Հիդրոէներգիայի արտադրության սկզբունքը և Չինաստանում հիդրոէներգիայի զարգացման ներկայիս իրավիճակի վերլուծությունը

Անցել է 111 տարի այն բանից, երբ Չինաստանը 1910 թվականին սկսեց Շիլոնգբա հիդրոէլեկտրակայանի՝ առաջին հիդրոէլեկտրակայանի շինարարությունը։ Այս ավելի քան 100 տարվա ընթացքում Չինաստանի ջրամատակարարման և էլեկտրաէներգիայի արդյունաբերությունը զգալի նվաճումների է հասել՝ Շիլոնգբա հիդրոէլեկտրակայանի ընդամենը 480 կՎտ հզորությունից մինչև 370 միլիոն կՎտ, որը աշխարհում առաջին տեղն է զբաղեցնում։ Մենք աշխատում ենք ածխի արդյունաբերության մեջ, և մենք կլսենք որոշ նորություններ հիդրոէլեկտրակայանի մասին, բայց մենք շատ բան չգիտենք հիդրոէլեկտրակայանի մասին։

Այսօր եկեք համառոտ քննարկենք հիդրոէներգիան՝ հիմնվելով հիդրոէներգիայի սկզբունքների և բնութագրերի, ինչպես նաև Չինաստանում հիդրոէներգիայի ներկայիս իրավիճակի և զարգացման միտումների վրա։

01 Հիդրոէլեկտրակայանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության սկզբունքը

Իրականում, հիդրոէներգիան ջրի պոտենցիալ էներգիան մեխանիկական էներգիայի, իսկ հետո՝ մեխանիկական էներգիայից էլեկտրական էներգիայի փոխակերպման գործընթաց է: Ընդհանուր առմամբ, դա հոսող գետի ջրի օգտագործումն է էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար շարժիչը պտտեցնելու համար, և գետում կամ նրա ավազանի մի հատվածում պարունակվող էներգիան կախված է ջրի ծավալից և անկումից:

Գետի ջրի ծավալը չի ​​վերահսկվում որևէ իրավաբանական անձի կողմից, և անկումը նորմալ է։ Հետևաբար, հիդրոէլեկտրակայաններ կառուցելիս կարելի է ընտրել ամբարտակների կառուցում և ջրային ռեսուրսների օգտագործման մակարդակը բարելավելու համար անկումը կենտրոնացնելու համար նախատեսված միջոցներ։

Ջրամբարի կառուցումը նշանակում է մեծ անկումով ամբարտակի կառուցում հասանելի վայրում, ջուրը կուտակելու և ջրի մակարդակը բարձրացնելու համար ջրամբար ստեղծել, ինչպիսին է «Երեք կիրճերի» հիդրոէլեկտրակայանը։ Շեղումը վերաբերում է վերին հոսանքի ջրամբարից դեպի ներքևի հոսանքը շեղող ջրանցքով, ինչպիսին է «Ցզինփին II» հիդրոէլեկտրակայանը։

02 Հիդրոէներգիայի բնութագրերը

Հիդրոէներգիայի առավելություններից են հիմնականում շրջակա միջավայրի պաշտպանությունը և վերականգնումը, բարձր արդյունավետությունը և ճկունությունը, ցածր սպասարկման արժեքը և այլն։

Հիդրոէներգիայի ամենամեծ առավելությունը պետք է լինեն շրջակա միջավայրի պաշտպանությունը և վերականգնվող էներգիան։ Հիդրոէներգիան օգտագործում է միայն ջրի էներգիան, ջուր չի սպառում և աղտոտում չի առաջացնում։

Հիդրոէլեկտրաէներգիայի արտադրության հիմնական էներգետիկ սարքավորումները հանդիսացող ջրային տուրբին-գեներատորային հավաքածուն ոչ միայն արդյունավետ է, այլև ճկուն է մեկնարկի և շահագործման համար: Այն կարող է արագ մեկնարկել աշխատանքը ստատիկ վիճակից մի քանի րոպեում և մի քանի վայրկյանում ավարտել բեռի ավելացման և նվազեցման առաջադրանքները: Հիդրոէներգիան կարող է օգտագործվել էներգետիկ համակարգի գագաթնակետային նվազեցման, հաճախականության մոդուլյացիայի, բեռի սպասման և վթարային սպասման առաջադրանքները կատարելու համար:

Հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը վառելիք չի սպառում, չի պահանջում մեծ թվով աշխատուժ և վառելիքի արդյունահանման և տեղափոխման համար ներդրումներ, ունի պարզ սարքավորումներ, քիչ օպերատորներ, քիչ օժանդակ էներգիա, սարքավորումների երկար ծառայության ժամկետ և ցածր շահագործման ու սպասարկման ծախսեր, ուստի հիդրոէլեկտրակայանների էլեկտրաէներգիայի արտադրության արժեքը ցածր է՝ ջերմային էլեկտրակայանների արժեքի միայն 1/5-1/8-ը, իսկ հիդրոէլեկտրակայանների էներգիայի օգտագործման մակարդակը բարձր է՝ մինչև ավելի քան 85%: Ածխով աշխատող էլեկտրակայանների ջերմային արդյունավետությունը կազմում է ընդամենը մոտ 40%:

Հիդրոէլեկտրակայանների թերությունները հիմնականում ներառում են կլիմայի մեծ ազդեցությունը, աշխարհագրական պայմանների սահմանափակումը, վաղ փուլում մեծ ներդրումները և էկոլոգիական միջավայրին հասցված վնասը։

Հիդրոէներգիան մեծապես կախված է տեղումներից: Ջերմաէլեկտրակայանների կողմից ածխի ձեռքբերման կարևոր գործոն է չորային, թե խոնավ եղանակը: Հիդրոէներգիայի արտադրությունը կայուն է ըստ տարվա և մարզի, բայց կախված է «օրվից», երբ այն մանրամասնվում է ամսով, եռամսյակով և տարածաշրջանով: Այն չի կարող ապահովել կայուն և հուսալի էներգիա, ինչպես ջերմային էներգիան:

Հարավի և հյուսիսի միջև խոնավ և չորային սեզոններում մեծ տարբերություններ կան։ Սակայն, 2013-ից 2021 թվականների յուրաքանչյուր ամսվա հիդրոէլեկտրակայանների արտադրության վիճակագրության համաձայն, ընդհանուր առմամբ, Չինաստանում խոնավ սեզոնը մոտավորապես հունիսից հոկտեմբեր է, իսկ չորային սեզոնը՝ դեկտեմբերից փետրվար։ Երկուսի միջև էլեկտրաէներգիայի արտադրության տարբերությունը կարող է ավելի քան կրկնապատկվել։ Միևնույն ժամանակ, մենք կարող ենք նաև տեսնել, որ տեղադրված հզորության աճի ֆոնին, այս տարվա հունվարից մարտ ամիսներին էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը զգալիորեն ցածր է նախորդ տարիների համեմատ, իսկ մարտ ամսվա էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը նույնիսկ համարժեք է 2015 թվականի արտադրությանը։ Սա բավարար է, որպեսզի տեսնենք հիդրոէլեկտրակայանների «անկայունությունը»։

Հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը յուրաքանչյուր ամսվա ընթացքում 2013-ից 2021 թվականներին (100 միլիոն կՎտժ)

Սահմանափակված է օբյեկտիվ պայմաններով։ Հիդրոէլեկտրակայաններ չեն կարող կառուցվել այնտեղ, որտեղ ջուր կա։ Երկրաբանությունը, անկումը, հոսքի արագությունը, բնակիչների տեղափոխումը և նույնիսկ վարչական բաժանումը սահմանափակում են հիդրոէլեկտրակայանի կառուցումը։ Օրինակ՝ 1956 թվականին Ազգային ժողովրդական կոնգրեսում հիշատակված Հեյշան կիրճի ջրային պահպանության նախագիծը չի ընդունվել Գանսուի և Նինսիայի միջև շահերի վատ համակարգման պատճառով։ Մինչև այս տարի այն կրկին հայտնվել է երկու նստաշրջանների առաջարկության մեջ։ Ե՞րբ կարող է սկսվել շինարարությունը, դեռևս անհայտ է։

