जलविद्युत उत्पादन के सिद्धांत और चीन में जलविद्युत विकास की वर्तमान स्थिति का विश्लेषण

चीन में शिलोंगबा हाइड्रोपावर स्टेशन का निर्माण शुरू हुए 111 साल हो चुके हैं, जो 1910 में पहला हाइड्रोपावर स्टेशन था। इन 100 से अधिक वर्षों में, चीन के जल और बिजली उद्योग ने शिलोंगबा हाइड्रोपावर स्टेशन की स्थापित क्षमता केवल 480 किलोवाट से 370 मिलियन किलोवाट तक उल्लेखनीय उपलब्धियां हासिल की हैं, जो दुनिया में पहले स्थान पर है। हम कोयला उद्योग में हैं, और हम जलविद्युत के बारे में कुछ खबरें सुनेंगे, लेकिन हम जलविद्युत उद्योग के बारे में ज्यादा नहीं जानते हैं।

आज, आइए हम जलविद्युत के सिद्धांतों और विशेषताओं तथा चीन में जलविद्युत की वर्तमान स्थिति और विकास की प्रवृत्ति से जलविद्युत को संक्षेप में समझें।

01 जल विद्युत उत्पादन का सिद्धांत

दरअसल, जलविद्युत जल की संभावित ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में और फिर यांत्रिक ऊर्जा से विद्युत ऊर्जा में बदलने की प्रक्रिया है। आम तौर पर, यह बिजली उत्पादन के लिए मोटर को चालू करने के लिए बहते नदी के पानी का उपयोग करना है, और नदी या उसके बेसिन के एक हिस्से में निहित ऊर्जा पानी की मात्रा और बूंद पर निर्भर करती है।

नदी के जल की मात्रा को किसी कानूनी व्यक्ति द्वारा नियंत्रित नहीं किया जाता है, और गिरावट ठीक है। इसलिए, जलविद्युत स्टेशनों का निर्माण करते समय, गिरावट को केंद्रित करने के लिए बांध निर्माण और मोड़ का चयन किया जा सकता है, ताकि जल संसाधनों के उपयोग की दर में सुधार हो सके।

डैमिंग का अर्थ है बड़े जलस्तर वाले क्षेत्र में बांध बनाना, जल भंडारण के लिए जलाशय बनाना और जल स्तर को ऊपर उठाना, जैसे कि थ्री गॉर्जेस हाइड्रोपावर स्टेशन; डायवर्सन का अर्थ है डायवर्सन चैनल के माध्यम से अपस्ट्रीम जलाशय से डाउनस्ट्रीम की ओर जल का डायवर्सन करना, जैसे कि जिनपिंग II हाइड्रोपावर स्टेशन।

02 जलविद्युत की विशेषताएं

जलविद्युत के लाभों में मुख्य रूप से पर्यावरण संरक्षण और पुनर्जनन, उच्च दक्षता और लचीलापन, कम रखरखाव लागत आदि शामिल हैं।

पर्यावरण संरक्षण और नवीकरणीय ऊर्जा ही जलविद्युत का सबसे बड़ा लाभ होना चाहिए। जलविद्युत में केवल पानी में मौजूद ऊर्जा का उपयोग होता है, पानी की खपत नहीं होती और इससे प्रदूषण भी नहीं होता।

जल विद्युत उत्पादन का मुख्य विद्युत उपकरण, जल टरबाइन जनरेटर सेट, न केवल कुशल है, बल्कि शुरू करने और संचालित करने में भी लचीला है। यह कुछ ही मिनटों में स्थिर अवस्था से संचालन शुरू कर सकता है और कुछ ही सेकंड में लोड बढ़ाने और घटाने का कार्य पूरा कर सकता है। हाइड्रोपावर का उपयोग बिजली प्रणाली के पीक शेविंग, फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन, लोड स्टैंडबाय और दुर्घटना स्टैंडबाय के कार्यों को करने के लिए किया जा सकता है।

जलविद्युत उत्पादन में ईंधन की खपत नहीं होती है, ईंधन के खनन और परिवहन में निवेशित बड़ी संख्या में जनशक्ति और सुविधाओं की आवश्यकता नहीं होती है, इसमें सरल उपकरण, कुछ ऑपरेटर, कम सहायक शक्ति, उपकरणों की लंबी सेवा जीवन और कम संचालन और रखरखाव लागत होती है, इसलिए जलविद्युत स्टेशन की बिजली उत्पादन लागत कम होती है, जो थर्मल पावर स्टेशन की तुलना में केवल 1 / 5-1 / 8 होती है, और जलविद्युत स्टेशन की ऊर्जा उपयोग दर अधिक होती है, जो 85% से अधिक तक होती है, कोयला आधारित बिजली संयंत्रों की थर्मल दक्षता केवल लगभग 40% होती है।

