Kiina aloitti Shilongban vesivoimalan rakentamisen vuonna 1910, ja siitä on kulunut 111 vuotta. Näiden yli 100 vuoden aikana Kiinan vesi- ja sähköteollisuus on saavuttanut merkittäviä saavutuksia Shilongban vesivoimalan vain 480 kW:n asennetusta kapasiteetista 370 miljoonaan kW:iin, joka on nyt maailman johtava. Olemme hiiliteollisuudessa ja kuulemme jonkin verran uutisia vesivoimasta enemmän tai vähemmän, mutta emme tiedä paljon vesivoimateollisuudesta.
01 vesivoiman sähköntuotantoperiaate
Vesivoima on itse asiassa prosessi, jossa veden potentiaalienergia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi ja sitten mekaanisesta energiasta sähköenergiaksi. Yleisesti ottaen kyse on virtaavan joen veden käyttämisestä moottorin pyörittämiseen sähkön tuottamiseksi, ja joen tai sen valuma-alueen sisältämä energia riippuu veden tilavuudesta ja pudotuksesta.
Joen veden määrää ei hallitse mikään oikeushenkilö, ja pudotus on OK. Siksi vesivoimalaitosta rakennettaessa voidaan rakentaa pado ja ohjata vesi pudotuksen keskittämiseksi, mikä parantaa vesivarojen käyttöastetta.
Patoamisella tarkoitetaan padon rakentamista joen osaan, jossa on suuri pudotus, säiliön perustamista veden varastoimiseksi ja vedenpinnan nostamiseksi, kuten Kolmen rotkon vesivoimalassa; veden ohjaamisella tarkoitetaan veden ohjaamista ylävirran säiliöstä alavirtaan ohjauskanavan kautta, kuten Jinping II -vesivoimalassa.
02 Vesivoiman ominaisuudet
Vesivoiman etuja ovat pääasiassa ympäristönsuojelu ja uudistaminen, korkea hyötysuhde ja joustavuus, alhaiset ylläpitokustannukset ja niin edelleen.
Ympäristönsuojelun ja uusiutuvan energian tulisi olla vesivoiman suurin etu. Vesivoima käyttää vain vedessä olevaa energiaa, ei kuluta vettä eikä aiheuta saasteita.
Vesivoimantuotannon pääasiallinen voimanlähde on vesiturbiinigeneraattori, joka on paitsi tehokas myös joustava käynnistyksessä ja käytössä. Se voi käynnistää toiminnan nopeasti staattisesta tilasta muutamassa minuutissa ja suorittaa kuormituksen lisäämisen ja vähentämisen muutamassa sekunnissa. Vesivoimaa voidaan käyttää sähköjärjestelmän huippukuormituksen alentamiseen, taajuusmodulointiin, kuorman varakäyntiin ja hätävarakäyntiin.
Vesivoiman tuotanto ei kuluta polttoainetta, ei vaadi paljon työvoimaa eikä polttoaineen louhintaan ja kuljetukseen investoituja tiloja, sillä on yksinkertaiset laitteet, vähän operaattoreita, vähän apuvoimaa, pitkä laitteiden käyttöikä ja alhaiset käyttö- ja ylläpitokustannukset. Siksi vesivoimalaitoksen sähköntuotantokustannukset ovat alhaiset, vain 1/5–1/8 lämpövoimalaitoksen kustannuksista, ja vesivoimalaitoksen energiankäyttöaste on korkea, jopa yli 85 %, kun taas lämpövoimalaitoksen hiilikäyttöinen lämpöenergiatehokkuus on vain noin 40 %.
Vesivoiman haittoja ovat pääasiassa ilmaston suuri vaikutus, maantieteellisten olosuhteiden rajoitukset, suuret investoinnit alkuvaiheessa ja ekologisen ympäristön vahingoittuminen.
Sademäärät vaikuttavat suuresti vesivoimaan. Kuiva ja sadekausi ovat tärkeitä lämpövoimalaitoksen kivihiilen hankinnan vertailutekijöitä. Vesivoiman tuotanto on vakaata vuoden ja maakunnan mukaan, mutta kuukausi-, vuosineljännes- ja aluekohtaisesti se riippuu päivästä. Se ei voi tarjota yhtä vakaata ja luotettavaa sähköä kuin lämpövoima.
Etelän ja pohjoisen välillä on suuria eroja sadekauden ja kuivan kauden suhteen. Vuosina 2013–2021 Kiinan kuukausittaisten vesivoiman tuotantotilastojen mukaan sadekausi on kuitenkin kokonaisuudessaan kesäkuusta lokakuuhun ja kuiva kausi joulukuusta helmikuuhun. Näiden kahden välinen ero voi olla yli kaksinkertainen. Samaan aikaan voimme myös nähdä, että asennetun kapasiteetin kasvun taustalla sähköntuotanto tammikuusta maaliskuuhun on tänä vuonna huomattavasti pienempi kuin aiempina vuosina, ja maaliskuun sähköntuotanto on jopa sama kuin vuonna 2015. Tämä riittää havainnollistamaan vesivoiman "epävakautta".