Հիդրոէլեկտրակայանների կառուցման համար անհրաժեշտ ներդրումները մեծ են։ Հիդրոէլեկտրակայանների կառուցման համար անհրաժեշտ հողային և բետոնե աշխատանքները հսկայական են, և վերաբնակեցման ծախսերը պետք է կատարվեն հսկայական չափով։ Ավելին, վաղ ներդրումները արտացոլվում են ոչ միայն կապիտալի, այլև ժամանակի մեջ։ Վերաբնակեցման և տարբեր գերատեսչությունների համակարգման անհրաժեշտության պատճառով շատ հիդրոէլեկտրակայանների կառուցման ցիկլը շատ ավելի ուշ կլինի, քան նախատեսված էր։

Որպես օրինակ վերցնելով Բայհեթանի հիդրոէլեկտրակայանի կառուցումը, նախագիծը սկսվել է 1958 թվականին և ներառվել է «երրորդ հնգամյա ծրագրում» 1965 թվականին։ Սակայն, մի քանի շրջադարձերից հետո, այն պաշտոնապես չի մեկնարկել մինչև 2011 թվականի օգոստոսը։ Մինչ օրս Բայհեթանի հիդրոէլեկտրակայանը չի ավարտվել։ Բացառությամբ նախնական նախագծային պլանավորման, իրական շինարարության ցիկլը կտևի առնվազն 10 տարի։

Մեծ ջրամբարները մեծածավալ ջրհեղեղներ են առաջացնում ամբարտակի վերին հատվածներում, երբեմն վնասելով ցածրադիր վայրերը, գետահովիտները, անտառները և խոտհարքները: Միևնույն ժամանակ, դա կազդի նաև կայանի շրջակա ջրային էկոհամակարգի վրա: Այն մեծ ազդեցություն ունի ձկների, ջրլող թռչունների և այլ կենդանիների վրա:

03 Հիդրոէլեկտրակայանների զարգացման ներկայիս վիճակը Չինաստանում

Վերջին տարիներին հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը պահպանել է աճը, սակայն վերջին հինգ տարիների աճի տեմպը ցածր է։

2020 թվականին հիդրոէներգիայի արտադրության հզորությունը կկազմի 1355.21 միլիարդ կՎտ/ժ, տարեկան 3.9% աճով։ Սակայն, 13-րդ հնգամյա պլանի ժամանակահատվածում քամու էներգիան և օպտոէլեկտրոնիկան արագ զարգացան 13-րդ հնգամյա պլանի ժամանակահատվածում՝ գերազանցելով պլանավորման նպատակները, մինչդեռ հիդրոէներգիան իրականացրեց պլանավորման նպատակների միայն մոտ կեսը։ Վերջին 20 տարիների ընթացքում հիդրոէներգիայի մասնաբաժինը ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ համեմատաբար կայուն է եղել՝ պահպանվելով 14% - 19% մակարդակում։

Չինաստանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության աճի տեմպից կարելի է տեսնել, որ հիդրոէլեկտրակայանների աճի տեմպը վերջին հինգ տարիների ընթացքում դանդաղել է՝ հիմնականում պահպանվելով մոտ 5%-ի սահմաններում։

Կարծում եմ՝ դանդաղման պատճառները, մի կողմից, փոքր հիդրոէլեկտրակայանների անջատումն է, որը հստակ նշված է էկոլոգիական միջավայրի պաշտպանության և վերականգնման 13-րդ հնգամյա ծրագրում։ Միայն Սիչուան նահանգում կա 4705 փոքր հիդրոէլեկտրակայան, որոնք պետք է վերանորոգվեն և հանվեն շահագործումից։