जलविद्युत के नुकसानों में मुख्य रूप से जलवायु का अत्यधिक प्रभाव, भौगोलिक परिस्थितियों की सीमाएं, प्रारंभिक चरण में बड़ा निवेश और पारिस्थितिकी पर्यावरण को नुकसान शामिल हैं।

जलविद्युत पर वर्षा का बहुत प्रभाव पड़ता है। चाहे वह शुष्क मौसम हो या गीला मौसम, ताप विद्युत संयंत्रों के लिए बिजली कोयले की खरीद के लिए एक महत्वपूर्ण संदर्भ कारक है। जलविद्युत उत्पादन वर्ष और प्रांत के अनुसार स्थिर होता है, लेकिन यह महीने, तिमाही और क्षेत्र के अनुसार विस्तृत होने पर "दिन" पर निर्भर करता है। यह ताप विद्युत की तरह स्थिर और विश्वसनीय बिजली प्रदान नहीं कर सकता है।

दक्षिण और उत्तर के बीच गीले मौसम और शुष्क मौसम में बहुत अंतर है। हालाँकि, 2013 से 2021 तक प्रत्येक महीने में जलविद्युत उत्पादन के आँकड़ों के अनुसार, कुल मिलाकर, चीन का गीला मौसम जून से अक्टूबर के आसपास और शुष्क मौसम दिसंबर से फ़रवरी के आसपास है। दोनों के बीच बिजली उत्पादन में अंतर दोगुने से भी अधिक हो सकता है। साथ ही, हम यह भी देख सकते हैं कि बढ़ती स्थापित क्षमता की पृष्ठभूमि में, इस साल जनवरी से मार्च तक बिजली उत्पादन पिछले वर्षों की तुलना में काफी कम है, और मार्च में बिजली उत्पादन 2015 के बराबर भी है। यह हमें जलविद्युत की "अस्थिरता" को देखने के लिए पर्याप्त है।

2013 से 2021 तक प्रत्येक माह में जलविद्युत उत्पादन (100 मिलियन किलोवाट घंटा)

वस्तुनिष्ठ परिस्थितियों द्वारा सीमित। जहाँ पानी है वहाँ हाइड्रोपावर स्टेशन नहीं बनाए जा सकते। भूविज्ञान, गिरावट, प्रवाह वेग, निवासियों का स्थानांतरण और यहाँ तक कि प्रशासनिक विभाजन सभी हाइड्रोपावर स्टेशन के निर्माण को प्रतिबंधित करते हैं। उदाहरण के लिए, 1956 में नेशनल पीपुल्स कांग्रेस में उल्लिखित हेइशान गॉर्ज जल संरक्षण परियोजना को गांसु और निंग्ज़िया के बीच हितों के खराब समन्वय के कारण पारित नहीं किया गया है। इस साल तक, यह दो सत्रों के प्रस्ताव में फिर से दिखाई दिया, निर्माण कब शुरू होगा यह अभी भी अज्ञात है।

जलविद्युत के लिए आवश्यक निवेश बहुत बड़ा है। जलविद्युत स्टेशनों के निर्माण के लिए मिट्टी की चट्टान और कंक्रीट का काम बहुत बड़ा है, और पुनर्वास के लिए बहुत बड़ा खर्च करना पड़ता है; इसके अलावा, शुरुआती निवेश न केवल पूंजी में, बल्कि समय में भी परिलक्षित होता है। पुनर्वास की आवश्यकता और विभिन्न विभागों के समन्वय के कारण, कई जलविद्युत स्टेशनों का निर्माण चक्र नियोजित की तुलना में बहुत देरी से होगा।

निर्माणाधीन बैहेतन हाइड्रोपावर स्टेशन को उदाहरण के तौर पर लें तो यह परियोजना 1958 में शुरू की गई थी और 1965 में इसे “तीसरी पंचवर्षीय योजना” में शामिल किया गया था। हालांकि, कई उतार-चढ़ाव के बाद, इसे आधिकारिक तौर पर अगस्त 2011 तक शुरू नहीं किया गया था। अब तक, बैहेतन हाइड्रोपावर स्टेशन पूरा नहीं हुआ है। प्रारंभिक डिजाइन योजना को छोड़कर, वास्तविक निर्माण चक्र में कम से कम 10 साल लगेंगे।

