Изминаха 111 години, откакто Китай започна строителството на водноелектрическа централа Шилунба, първата водноелектрическа централа през 1910 г. През тези повече от 100 години китайската водоснабдителна и електроенергийна промишленост постигна забележителни успехи - от инсталирания капацитет на водноелектрическата централа Шилунба от само 480 kW до 370 милиона kW, което я нарежда на първо място в света. Ние сме във въгледобивната промишленост и ще чуем някои новини за водноелектрическата енергия, но не знаем много за водноелектрическата индустрия.
Днес нека накратко разгледаме принципите и характеристиките на водноелектрическата енергия, както и текущото състояние и тенденциите на развитие на водноелектрическата енергия в Китай.
01 принцип на производство на енергия от водноелектрическа енергия
Всъщност, водноелектрическата енергия е процес на преобразуване на потенциалната енергия на водата в механична енергия, а след това от механична енергия в електрическа енергия. Най-общо казано, тя представлява използване на течащата речна вода за завъртане на двигателя за производство на енергия, а енергията, съдържаща се в реката или част от нейния басейн, зависи от обема на водата и пада.
Водният обем на реката не се контролира от юридическо лице и спадът е допустим. Следователно, при изграждането на водноелектрически централи може да се избере изграждането на язовири и отклонение, за да се концентрира спадът, с цел да се подобри коефициентът на използване на водните ресурси.
Изграждането на язовир е изграждането на язовирна стена в участък с голям пад, установяването на резервоар за съхранение на вода и повишаване на нивото на водата, като например водноелектрическата централа „Трите клисури“; отклоняването се отнася до отклоняването на вода от резервоара нагоре по течението към резервоара надолу по течението през отклонителния канал, като например водноелектрическата централа „Дзинпин II“.
02 характеристики на водноелектрическата енергия
Предимствата на водноелектрическата енергия включват главно опазване и регенерация на околната среда, висока ефективност и гъвкавост, ниски разходи за поддръжка и т.н.
Опазването на околната среда и възобновяемите източници на енергия трябва да бъдат най-голямото предимство на водноелектрическата енергия. Водноелектрическата енергия използва само енергията във водата, не я консумира и не причинява замърсяване.
Воднотурбинният генератор, основното енергийно оборудване за производство на водноелектрическа енергия, е не само ефективен, но и гъвкав за стартиране и работа. Той може бързо да стартира работа от статично състояние за няколко минути и да завърши задачата за увеличаване и намаляване на натоварването за няколко секунди. Водната енергия може да се използва за изпълнение на задачите за намаляване на пиковите натоварвания, честотна модулация, резервно натоварване и аварийна резервно захранване на енергийната система.
Производството на водноелектрическа енергия не консумира гориво, не изисква голям брой хора и съоръжения, инвестирани в добив и транспорт на гориво, има просто оборудване, малко оператори, по-малко спомагателна енергия, дълъг експлоатационен живот на оборудването и ниски разходи за експлоатация и поддръжка, така че разходите за производство на електроенергия от водноелектрическата централа са ниски, само 1/5-1/8 от тези на топлоелектрическата централа, а коефициентът на използване на енергията на водноелектрическата централа е висок, достигайки до над 85%. Термичната ефективност на въглищните електроцентрали е само около 40%.
Недостатъците на водноелектрическата енергия включват главно голямо влияние на климата, ограничения от географски условия, големи инвестиции в ранен етап и увреждане на екологичната среда.
Хидроенергията е силно повлияна от валежите. Важен референтен фактор за снабдяването с въглища за топлоелектрическите централи е дали е в сух или влажен сезон. Производството на хидроенергия е стабилно в зависимост от годината и провинцията, но зависи от „деня“, когато е детайлизирано до месец, тримесечие и регион. То не може да осигури стабилна и надеждна мощност като топлоенергията.
Има големи разлики между Юга и Севера по отношение на влажния и сухия сезон. Според статистиката за производството на водноелектрическа енергия през всеки месец от 2013 до 2021 г. обаче, като цяло влажният сезон в Китай е от юни до октомври, а сухият сезон - от декември до февруари. Разликата в производството на електроенергия между двете може да бъде повече от два пъти. В същото време можем да видим, че на фона на нарастващия инсталиран капацитет, производството на електроенергия от януари до март тази година е значително по-ниско от това в предишни години, а производството на електроенергия през март е дори еквивалентно на това през 2015 г. Това е достатъчно, за да видим „нестабилността“ на водноелектрическата енергия.
