111 év telt el azóta, hogy Kína 1910-ben megkezdte a Shilongba vízerőmű építését, az első vízerőművet. Ez alatt a több mint 100 év alatt Kína víz- és villamosenergia-ipara figyelemre méltó eredményeket ért el, a Shilongba vízerőmű mindössze 480 kW-os beépített kapacitásától a 370 millió kW-ig, amivel világelső. A széniparban dolgozunk, és hallani fogunk híreket a vízenergiáról, de nem sokat tudunk magáról a vízerőmű-iparról.
Ma röviden megértsük a vízenergiát a vízenergia alapelvei és jellemzői, valamint a vízenergia jelenlegi helyzete és fejlődési trendjei alapján Kínában.
01 a vízenergia energiatermelésének elve
Valójában a vízenergia a víz helyzeti energiájának mechanikai energiává, majd a mechanikai energiából elektromos energiává alakításának folyamata. Általánosságban elmondható, hogy a folyóvíz felhasználásával motort forgatnak energiatermelés céljából, és a folyóban vagy a vízgyűjtő egy szakaszában található energia a vízmennyiségtől és a vízeséstől függ.
A folyó vízmennyiségét egyetlen jogi személy sem szabályozza, és a csökkenés is megengedett. Ezért vízerőművek építésekor a gátépítés és az elterelés a csökkenés koncentrálása és a vízkészletek kihasználtságának javítása érdekében választható.
A gátépítés egy nagy esésű gát építését jelenti a szakaszon, egy víztározó létrehozását a víz tárolására és a vízszint emelésére, mint például a Három-szurdok vízerőműnél; az elterelés a víz elterelését jelenti a felső folyású víztározóból az alsó folyásúba egy elterelő csatornán keresztül, mint például a Jinping II vízerőműnél.
02 a vízenergia jellemzői
A vízenergia előnyei közé tartozik elsősorban a környezetvédelem és a regeneráció, a magas hatásfok és rugalmasság, valamint az alacsony karbantartási költségek.
A vízenergia legnagyobb előnyének a környezetvédelemnek és a megújuló energiaforrásoknak kellene lenniük. A vízenergia csak a vízben található energiát hasznosítja, nem fogyaszt vizet, és nem okoz szennyezést.
A vízturbinás generátor, a vízenergia-termelés fő energiatermelő berendezése, nemcsak hatékony, de rugalmasan indítható és üzemeltethető is. Statikus állapotból néhány perc alatt képes gyorsan működésbe lépni, és másodperceken belül elvégezni a terhelésnövelési és -csökkentési feladatokat. A vízenergia felhasználható csúcsteljesítményű leválasztás, frekvenciamoduláció, terhelés alatti készenléti állapot és az energiarendszer baleseti készenléti állapotának leküzdésére.
A vízenergia-termelés nem fogyaszt üzemanyagot, nem igényel nagyszámú munkaerőt és létesítményt az üzemanyag bányászatába és szállításába, egyszerű berendezésekkel, kevés kezelővel, kevesebb segédenergiával, a berendezések hosszú élettartammal és alacsony üzemeltetési és karbantartási költségekkel rendelkezik, így a vízerőmű energiatermelési költsége alacsony, a hőerőművek költségének mindössze 1/5-1/8-a, és a vízerőmű energiafelhasználási aránya magas, akár több mint 85%. A széntüzelésű erőművek hőhatásfoka mindössze 40% körül van.
A vízerőművek hátrányai közé tartozik a nagyfokú éghajlati hatás, a földrajzi adottságok korlátozottsága, a korai szakaszban szükséges nagy beruházások és az ökológiai környezet károsítása.
A vízerőművek termelését nagyban befolyásolja a csapadék. A száraz és esős évszak fontos referenciatényező a hőerőművek szénbeszerzésénél. A vízenergia-termelés évenként és tartományonként stabil, de havonta, negyedévente és régiónként részletezve „napról” függ. Nem képes olyan stabil és megbízható energiát biztosítani, mint a hőerőművek.
Nagy különbségek vannak dél és észak között a nedves és a száraz évszak tekintetében. A 2013 és 2021 közötti havi vízenergia-termelési statisztikák szerint azonban Kína esős évszaka összességében júniustól októberig, a száraz évszak pedig decembertől februárig tart. A kettő közötti energiatermelésbeli különbség több mint kétszeres lehet. Ugyanakkor azt is láthatjuk, hogy a növekvő beépített kapacitás mellett az idei január és március közötti energiatermelés jelentősen alacsonyabb, mint az előző években, sőt, a márciusi energiatermelés megegyezik a 2015-ös értékkel. Ez elég ahhoz, hogy lássuk a vízenergia „instabilitását”.