Objektiiviset rajoitukset. Vesivoimalaitoksia ei voida rakentaa sinne, missä on vettä. Vesivoimalaitoksen rakentamista rajoittavat geologia, pudotus, virtausnopeus, asukkaiden siirtyminen ja jopa hallinnollinen jako. Esimerkiksi Heishanin rotkon vesiensuojeluhanketta, josta mainittiin kansankongressissa vuonna 1956, ei ole hyväksytty Gansun ja Ningxian välisten intressien heikon yhteensovittamisen vuoksi. Ennen kuin se tulee uudelleen esiin kahden istunnon ehdotuksessa tänä vuonna, on vielä tuntematonta, milloin rakentaminen voi alkaa.
Vesivoimaan tarvittavat investoinnit ovat suuria. Vesivoimalaitosten rakentamiseen tarvittavat maa-, kallio- ja betonityöt ovat valtavia, ja uudelleensijoittamiskustannukset ovat valtavat. Lisäksi alkuvaiheen investoinnit näkyvät paitsi pääomana myös ajassa. Uudelleensijoittamiselle ja eri osastojen koordinoinnille on tarvetta, joten monien vesivoimalaitosten rakennussykli viivästyy huomattavasti suunniteltua.
Esimerkkinä rakenteilla olevasta Baihetanin vesivoimalaitoksesta hanke aloitettiin vuonna 1958 ja se sisällytettiin "kolmanteen viisivuotissuunnitelmaan" vuonna 1965. Useiden käänteiden jälkeen se ei kuitenkaan virallisesti alkanut ennen elokuuta 2011. Tähän mennessä Baihetanin vesivoimalaitosta ei ole saatu päätökseen. Alustavaa suunnittelua ja toteutusta lukuun ottamatta varsinainen rakennussykli kestää vähintään 10 vuotta.
Suuret tekoaltaat aiheuttavat laajamittaisia tulvia padon yläjuoksulla, joskus vahingoittaen alankoja, jokilaaksoja, metsiä ja ruohoalueita. Samalla se vaikuttaa myös laitoksen ympärillä olevaan vesiekosysteemiin. Sillä on suuri vaikutus kaloihin, vesilintuihin ja muihin eläimiin.
03 Kiinan vesivoiman kehityksen nykytilanne
Vesivoiman tuotanto on kasvanut viime vuosina, mutta kasvuvauhti on ollut hidasta viimeisten viiden vuoden aikana.
Vuonna 2020 vesivoiman tuotantokapasiteetti oli 1 355,21 miljardia kWh, ja se kasvoi 3,9 % edellisvuodesta. 13. viisivuotissuunnitelmakaudella tuulivoima ja optoelektroniikka kehittyivät kuitenkin nopeasti ja ylittivät suunnittelutavoitteet, kun taas vesivoima saavutti vain noin puolet suunnittelutavoitteista. Viimeisten 20 vuoden aikana vesivoiman osuus sähkön kokonaistuotannosta on pysynyt suhteellisen vakaana ja pysynyt 14–19 prosentissa.
Kiinan sähköntuotannon kasvuvauhdista voidaan nähdä, että vesivoiman kasvuvauhti on hidastunut viimeisten viiden vuoden aikana ja pysynyt käytännössä noin 5 prosentissa.
Mielestäni hidastumisen syitä ovat toisaalta pienvesivoiman alasajo, joka mainitaan selvästi 13. viisivuotissuunnitelmassa ekologisen ympäristön suojelemiseksi ja korjaamiseksi. Pelkästään Sichuanin maakunnassa on 4705 pienvesivoimalaa, jotka on kunnostettava ja poistettava käytöstä;
Toisaalta Kiinan suuret vesivoiman kehitysresurssit ovat riittämättömät. Kiina on rakentanut monia vesivoimalaitoksia, kuten Kolmen rotkon, Gezhouban, Wudongden, Xiangjiaban ja Baihetanin. Suurten vesivoimalaitosten jälleenrakentamiseen tarvittavat resurssit saattavat olla vain Yarlung Zangbo -joen "iso mutka". Alueen geologinen rakenne, luonnonsuojelualueiden ympäristönsuojelu ja suhteet naapurimaihin ovat kuitenkin aiemmin vaikeita ratkaista tätä ongelmaa.