Производство на водноелектрическа енергия за всеки месец от 2013 до 2021 г. (100 милиона kWh)
Ограничено от обективни условия. Водноелектрическите централи не могат да се строят там, където има вода. Геология, пад, скорост на течението, преместване на жителите и дори административно деление ограничават изграждането на водноелектрическа централа. Например, проектът за опазване на водните ресурси в дефилето Хейшан, споменат на Националния народен конгрес през 1956 г., не е приет поради лоша координация на интересите между Гансу и Нинся. До тази година той се появява отново в предложението на двете сесии. Кога може да започне строителството, все още не е известно.
Необходимите инвестиции за водноелектрическа енергия са големи. Земно-камените и бетонните работи за изграждането на водноелектрически централи са огромни и трябва да се платят огромни разходи за преселване; Освен това, ранните инвестиции се отразяват не само в капитала, но и във времето. Поради необходимостта от преселване и координация на различните отдели, цикълът на изграждане на много водноелектрически централи ще се забави значително от планираното.
Вземайки за пример строящата се водноелектрическа централа Байхетан, проектът е иницииран през 1958 г. и е включен в „третия петгодишен план“ през 1965 г. След няколко неуспеха обаче, той официално стартира едва през август 2011 г. Досега водноелектрическата централа Байхетан не е завършена. С изключение на предварителното планиране, действителният цикъл на строителство ще отнеме поне 10 години.
Големите водоеми причиняват мащабни наводнения в горното течение на язовира, понякога увреждайки низини, речни долини, гори и пасища. Същевременно това ще засегне и водната екосистема около електроцентралата. Оказва голямо въздействие върху рибите, водоплаващите птици и други животни.
03 текущо състояние на развитието на водноелектрическата енергия в Китай
През последните години производството на водноелектрическа енергия поддържа растеж, но темпът на растеж през последните пет години е нисък
През 2020 г. капацитетът за производство на водноелектрическа енергия ще бъде 1355,21 милиарда киловатчаса, с годишно увеличение от 3,9%. Въпреки това, през 13-ия петгодишен план, вятърната енергия и оптоелектрониката се развиха бързо, надхвърляйки планираните цели, докато водноелектрическата енергия изпълни само около половината от планираните цели. През последните 20 години делът на водноелектрическата енергия в общото производство на електроенергия е относително стабилен, поддържайки се на ниво 14% – 19%.
От темпа на растеж на производството на електроенергия в Китай може да се види, че темпът на растеж на водноелектрическата енергия се е забавил през последните пет години, като основно се е задържал на около 5%.
Мисля, че причините за забавянето са, от една страна, спирането на малките водноелектрически централи, което е ясно посочено в 13-ия петгодишен план за защита и възстановяване на екологичната среда. Само в провинция Съчуан има 4705 малки водноелектрически централи, които трябва да бъдат ремонтирани и изведени от експлоатация;
От друга страна, Китай не разполага с достатъчно ресурси за развитие на големи водноелектрически централи. Китай е построил много водноелектрически централи, като например Трите клисури, Геджоуба, Удонгде, Сяндзяба и Байхетан. Ресурсите за реконструкция на големи водноелектрически централи може би ще бъдат само в „големия завой“ на река Ярлунг Зангбо. Въпреки това, тъй като регионът е свързан с геоложка структура, екологичен контрол на природните резервати и отношения със съседните страни, досега е било трудно да се реши този проблем.
Същевременно от темпа на растеж на производството на електроенергия през последните 20 години може да се види, че темпът на растеж на топлинната енергия е основно синхронизиран с темпа на растеж на общото производство на електроенергия, докато темпът на растеж на водноелектрическата енергия е без значение за темпа на растеж на общото производство на електроенергия, показвайки състояние на „нарастване през година“. Въпреки че има причини за високия дял на топлинната енергия, това до известна степен отразява и нестабилността на водноелектрическата енергия.
Ръст на производството на електроенергия
По отношение на дела на производството на електроенергия, можем да видим също, че въпреки бързото развитие на водноелектрическата индустрия през последните 20 години и производството на водноелектрическа енергия през 2020 г. е пет пъти по-голямо от това през 2001 г., делът в общото производство на електроенергия не се е променил съществено.
В процеса на намаляване на дела на топлинната енергия, водноелектрическата енергия не е играла голяма роля. Въпреки че се развива бързо, тя може да запази дела си в общото производство на електроенергия само на фона на голямото увеличение на националното производство на електроенергия. Намаляването на дела на топлинната енергия се дължи главно на други чисти енергийни източници, като вятърна енергия, фотоволтаици, природен газ, ядрена енергия и др.
Прекомерна концентрация на водноелектрически ресурси
Общото производство на водноелектрическа енергия в провинциите Съчуан и Юнан представлява близо половината от националното производство на водноелектрическа енергия и произтичащият от това проблем е, че районите, богати на водноелектрически ресурси, може да не са в състояние да абсорбират местното производство на водноелектрическа енергия, което води до загуба на енергия. Две трети от отпадъчните води и електроенергията в големите речни басейни в Китай идват от провинция Съчуан, до 20,2 милиарда киловатчаса, а повече от половината от отпадъчната електроенергия в провинция Съчуан идва от главния поток на река Даду.
В световен мащаб, водноелектрическата енергия на Китай се развива бързо през последните 10 години. Китай е почти двигател на растежа на световната водноелектрическа енергия. Близо 80% от растежа на световното потребление на водноелектрическа енергия идва от Китай, а потреблението на водноелектрическа енергия в Китай представлява повече от 30% от световното потребление на водноелектрическа енергия.
Въпреки това, делът на такова огромно потребление на водноелектрическа енергия в общото потребление на първична енергия в Китай е само малко по-висок от средния за света, по-малко от 8% през 2019 г. Дори ако не се сравнява с развити страни като Канада и Норвегия, делът на потреблението на водноелектрическа енергия е далеч по-нисък от този на Бразилия, развиваща се страна. Китай разполага с 680 милиона киловата водноелектрически ресурси, което го нарежда на първо място в света. До 2020 г. инсталираният капацитет на водноелектрическа енергия ще бъде 370 милиона киловата. От тази гледна точка, китайската водноелектрическа индустрия все още има голям потенциал за развитие.
04 бъдеща тенденция на развитие на водноелектрическата енергия в Китай
Водноелектрическата енергия ще ускори растежа си през следващите няколко години и ще продължи да се увеличава като дял от общото производство на електроенергия.
От една страна, през периода на 14-ия петгодишен план, в Китай могат да бъдат пуснати в експлоатация над 50 милиона киловата водноелектрическа енергия, включително водноелектрическите централи Удонгде и Байхетан от групата „Трите клисури“ и водноелектрическата централа в средното течение на река Ялун. Освен това, проектът за развитие на водноелектрическа енергия в долното течение на река Ярлунг Зангбо е включен в 14-ия петгодишен план, със 70 милиона киловата технически използваеми ресурси, което се равнява на повече от три водноелектрически централи в „Трите клисури“. Това означава, че водноелектрическата енергия ще доведе до ново голямо развитие;
От друга страна, намаляването на мащаба на топлинната енергия е очевидно предвидимо. Независимо дали от гледна точка на опазването на околната среда, енергийната сигурност и технологичното развитие, топлинната енергия ще продължи да намалява значението си в енергийната област.
През следващите няколко години скоростта на развитие на водноелектрическата енергия все още не може да се сравни с тази на новите енергийни източници. Дори по отношение на дела на общото производство на електроенергия, тя може да се класира сред по-късно развиващите се нови енергийни източници. Ако времето се удължи, може да се каже, че ще бъде изпреварена от новите енергийни източници.
Лиу Шию, директор на отдела за планиране на Института за общо планиране на електроенергията, прогнозира, че през 14-ия петгодишен план инсталираният капацитет на новата енергия в Китай ще надхвърли 800 милиона киловатчаса, което представлява 29%; годишното производство на електроенергия ще достигне 1,5 трилиона киловатчаса, надминавайки водноелектрическата енергия.
Време на публикуване: 14 януари 2022 г.
