۱۱۱ سال از زمانی که چین ساخت نیروگاه برق آبی شیلونگبا، اولین نیروگاه برق آبی در سال ۱۹۱۰، را آغاز کرد، میگذرد. در این بیش از ۱۰۰ سال، صنعت آب و برق چین دستاوردهای چشمگیری داشته است، از ظرفیت نصب شده نیروگاه برق آبی شیلونگبا که تنها ۴۸۰ کیلووات بود تا ۳۷۰ میلیون کیلووات که رتبه اول را در جهان دارد. ما در صنعت زغال سنگ هستیم و اخباری در مورد برق آبی خواهیم شنید، اما اطلاعات زیادی در مورد صنعت برق آبی نداریم.
امروز، بیایید به طور خلاصه برق آبی را از اصول و ویژگیهای برق آبی و وضعیت فعلی و روند توسعه برق آبی در چین درک کنیم.
01 اصل تولید برق از نیروگاه برق آبی
در واقع، انرژی برق آبی فرآیند تبدیل انرژی پتانسیل آب به انرژی مکانیکی و سپس از انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. به طور کلی، استفاده از آب جاری رودخانه برای چرخاندن موتور جهت تولید برق است و انرژی موجود در یک رودخانه یا بخشی از حوضه آن به حجم و افت آب بستگی دارد.
حجم آب رودخانه توسط هیچ شخص حقوقی کنترل نمیشود و افت آن مشکلی ندارد. بنابراین، هنگام ساخت نیروگاههای برق آبی، میتوان ساخت سد و انحراف مسیر را به گونهای انتخاب کرد که افت را متمرکز کند و میزان بهرهبرداری از منابع آب را بهبود بخشد.
سدسازی به معنای ساخت سد در منطقهای با افت زیاد، ایجاد مخزن برای ذخیره آب و بالا بردن سطح آب است، مانند نیروگاه برقآبی سهدره؛ انحراف آب به معنای انحراف آب از مخزن بالادست به پاییندست از طریق کانال انحرافی است، مانند نیروگاه برقآبی جینپینگ ۲.
02 ویژگی های نیروگاه برق آبی
مزایای انرژی برق آبی عمدتاً شامل حفاظت از محیط زیست و بازسازی، راندمان و انعطافپذیری بالا، هزینه نگهداری پایین و غیره است.
حفاظت از محیط زیست و تجدیدپذیر بودن باید بزرگترین مزیت انرژی برق آبی باشد. انرژی برق آبی فقط از انرژی موجود در آب استفاده میکند، آب مصرف نمیکند و باعث آلودگی نمیشود.
مجموعه ژنراتور توربین آبی، تجهیزات اصلی تولید برق آبی، نه تنها کارآمد است، بلکه در شروع و بهرهبرداری نیز انعطافپذیر است. این دستگاه میتواند به سرعت در عرض چند دقیقه از حالت ایستا شروع به کار کند و کار افزایش و کاهش بار را در عرض چند ثانیه انجام دهد. از برق آبی میتوان برای انجام وظایف اصلاح اوج مصرف، مدولاسیون فرکانس، آماده به کار بار و آماده به کار در مواقع اضطراری سیستم برق استفاده کرد.
تولید برق آبی سوخت مصرف نمیکند، به تعداد زیادی نیروی انسانی و تأسیسات سرمایهگذاری شده در استخراج و حمل سوخت نیاز ندارد، تجهیزات ساده، اپراتورهای کم، نیروی کمکی کمتر، عمر طولانی تجهیزات و هزینه بهرهبرداری و نگهداری کم دارد، بنابراین هزینه تولید برق نیروگاه برق آبی پایین است، تنها ۱/۵ تا ۱/۸ نیروگاه حرارتی، و میزان استفاده از انرژی نیروگاه برق آبی بالا است، تا بیش از ۸۵٪، راندمان حرارتی نیروگاههای زغالسنگ تنها حدود ۴۰٪ است.