Samaan aikaan viimeisten 20 vuoden sähköntuotannon kasvuvauhdista voidaan nähdä, että lämpövoiman kasvuvauhti on pohjimmiltaan synkronoitu sähköntuotannon kokonaismäärän kasvuvauhdin kanssa, kun taas vesivoiman kasvuvauhti ei ole yhteydessä sähköntuotannon kokonaismäärän kasvuvauhtiin, vaan osoittaa tilanteen "nousevan joka toinen vuosi". Vaikka lämpövoiman suurelle osuudelle on syitä, se heijastaa myös vesivoiman epävakautta jossain määrin.
Lämpövoiman osuuden vähenemisessä vesivoimalla ei ole ollut suurta roolia. Vaikka se kehittyy nopeasti, se pystyy säilyttämään osuutensa kokonaissähköntuotannosta vain suuren kansallisen sähköntuotannon kasvun taustalla. Lämpövoiman osuuden väheneminen johtuu pääasiassa muista puhtaista energialähteistä, kuten tuulivoimasta, aurinkosähköstä, maakaasusta, ydinvoimasta ja niin edelleen.
Liiallinen vesivoimavarojen keskittyminen
Sichuanin ja Yunnanin maakuntien yhteenlaskettu vesivoiman tuotanto vastaa lähes puolet maan vesivoiman tuotannosta, ja tästä johtuva ongelma on, että vesivoimavaroiltaan rikkaat alueet eivät välttämättä pysty absorboimaan paikallista vesivoiman tuotantoa, mikä johtaa energian tuhlaamiseen. Kaksi kolmasosaa Kiinan suurten jokien valuma-alueiden jätevedestä ja sähköstä, jopa 20,2 miljardia kWh, on peräisin Sichuanin maakunnasta, kun taas yli puolet Sichuanin maakunnan hukkasähköstä on peräisin Dadu-joen pääuomasta.
Kiinan vesivoima on kehittynyt maailmanlaajuisesti nopeasti viimeisten 10 vuoden aikana. Kiina on lähes omalla voimallaan johtanut maailmanlaajuisen vesivoiman kasvua. Lähes 80 % maailmanlaajuisen vesivoiman kulutuksen kasvusta tulee Kiinasta, ja Kiinan vesivoiman kulutus vastaa yli 30 %:sta maailmanlaajuisesta vesivoiman kulutuksesta.
Tällaisen valtavan vesivoiman kulutuksen osuus Kiinan kokonaisenergiankulutuksesta on kuitenkin vain hieman korkeampi kuin maailman keskiarvo, alle 8 % vuonna 2019. Vaikka vesivoiman kulutuksen osuutta ei verrattaisikaan kehittyneisiin maihin, kuten Kanadaan ja Norjaan, se on huomattavasti pienempi kuin Brasiliassa, joka on myös kehitysmaa. Kiinalla on 680 miljoonaa kilowattia vesivoimavaroja, mikä on maailman ensimmäinen. Vuoteen 2020 mennessä vesivoiman asennettu kapasiteetti on 370 miljoonaa kilowattia. Tästä näkökulmasta Kiinan vesivoimateollisuudella on vielä paljon kehitysvaraa.
04 Kiinan vesivoiman tulevaisuuden kehitystrendi
Vesivoiman kasvu kiihtyy lähivuosina ja sen osuus sähkön kokonaistuotannosta kasvaa edelleen.
Yhtäältä Kiinassa voidaan 14. viisivuotissuunnitelman aikana ottaa käyttöön yli 50 miljoonaa kilowattia vesivoimaa, mukaan lukien Wudongden ja Baihetanin vesivoimalaitokset Kolmen rotkon ryhmässä sekä Yalong-joen keskijuoksun vesivoimalaitos. Lisäksi Yarlung Zangbo -joen alajuoksun vesivoiman kehityshanke on sisällytetty 14. viisivuotissuunnitelmaan, ja siinä on 70 miljoonaa kilowattia teknisesti hyödynnettävissä olevia resursseja, mikä vastaa yli kolmea Kolmen rotkon vesivoimalaitosta, mikä tarkoittaa, että vesivoima on jälleen lähtenyt suureen kehitykseen.
Toisaalta lämpövoiman mittakaavan pieneneminen on luonnollisesti ennustettavissa. Olipa kyse sitten ympäristönsuojelusta, energiaturvallisuudesta tai teknologisesta kehityksestä, lämpövoiman merkitys energia-alalla tulee edelleen vähenemään.
Lähivuosina vesivoiman kehitysvauhtia ei voida vieläkään verrata uuden energian vauhtiin. Jopa kokonaissähköntuotannon osuudessa sen ohittavat uuden energian myöhäisemmäksi tulevat. Jos aikaa pitkitetään, voidaan sanoa, että uusi energia ohittaa sen.
Julkaisun aika: 12.4.2022
