилище (при условии сглаживания пиковых значений паводков Токтогульским и Андижанским водохранилищами) Изменить режим регулирования водосброса для максимального увеличения напора и сведения к минимуму водослива b) Структурные/физические изменения Довести мощность ГЭС до 147 МВт путем модернизации генераторов и системы контроля c) Комбинированный подход Повысить нормальный подпорный уровень на 0,5 м и довести мощность ГЭС до 147 МВт d) Прочие меры Повысить высоту плотины Обеспечить комплексное и согласованное управление работой плотин, расположенных выше по течению Установить дополнительный генератор

36 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) Результаты реализации различных мер адаптации – при повышении влажности в будущем Годовая выработка электроэнергии при использовании различных стратегий в случае реализации сценария «РЕГ средний» (увеличение стока на 21%)

37 PPCR Workshop on Climate Resilience and the Energy Sector 6-7 March 2012, Barki Tojik, Dushanbe, Tajikistan 6 Рекомендации в отношении повышения устойчивости

38 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) 1) Проведение дальнейшей аналитической работы и мониторинга 1.Укреплять сеть гидрометрических станций 2.Увеличить период измерения снежного покрова 3.Использовать полученные путем измерения данные о водосливе и стоке через турбины для совершенствования модели водного баланса 4.Провести оцифровку гидрометеорологических записей, которые до сих пор существуют в бумажной форме, и удостовериться в их качестве 5.Разработать надежные протоколы оценки маловероятных событий, угрожающих безопасности плотин, в меняющихся условиях 6.Осуществить географическую привязку данных об опасных явлениях для прогнозирования изменения климата 7.Проанализировать целесообразность сезонного прогнозирования для регулирования уровня воды в водохранилищах

39 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) 2) Подготовка кадров и взаимодействие 1.Укреплять национальный потенциал в области оценки климатических рисков посредством развития партнерских отношений, совместной работы и организации обменов 2.Укреплять возможности управления данными и ведения архивов 3.Наращивать взаимодействие с международными партнерами из числа научных исследований, инженеров и учебных заведений 4.Направлять результаты исследований в рамках ППУИК в международные научные журналы для их изучения другими учеными 5.Проводить технические семинары по вопросам диагностики климата, оценки климатических рисков и сезонного прогнозирования

40 Семинар ППУИК по вопросам устойчивости энергетического сектора к изменениям климата 6 – 7 марта 2012 года, «Барки Точик», Душанбе (Таджикистан) 3) Инвестиции в гидроэнергетические сооружения Возможные меры на Кайраккумской ГЭС a) Использовать часть резервного объема для приема избыточного притока воды в целях увеличения объема воды в водохранилище b) Изменить режим регулирования водосброса, с тем чтобы максимально увеличить напор и свести к минимуму водослив c) Повысить мощность ГЭС в ходе запланированной модернизации d) Комбинированный подход e) Принять меры по регулированию содержания наносов Возможные меры для Вахшского каскада (данные отсутствуют) a) Строительство Рогунской ГЭС и обусловленное этим изменение режима регулирования водосброса для Нурека b) Повышение мощности Нурекской ГЭС c) Меры на случай чрезвычайных ситуаций в случае поступления обоснованных предупреждений об оползнях, вызванных дождями