Մյուս կողմից, Չինաստանը մեծ հիդրոէլեկտրակայանների զարգացման ռեսուրսների պակաս ունի։ Չինաստանը կառուցել է բազմաթիվ հիդրոէլեկտրակայաններ, ինչպիսիք են՝ «Երեք կիրճերը», «Գեչժոուբան», «Ուդոնդե»-ն, «Սյանցզյաբան» և «Բայհետանը»։ Մեծ հիդրոէլեկտրակայանների վերակառուցման ռեսուրսները կարող են լինել միայն Յարլունգ Զանգբո գետի «մեծ ոլորանը»։ Սակայն, քանի որ տարածաշրջանը ներառում է երկրաբանական կառուցվածք, արգելոցների շրջակա միջավայրի վերահսկողություն և շրջակա երկրների հետ հարաբերություններ, նախկինում դա դժվար էր լուծել։

Միևնույն ժամանակ, վերջին 20 տարիների ընթացքում էլեկտրաէներգիայի արտադրության աճի տեմպից կարելի է տեսնել նաև, որ ջերմային էներգիայի աճի տեմպը հիմնականում համաժամեցված է ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արտադրության աճի տեմպի հետ, մինչդեռ հիդրոէլեկտրակայանների աճի տեմպը կապ չունի ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արտադրության աճի տեմպի հետ, ինչը ցույց է տալիս «ամեն երկու տարին մեկ աճը»։ Չնայած ջերմային էներգիայի բարձր մասնաբաժնի համար կան պատճառներ, այն նաև որոշակի չափով արտացոլում է հիդրոէլեկտրակայանների անկայունությունը։

Էլեկտրաէներգիայի արտադրության աճ

Էլեկտրաէներգիայի արտադրության համամասնության առումով կարող ենք նաև տեսնել, որ չնայած հիդրոէլեկտրակայանը վերջին 20 տարիների ընթացքում արագ զարգացել է, և 2020 թվականին հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը հինգ անգամ ավելի է, քան 2001 թվականին, ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ այդ համամասնությունը էականորեն չի փոխվել։

Ջերմային էներգիայի մասնաբաժնի նվազման գործընթացում հիդրոէներգիան մեծ դեր չի խաղացել։ Չնայած այն արագ զարգանում է, այն կարող է պահպանել իր մասնաբաժինը ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեջ միայն ազգային էլեկտրաէներգիայի արտադրության մեծ աճի ֆոնի վրա։ Ջերմային էներգիայի մասնաբաժնի նվազումը հիմնականում պայմանավորված է այլ մաքուր էներգիայի աղբյուրներով, ինչպիսիք են քամու էներգիան, ֆոտովոլտային էներգիան, բնական գազը, միջուկային էներգիան և այլն։

Հիդրոէլեկտրակայանների չափազանց մեծ կենտրոնացում

Սիչուան և Յուննան նահանգների ընդհանուր հիդրոէլեկտրաէներգիայի արտադրությունը կազմում է ազգային հիդրոէլեկտրաէներգիայի արտադրության գրեթե կեսը, և արդյունքում առաջացող խնդիրն այն է, որ հիդրոէլեկտրաէներգիայի հարուստ տարածքները կարող են չկարողանալ կլանել տեղական հիդրոէլեկտրաէներգիայի արտադրությունը, ինչը հանգեցնում է էներգիայի վատնման: Չինաստանի խոշոր գետավազաններում թափոնաջրերի և էլեկտրաէներգիայի երկու երրորդը գալիս է Սիչուան նահանգից՝ մինչև 20.2 միլիարդ կՎտ/ժ, իսկ Սիչուան նահանգում թափոն էլեկտրաէներգիայի կեսից ավելին գալիս է Դադու գետի հիմնական հոսանքից:

Վերջին 10 տարիների ընթացքում Չինաստանի հիդրոէներգիան համաշխարհային մասշտաբով արագ զարգացել է։ Չինաստանը գրեթե առաջատար դեր է խաղացել համաշխարհային հիդրոէներգիայի աճում։ Համաշխարհային հիդրոէներգիայի սպառման աճի գրեթե 80%-ը գալիս է Չինաստանից, իսկ Չինաստանի հիդրոէներգիայի սպառումը կազմում է համաշխարհային հիդրոէներգիայի սպառման ավելի քան 30%-ը։