Vízenergia-termelés havonta 2013 és 2021 között (100 millió kWh)
Objektív feltételek korlátozzák. Vízerőművek nem építhetők ott, ahol víz van. A geológia, az esés, az áramlási sebesség, a lakosok áthelyezése és még a közigazgatási beosztás is mind korlátozza a vízerőművek építését. Például a Heishan-szurdok vízmegtakarítási projektjét, amelyet az 1956-os Nemzeti Népi Kongresszuson említettek, nem fogadták el a Kanszu és Ninghszia közötti érdekek gyenge összehangolása miatt. Egészen idénig ismét megjelent a két ülésszak javaslatában, hogy mikor kezdődhet az építkezés, még mindig nem tudni.
A vízerőművekhez szükséges beruházások nagyok. A vízerőművek építéséhez szükséges föld-, kőzet- és betonmunkák hatalmasak, és hatalmas áttelepítési költségeket kell fizetni; Ráadásul a korai befektetés nemcsak a tőkében, hanem az időben is tükröződik. Az áttelepítés és a különböző osztályok koordinációjának szükségessége miatt számos vízerőmű építési ciklusa a tervezettnél jóval késik.
Vegyük például az építés alatt álló Baihetan Vízerőművet, a projektet 1958-ban indították el, és 1965-ben vették fel a „harmadik ötéves tervbe”. Számos fordulat után azonban hivatalosan csak 2011 augusztusában indult el. A Baihetan Vízerőmű a mai napig nem fejeződött be. Az előzetes tervezést leszámítva a tényleges építési ciklus legalább 10 évig fog tartani.
A nagy víztározók nagymértékű elárasztást okoznak a gát felső szakaszán, néha károsítva az alföldeket, folyóvölgyeket, erdőket és gyepeket. Ugyanakkor hatással lesz a létesítmény körüli vízi ökoszisztémára is. Nagy hatással van a halakra, vízimadarakra és más állatokra.
03 A vízerőművek fejlesztésének jelenlegi helyzete Kínában
Az elmúlt években a vízenergia-termelés továbbra is növekedett, de az elmúlt öt évben a növekedési ütem alacsony volt.
2020-ban a vízenergia-termelési kapacitás 1 355,21 milliárd kWh lesz, ami 3,9%-os éves növekedést jelent. A 13. ötéves terv időszakában azonban a szélenergia és az optoelektronika gyorsan fejlődött, meghaladva a tervezési célokat, míg a vízenergia csak a tervezési célok mintegy felét teljesítette. Az elmúlt 20 évben a vízenergia aránya a teljes villamosenergia-termelésen belül viszonylag stabil volt, 14% - 19% között maradt.
Kína energiatermelésének növekedési üteméből látható, hogy a vízenergia növekedési üteme az elmúlt öt évben lelassult, alapvetően 5% körül maradt.
Úgy gondolom, hogy a lassulás okai egyrészt a kis vízerőművek leállítása, amelyet a 13. ötéves terv világosan megemlít az ökológiai környezet védelmére és helyreállítására vonatkozóan. Csak Szecsuán tartományban 4705 kis vízerőművet kell helyreállítani és leállítani;
Másrészt Kína szűkében van a nagy vízerőmű-fejlesztési erőforrásoknak. Kína számos vízerőművet épített, mint például a Három-szoros, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba és Baihetan. A nagy vízerőművek rekonstrukciójához szükséges erőforrások csak a Yarlung Zangbo folyó „nagy kanyarulatában” rejlenek. Azonban a régió geológiai szerkezete, a természetvédelmi területek környezeti ellenőrzése és a környező országokkal való kapcsolatai miatt a probléma megoldása korábban is nehézkes volt.
Ugyanakkor az elmúlt 20 év villamosenergia-termelésének növekedési üteméből az is látható, hogy a hőenergia növekedési üteme alapvetően szinkronban van a teljes villamosenergia-termelés növekedési ütemével, míg a vízenergia növekedési üteme irreleváns a teljes villamosenergia-termelés növekedési üteméhez képest, ami a „kétévente növekvő” állapotot mutatja. Bár a hőenergia magas arányának vannak okai, ez bizonyos mértékig a vízenergia instabilitását is tükrözi.