बड़े जलाशय बांध के ऊपरी इलाकों में बड़े पैमाने पर जलप्लावन का कारण बनते हैं, जिससे कभी-कभी निचले इलाकों, नदी घाटियों, जंगलों और घास के मैदानों को नुकसान पहुंचता है। साथ ही, यह संयंत्र के आसपास के जलीय पारिस्थितिकी तंत्र को भी प्रभावित करेगा। इसका मछलियों, जलपक्षियों और अन्य जानवरों पर बहुत बुरा असर पड़ता है।

03 चीन में जलविद्युत विकास की वर्तमान स्थिति

हाल के वर्षों में जलविद्युत उत्पादन में वृद्धि जारी रही है, लेकिन पिछले पांच वर्षों में वृद्धि दर कम रही है

2020 में, जलविद्युत उत्पादन क्षमता 1355.21 बिलियन किलोवाट घंटा होगी, जो साल-दर-साल 3.9% की वृद्धि होगी। हालाँकि, 13वीं पंचवर्षीय योजना अवधि के दौरान, पवन ऊर्जा और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स ने योजना उद्देश्यों को पार करते हुए तेज़ी से विकास किया, जबकि जलविद्युत ने योजना उद्देश्यों का लगभग आधा ही पूरा किया। पिछले 20 वर्षों में, कुल बिजली उत्पादन में जलविद्युत का अनुपात अपेक्षाकृत स्थिर रहा है, जो 14% - 19% पर बना हुआ है।

चीन की बिजली उत्पादन की वृद्धि दर से यह देखा जा सकता है कि हाल के पांच वर्षों में जलविद्युत की वृद्धि दर धीमी हो गई है, जो मूलतः लगभग 5% पर बनी हुई है।

मुझे लगता है कि मंदी के कारणों में एक तरफ छोटे जलविद्युत संयंत्रों का बंद होना है, जिसका उल्लेख पारिस्थितिकी पर्यावरण की रक्षा और मरम्मत के लिए 13वीं पंचवर्षीय योजना में स्पष्ट रूप से किया गया है। अकेले सिचुआन प्रांत में 4705 छोटे जलविद्युत स्टेशन हैं जिन्हें सुधारने और वापस लेने की आवश्यकता है;

दूसरी ओर, चीन में बड़े जलविद्युत विकास संसाधनों की कमी है। चीन ने थ्री गॉर्ज, गेझोउबा, वुडोंगडे, जियांगजियाबा और बाइहेतन जैसे कई जलविद्युत स्टेशन बनाए हैं। बड़े जलविद्युत स्टेशनों के पुनर्निर्माण के लिए संसाधन केवल यारलुंग ज़ंगबो नदी का "बड़ा मोड़" हो सकता है। हालाँकि, क्योंकि इस क्षेत्र में भूवैज्ञानिक संरचना, प्रकृति भंडार का पर्यावरण नियंत्रण और आसपास के देशों के साथ संबंध शामिल हैं, इसे पहले हल करना मुश्किल रहा है।

साथ ही, हाल के 20 वर्षों में बिजली उत्पादन की वृद्धि दर से यह भी देखा जा सकता है कि थर्मल पावर की वृद्धि दर मूल रूप से कुल बिजली उत्पादन की वृद्धि दर के साथ तालमेल में है, जबकि जल विद्युत की वृद्धि दर कुल बिजली उत्पादन की वृद्धि दर से अप्रासंगिक है, जो "हर दूसरे साल बढ़ने" की स्थिति को दर्शाता है। यद्यपि थर्मल पावर के उच्च अनुपात के लिए कारण हैं, लेकिन यह एक निश्चित सीमा तक जल विद्युत की अस्थिरता को भी दर्शाता है।

बिजली उत्पादन में वृद्धि

बिजली उत्पादन के अनुपात के संदर्भ में, हम यह भी देख सकते हैं कि हालांकि पिछले 20 वर्षों में जलविद्युत उद्योग तेजी से विकसित हुआ है, और 2020 में जलविद्युत उत्पादन 2001 की तुलना में पांच गुना है, कुल बिजली उत्पादन में अनुपात में काफी बदलाव नहीं आया है।

ताप विद्युत के अनुपात में कमी की प्रक्रिया में जल विद्युत ने कोई बड़ी भूमिका नहीं निभाई है। यद्यपि इसका विकास तेजी से हो रहा है, लेकिन यह राष्ट्रीय विद्युत उत्पादन में भारी वृद्धि की पृष्ठभूमि में ही कुल विद्युत उत्पादन में अपना अनुपात बनाए रख सकता है। ताप विद्युत के अनुपात में कमी मुख्य रूप से अन्य स्वच्छ ऊर्जा स्रोतों, जैसे पवन ऊर्जा, फोटोवोल्टिक, प्राकृतिक गैस, परमाणु ऊर्जा, आदि के कारण है।