معایب انرژی برق آبی عمدتاً شامل تأثیر زیاد آب و هوا، محدودیت شرایط جغرافیایی، سرمایهگذاری زیاد در مراحل اولیه و آسیب به محیط زیست است.
انرژی برقآبی به شدت تحت تأثیر بارندگی قرار دارد. اینکه در فصل خشک باشد یا مرطوب، عامل مرجع مهمی برای تأمین زغال سنگ نیروگاههای حرارتی است. تولید انرژی برقآبی بر اساس سال و استان پایدار است، اما به "روز" بستگی دارد که به ماه، فصل و منطقه مربوط میشود. این انرژی نمیتواند مانند انرژی حرارتی، انرژی پایدار و قابل اعتمادی را فراهم کند.
تفاوتهای زیادی بین جنوب و شمال در فصل مرطوب و فصل خشک وجود دارد. با این حال، طبق آمار تولید برق آبی در هر ماه از سال ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۱، در کل، فصل مرطوب چین حدود ژوئن تا اکتبر و فصل خشک حدود دسامبر تا فوریه است. تفاوت در تولید برق بین این دو میتواند بیش از دو برابر باشد. در عین حال، میتوانیم ببینیم که با توجه به افزایش ظرفیت نصب شده، تولید برق از ژانویه تا مارس امسال به طور قابل توجهی کمتر از سالهای گذشته است و تولید برق در ماه مارس حتی معادل تولید برق در سال ۲۰۱۵ است. این کافی است تا «بیثباتی» برق آبی را ببینیم.
تولید برق آبی در هر ماه از ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۱ (۱۰۰ میلیون کیلووات ساعت)
محدود به شرایط عینی. نیروگاههای برق آبی را نمیتوان در جایی که آب وجود دارد، ساخت. زمینشناسی، افت سطح آب، سرعت جریان، جابجایی ساکنان و حتی تقسیمات اداری، همگی ساخت یک نیروگاه برق آبی را محدود میکنند. به عنوان مثال، پروژه حفاظت از آب دره هیشان که در کنگره ملی خلق در سال ۱۹۵۶ به آن اشاره شد، به دلیل هماهنگی ضعیف منافع بین گانسو و نینگشیا تصویب نشد. تا اینکه امسال، دوباره در پیشنهاد دو جلسه ظاهر شد. زمان شروع ساخت و ساز هنوز مشخص نیست.
سرمایهگذاری مورد نیاز برای نیروگاههای برق آبی بسیار زیاد است. کارهای خاکی و بتنی برای ساخت نیروگاههای برق آبی بسیار زیاد است و هزینههای اسکان مجدد هنگفتی باید پرداخت شود. علاوه بر این، سرمایهگذاری اولیه نه تنها در سرمایه، بلکه در زمان نیز منعکس میشود. به دلیل نیاز به اسکان مجدد و هماهنگی بخشهای مختلف، چرخه ساخت بسیاری از نیروگاههای برق آبی بسیار دیرتر از زمان برنامهریزی شده به پایان خواهد رسید.
به عنوان مثال، با در نظر گرفتن نیروگاه برق آبی در حال ساخت بایهتان، این پروژه در سال ۱۹۵۸ آغاز شد و در سال ۱۹۶۵ در «برنامه پنج ساله سوم» گنجانده شد. با این حال، پس از چندین فراز و نشیب، تا اوت ۲۰۱۱ رسماً آغاز نشد. تاکنون، نیروگاه برق آبی بایهتان تکمیل نشده است. بدون در نظر گرفتن برنامهریزی اولیه طراحی، چرخه ساخت واقعی حداقل ۱۰ سال طول خواهد کشید.
مخازن بزرگ باعث ایجاد سیل در مقیاس بزرگ در قسمتهای بالایی سد میشوند و گاهی اوقات به زمینهای پست، درههای رودخانهای، جنگلها و مراتع آسیب میرسانند. در عین حال، بر اکوسیستم آبی اطراف نیروگاه نیز تأثیر میگذارند. این امر تأثیر زیادی بر ماهیها، پرندگان آبزی و سایر حیوانات دارد.
03 وضعیت فعلی توسعه برق آبی در چین
در سالهای اخیر، تولید برق آبی رشد خود را حفظ کرده است، اما نرخ رشد در پنج سال اخیر پایین بوده است.
در سال ۲۰۲۰، ظرفیت تولید برق آبی ۱۳۵۵.۲۱ میلیارد کیلووات ساعت خواهد بود که نسبت به سال قبل ۳.۹ درصد افزایش خواهد داشت. با این حال، در طول دوره سیزدهمین برنامه پنج ساله، انرژی بادی و الکترونیک نوری به سرعت توسعه یافتند و از اهداف برنامهریزی فراتر رفتند، در حالی که انرژی آبی تنها حدود نیمی از اهداف برنامهریزی را تکمیل کرد. در طول ۲۰ سال گذشته، نسبت انرژی آبی در کل تولید برق نسبتاً پایدار بوده و در محدوده ۱۴ تا ۱۹ درصد حفظ شده است.
از نرخ رشد تولید برق چین، میتوان دریافت که نرخ رشد انرژی برقآبی در پنج سال اخیر کاهش یافته و اساساً در حدود ۵ درصد حفظ شده است.
من فکر میکنم دلایل این کاهش سرعت، از یک طرف، تعطیلی نیروگاههای برق آبی کوچک است که به وضوح در سیزدهمین برنامه پنج ساله برای حفاظت و ترمیم محیط زیست ذکر شده است. ۴۷۰۵ نیروگاه برق آبی کوچک وجود دارد که فقط در استان سیچوان نیاز به اصلاح و از رده خارج کردن دارند؛
از سوی دیگر، چین با کمبود منابع بزرگ توسعه برق آبی مواجه است. چین ایستگاههای برق آبی زیادی مانند سه دره، گژوبا، وودونگده، شیانگجیابا و بایهتان ساخته است. منابع لازم برای بازسازی ایستگاههای برق آبی بزرگ ممکن است فقط «خم بزرگ» رودخانه یارلونگ زانگبو باشد. با این حال، از آنجا که این منطقه شامل ساختار زمینشناسی، کنترل زیستمحیطی ذخایر طبیعی و روابط با کشورهای اطراف است، حل این مشکل قبلاً دشوار بوده است.
در عین حال، از نرخ رشد تولید برق در 20 سال اخیر نیز میتوان دریافت که نرخ رشد انرژی حرارتی اساساً با نرخ رشد کل تولید برق هماهنگ است، در حالی که نرخ رشد انرژی برق آبی ارتباطی با نرخ رشد کل تولید برق ندارد و وضعیت «افزایش یک ساله» را نشان میدهد. اگرچه دلایلی برای نسبت بالای انرژی حرارتی وجود دارد، اما این امر تا حدودی نشاندهنده ناپایداری انرژی برق آبی نیز هست.
رشد تولید برق
از نظر نسبت تولید برق، میتوانیم ببینیم که اگرچه صنعت برق آبی در 20 سال گذشته به سرعت توسعه یافته است و تولید برق آبی در سال 2020 پنج برابر سال 2001 است، اما نسبت آن در کل تولید برق تغییر قابل توجهی نکرده است.
در روند کاهش سهم انرژی حرارتی، انرژی برقآبی نقش چندانی نداشته است. اگرچه به سرعت در حال توسعه است، اما تنها میتواند سهم خود را در کل تولید برق در شرایط افزایش چشمگیر تولید برق ملی حفظ کند. کاهش سهم انرژی حرارتی عمدتاً به دلیل سایر منابع انرژی پاک مانند انرژی باد، فتوولتائیک، گاز طبیعی، انرژی هستهای و غیره است.