Energiatermelés növekedése
Az energiatermelés arányát tekintve azt is láthatjuk, hogy bár a vízenergia-ipar gyorsan fejlődött az elmúlt 20 évben, és a vízenergia-termelés 2020-ban ötszöröse a 2001-esnek, a teljes energiatermelésen belüli aránya nem változott jelentősen.
A hőenergia arányának csökkenésében a vízenergia nem játszott nagy szerepet. Bár gyorsan fejlődik, a teljes energiatermelésben való részesedését csak a nemzeti energiatermelés jelentős növekedése mellett tudja fenntartani. A hőenergia arányának csökkenése főként más tiszta energiaforrásoknak, például a szélenergiának, a fotovoltaikus rendszereknek, a földgáznak, az atomenergiának stb. köszönhető.
A vízerőforrások túlzott koncentrációja
Szecsuán és Jünnan tartományok teljes vízenergia-termelése az országos vízenergia-termelés közel felét teszi ki, és ebből adódó probléma, hogy a vízenergia-erőforrásokban gazdag területek nem biztos, hogy képesek a helyi vízenergia-termelést befogadni, ami energiapazarláshoz vezet. Kína nagyobb folyómedencéiben a szennyvíz és a villamos energia kétharmada Szecsuán tartományból származik, akár 20,2 milliárd kWh-t is elérve, és Szecsuán tartomány hulladék villamos energiájának több mint fele a Dadu folyó fő folyásáról származik.
Kína vízenergiája világszerte gyorsan fejlődött az elmúlt 10 évben. Kína szinte a globális vízenergia-növekedés motorja. A globális vízenergia-fogyasztás növekedésének közel 80%-a Kínából származik, és Kína vízenergia-fogyasztása a globális vízenergia-fogyasztás több mint 30%-át teszi ki.
Kína teljes primerenergia-fogyasztásában az ilyen hatalmas vízenergia-fogyasztás aránya azonban csak kissé magasabb a világátlagnál, 2019-ben kevesebb mint 8%. Még ha nem is hasonlítjuk össze a fejlett országokkal, például Kanadával és Norvégiával, a vízenergia-fogyasztás aránya jóval alacsonyabb, mint Brazíliáé, amely egy fejlődő ország. Kína 680 millió kilowatt vízenergia-erőforrással rendelkezik, amivel világelső. 2020-ra a beépített vízenergia-kapacitás 370 millió kilowatt lesz. Ebből a szempontból Kína vízenergia-iparának még mindig nagy a fejlődési lehetősége.
04 A vízenergia jövőbeli fejlődési trendjei Kínában
A vízenergia növekedése a következő néhány évben felgyorsul, és a teljes villamosenergia-termelés aránya továbbra is növekedni fog.
Egyrészt a 14. ötéves terv időszakában Kínában több mint 50 millió kilowatt vízerőmű helyezhető üzembe, beleértve a Három-szoros csoport Wudongde és Baihetan vízerőműveit, valamint a Yalong folyó középső szakaszán található vízerőművet. Ezenkívül a Yarlung Zangbo folyó alsó szakaszán található vízerőmű-fejlesztési projekt is bekerült a 14. ötéves tervbe, 70 millió kilowattnyi technikailag kiaknázható erőforrással, ami több mint három Három-szoros vízerőművel egyenértékű. Ez azt jelenti, hogy a vízenergia ismét nagy fejlődésnek indul;
Másrészt a hőerőművek méretének csökkenése nyilvánvalóan előre látható. Akár a környezetvédelem, az energiabiztonság vagy a technológiai fejlődés szempontjából, a hőerőművek jelentősége az energiaiparban továbbra is csökkenni fog.
A következő néhány évben a vízenergia fejlődési üteme továbbra sem hasonlítható az új energiákéhoz. Még a teljes energiatermelés arányát tekintve is az új energiák későn érkezői közé kerülhet. Ha az idő elhúzódik, elmondható, hogy az új energiák fogják megelőzni.
Liu Shiyu, az Általános Villamosenergia-tervezési Intézet tervezési osztályának igazgatója azt jósolja, hogy a 14. ötéves terv időszakában Kínában az új energia beépített kapacitása meghaladja a 800 millió kW-ot, ami a teljes villamosenergia-termelés 29%-át teszi ki; az éves energiatermelés eléri az 1,5 billió kWh-t, meghaladva a vízenergia-termelését.
Közzététel ideje: 2022. január 14.