Սակայն, նման հսկայական հիդրոէներգիայի սպառման համամասնությունը Չինաստանի ընդհանուր առաջնային էներգիայի սպառման մեջ միայն մի փոքր ավելի բարձր է համաշխարհային միջին ցուցանիշից՝ 2019 թվականին կազմելով 8%-ից պակաս: Նույնիսկ եթե այն չհամեմատվի զարգացած երկրների, ինչպիսիք են Կանադան և Նորվեգիան, հետ, հիդրոէներգիայի սպառման համամասնությունը շատ ավելի ցածր է, քան Բրազիլիայի, որը զարգացող երկիր է: Չինաստանն ունի 680 միլիոն կիլովատտ հիդրոէներգիայի ռեսուրսներ, զբաղեցնելով առաջին տեղը աշխարհում: Մինչև 2020 թվականը հիդրոէներգիայի տեղադրված հզորությունը կկազմի 370 միլիոն կիլովատտ: Այս տեսանկյունից, Չինաստանի հիդրոէներգիայի արդյունաբերությունը դեռևս մեծ զարգացման տեղ ունի:

04 Հիդրոէներգիայի ապագա զարգացման միտումը Չինաստանում

Հիդրոէներգիան կարագացնի իր աճը առաջիկա մի քանի տարիների ընթացքում և կշարունակի աճել էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր արտադրության մեջ իր մասնաբաժնով։

Մի կողմից, 14-րդ հնգամյա պլանի ընթացքում Չինաստանում կարող է շահագործման հանձնվել ավելի քան 50 միլիոն կիլովատտ հիդրոէլեկտրակայան, այդ թվում՝ Երեք կիրճերի խմբի Ուդոնդե և Բայհետան հիդրոէլեկտրակայանները և Յալոնգ գետի հիդրոէլեկտրակայանի միջին հոսանքները։ Ավելին, Յարլունգ Զանգբո գետի ստորին հոսանքներում հիդրոէլեկտրակայանների զարգացման նախագիծը ներառվել է 14-րդ հնգամյա պլանում՝ 70 միլիոն կիլովատտ տեխնիկապես շահագործելի ռեսուրսներով, որը համարժեք է Երեք կիրճերի ավելի քան երեք հիդրոէլեկտրակայանների։ Սա նշանակում է, որ հիդրոէլեկտրակայանը կրկին մեծ զարգացում կապահովի։

Մյուս կողմից, ջերմային էներգիայի մասշտաբի կրճատումը ակնհայտորեն կանխատեսելի է։ Անկախ նրանից, թե դա շրջակա միջավայրի պաշտպանության, էներգետիկ անվտանգության և տեխնոլոգիական զարգացման տեսանկյունից է, ջերմային էներգիան շարունակելու է նվազեցնել իր կարևորությունը էներգետիկայի ոլորտում։

Հաջորդ մի քանի տարիների ընթացքում հիդրոէներգիայի զարգացման տեմպը դեռևս չի կարող համեմատվել նոր էներգիայի զարգացման տեմպի հետ։ Նույնիսկ ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արտադրության համամասնությամբ այն կարող է դասվել նոր էներգիայի ոլորտում ուշացածների շարքին։ Եթե ժամանակը երկարաձգվի, կարելի է ասել, որ այն կգերազանցի նոր էներգիան։

Ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի պլանավորման ինստիտուտի պլանավորման բաժնի տնօրեն Լյու Շիյուն կանխատեսում է, որ 14-րդ հնգամյա պլանի ընթացքում Չինաստանում նոր էներգիայի տեղադրված հզորությունը կգերազանցի 800 միլիոն կՎտ-ը, որը կազմում է 29%-ը։ Տարեկան էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը կհասնի 1.5 տրիլիոն կՎտ/ժ-ի՝ գերազանցելով հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը։