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، از ظرفیت نصبشده نیروگاه برق آبی شیلونگبا که تنها ۴۸۰ کیلووات بود تا ۳۷۰ میلیون کیلووات که اکنون رتبه اول جهان را دارد، صنعت آب و برق چین دستاوردهای چشمگیری داشته است. ما در صنعت زغالسنگ هستیم و کم و بیش اخباری در مورد نیروگاه برق آبی خواهیم شنید، اما اطلاعات زیادی در مورد صنعت برق آبی نداریم.
01 اصل تولید برق از نیروگاه برق آبی
انرژی برقآبی در واقع فرآیند تبدیل انرژی پتانسیل آب به انرژی مکانیکی و سپس از انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. به طور کلی، استفاده از آب رودخانه جاری 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 اشکالی ندارد. بنابراین، هنگام ساخت یک نیروگاه برق آبی، میتوانید با ساخت سد و منحرف کردن آب، افت آب را متمرکز کنید تا میزان بهرهبرداری از منابع آب بهبود یابد.
سدسازی به معنای ساخت سد در بخشی از رودخانه با افت زیاد، ایجاد مخزن برای ذخیره آب و بالا بردن سطح آب است، مانند نیروگاه برق آبی سه دره؛ انحراف به معنای انحراف آب از مخزن بالادست به پاییندست از طریق کانال انحرافی است، مانند نیروگاه برق آبی 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 راهاندازی 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 نیروی انسانی و تأسیسات زیادی که در استخراج و حمل سوخت سرمایهگذاری شدهاند نیاز ندارد، تجهیزات ساده، اپراتورهای کم، نیروی کمکی کمتر، عمر طولانی تجهیزات و هزینههای عملیاتی و نگهداری پایین دارد. بنابراین، هزینه تولید برق نیروگاه آبی پایین است که تنها ۱/۵ تا ۱/۸ نیروگاه حرارتی است و میزان استفاده از انرژی نیروگاه آبی بالا، تا بیش از ۸۵٪ است، در حالی که راندمان انرژی حرارتی نیروگاه حرارتی با سوخت زغال سنگ تنها حدود ۴۰٪ است.
معایب انرژی برق آبی عمدتاً شامل تأثیرپذیری زیاد از 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 نیروگاه 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 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 به ما اجازه دهد «بیثباتی» برق آبی را ببینیم.
محدود به شرایط عینی. نیروگاههای برق آبی را نمیتوان در جایی که آب وجود دارد، ساخت. ساخت یک نیروگاه برق آبی به زمینشناسی، افت سطح آب، سرعت جریان آب، جابجایی ساکنان و حتی تقسیمات اداری محدود میشود. 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 نشده است. تا زمانی که این پروژه در پیشنهاد دو جلسه امسال دوباره مطرح شود، هنوز مشخص نیست که چه زمانی میتوان ساخت آن را آغاز کرد.
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 طراحی و برنامهریزی اولیه، چرخه ساخت و ساز 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 است که نسبت به سال قبل ۳.۹ درصد افزایش یافته است. 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، منابع بزرگ توسعه برق آبی چین ناکافی 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.
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 از استان سیچوان، تا سقف 20.2 میلیارد کیلووات ساعت، میآید، در حالی که 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 با قدرت خود، رشد انرژی برقآبی جهانی را هدایت کرده 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 است که آن هم 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 نیروگاههای برق آبی وودونگده، بایهتان از گروه سه دره و بخش میانی نیروگاه 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 نیروگاه برق آبی سه دره است، به این معنی که برق آبی دوباره توسعه بزرگی را آغاز کرده است.
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 توسط تازهواردان انرژیهای نو از آن پیشی گرفته شود. اگر این زمان طولانیتر شود، میتوان گفت که انرژیهای نو از آن پیشی خواهند گرفت.
زمان ارسال: ۱۲ آوریل ۲۰۲۲