जलविद्युत संसाधनों का अत्यधिक संकेन्द्रण

सिचुआन और युन्नान प्रांतों का कुल जलविद्युत उत्पादन राष्ट्रीय जलविद्युत उत्पादन का लगभग आधा है, और इसके परिणामस्वरूप समस्या यह है कि जलविद्युत संसाधनों से समृद्ध क्षेत्र स्थानीय जलविद्युत उत्पादन को अवशोषित करने में सक्षम नहीं हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा की बर्बादी होती है। चीन में प्रमुख नदी घाटियों में दो तिहाई अपशिष्ट जल और बिजली सिचुआन प्रांत से आती है, जो 20.2 बिलियन किलोवाट घंटे तक है, और सिचुआन प्रांत में आधे से अधिक अपशिष्ट बिजली दादू नदी की मुख्य धारा से आती है।

पिछले 10 सालों में दुनिया भर में चीन की जलविद्युत का तेजी से विकास हुआ है। चीन ने वैश्विक जलविद्युत के विकास को लगभग गति दी है। वैश्विक जलविद्युत खपत में लगभग 80% वृद्धि चीन से आती है, और चीन की जलविद्युत खपत वैश्विक जलविद्युत खपत का 30% से अधिक है।

हालांकि, चीन की कुल प्राथमिक ऊर्जा खपत में इतनी बड़ी जलविद्युत खपत का अनुपात विश्व औसत से थोड़ा ही अधिक है, जो 2019 में 8% से भी कम है। भले ही इसकी तुलना कनाडा और नॉर्वे जैसे विकसित देशों से न की जाए, लेकिन जलविद्युत खपत का अनुपात विकासशील देश ब्राजील की तुलना में बहुत कम है। चीन के पास 680 मिलियन किलोवाट जलविद्युत संसाधन हैं, जो दुनिया में पहले स्थान पर है। 2020 तक, जलविद्युत की स्थापित क्षमता 370 मिलियन किलोवाट होगी। इस दृष्टिकोण से, चीन के जलविद्युत उद्योग में अभी भी विकास की बहुत गुंजाइश है।

04 चीन में जलविद्युत के भविष्य के विकास की प्रवृत्ति

अगले कुछ वर्षों में जलविद्युत का विकास तीव्र होगा तथा कुल विद्युत उत्पादन के अनुपात में वृद्धि जारी रहेगी।

एक ओर, 14वीं पंचवर्षीय योजना अवधि के दौरान, चीन में 50 मिलियन किलोवाट से अधिक जलविद्युत को चालू किया जा सकता है, जिसमें थ्री गॉर्ज समूह के वुडोंगडे और बैहेतन जलविद्युत स्टेशन और यालोंग नदी जलविद्युत स्टेशन के मध्य पहुंच शामिल हैं। इसके अलावा, यारलुंग ज़ंगबो नदी के निचले इलाकों में जलविद्युत विकास परियोजना को 14वीं पंचवर्षीय योजना में शामिल किया गया है, जिसमें 70 मिलियन किलोवाट तकनीकी रूप से दोहन योग्य संसाधन हैं, जो तीन से अधिक थ्री गॉर्ज जलविद्युत स्टेशनों के बराबर है, इसका मतलब है कि जलविद्युत फिर से महान विकास की शुरुआत करेगा;

दूसरी ओर, थर्मल पावर के पैमाने में कमी स्पष्ट रूप से पूर्वानुमानित है। चाहे पर्यावरण संरक्षण, ऊर्जा सुरक्षा और तकनीकी विकास के दृष्टिकोण से, थर्मल पावर बिजली क्षेत्र में अपना महत्व कम करना जारी रखेगा।

अगले कुछ वर्षों में जलविद्युत के विकास की गति की तुलना अभी भी नवीन ऊर्जा से नहीं की जा सकती। कुल बिजली उत्पादन के अनुपात में भी इसे नवीन ऊर्जा के बाद आने वालों में गिना जा सकता है। यदि समय लंबा चला तो कहा जा सकता है कि नवीन ऊर्जा इसे पीछे छोड़ देगी।

जनरल इलेक्ट्रिक पावर प्लानिंग इंस्टीट्यूट के योजना विभाग के निदेशक लियू शियू ने भविष्यवाणी की है कि 14वीं पंचवर्षीय योजना अवधि के दौरान, चीन में नई ऊर्जा की स्थापित क्षमता 800 मिलियन किलोवाट से अधिक हो जाएगी, जो 29% के बराबर है; वार्षिक बिजली उत्पादन 1.5 ट्रिलियन किलोवाट घंटे तक पहुंच जाएगा, जो जल विद्युत को पार कर जाएगा।