تمرکز بیش از حد منابع برق آبی
کل تولید برق آبی استانهای سیچوان و یوننان تقریباً نیمی از تولید برق آبی ملی را تشکیل میدهد و مشکل ناشی از آن این است که مناطقی که غنی از منابع برق آبی هستند، ممکن است قادر به جذب تولید برق آبی محلی نباشند و در نتیجه انرژی هدر میرود. دو سوم آب و برق هدر رفته در حوضههای رودخانهای اصلی چین، تا 20.2 میلیارد کیلووات ساعت، از استان سیچوان میآید و بیش از نیمی از برق هدر رفته در استان سیچوان از جریان اصلی رودخانه دادو میآید.
در سراسر جهان، انرژی برقآبی چین در 10 سال گذشته به سرعت توسعه یافته است. چین تقریباً محرک رشد انرژی برقآبی جهانی بوده است. تقریباً 80 درصد از رشد مصرف انرژی برقآبی جهانی از چین ناشی میشود و مصرف انرژی برقآبی چین بیش از 30 درصد از مصرف انرژی برقآبی جهانی را تشکیل میدهد.
با این حال، سهم چنین مصرف عظیم برق آبی در کل مصرف انرژی اولیه چین تنها کمی بالاتر از میانگین جهانی است، کمتر از ۸ درصد در سال ۲۰۱۹. حتی اگر با کشورهای توسعهیافتهای مانند کانادا و نروژ مقایسه نشود، سهم مصرف برق آبی بسیار کمتر از برزیل، یک کشور در حال توسعه، است. چین ۶۸۰ میلیون کیلووات منابع برق آبی دارد که رتبه اول را در جهان دارد. تا سال ۲۰۲۰، ظرفیت نصبشده برق آبی ۳۷۰ میلیون کیلووات خواهد بود. از این منظر، صنعت برق آبی چین هنوز جای زیادی برای توسعه دارد.
04 روند توسعه آینده برق آبی در چین
انرژی برقآبی در چند سال آینده رشد خود را تسریع خواهد کرد و سهم آن در کل تولید برق همچنان افزایش خواهد یافت.
از یک سو، در طول دوره برنامه پنج ساله چهاردهم، بیش از 50 میلیون کیلووات برق آبی میتواند در چین به بهرهبرداری برسد، از جمله ایستگاههای برق آبی وودونگده و بایهتان از گروه سه دره و بخش میانی ایستگاه برق آبی رودخانه یالونگ. علاوه بر این، پروژه توسعه برق آبی در بخش پایینی رودخانه یارلونگ زانگبو در برنامه پنج ساله چهاردهم گنجانده شده است، با 70 میلیون کیلووات منابع قابل بهرهبرداری فنی، که معادل بیش از سه ایستگاه برق آبی سه دره است. این بدان معناست که برق آبی دوباره توسعه بزرگی را به همراه خواهد داشت.
از سوی دیگر، کاهش مقیاس انرژی حرارتی کاملاً قابل پیشبینی است. چه از منظر حفاظت از محیط زیست، چه از منظر امنیت انرژی و چه از منظر توسعه فناوری، اهمیت انرژی حرارتی در حوزه برق همچنان رو به کاهش خواهد بود.
در چند سال آینده، سرعت توسعه انرژی برقآبی هنوز با انرژیهای نو قابل مقایسه نیست. حتی در نسبت کل تولید برق، ممکن است در رتبهبندی جدیدترین انرژیهای نو قرار گیرد. اگر این زمان طولانیتر شود، میتوان گفت که انرژیهای نو از آن پیشی خواهند گرفت.
لیو شیو، مدیر بخش برنامهریزی موسسه برنامهریزی نیروی برق عمومی، پیشبینی میکند که در طول دوره چهاردهمین برنامه پنج ساله، ظرفیت نصبشده انرژیهای نو در چین از ۸۰۰ میلیون کیلووات فراتر خواهد رفت که ۲۹ درصد از سهم را تشکیل میدهد؛ تولید برق سالانه به ۱.۵ تریلیون کیلووات ساعت میرسد که از انرژی برقآبی پیشی میگیرد.
زمان ارسال: ۱۴ ژانویه ۲۰۲۲
