Հիդրոէներգիայի արտադրության սկզբունքը և Չինաստանում հիդրոէներգիայի զարգացման ներկայիս իրավիճակի վերլուծությունը

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

01 Հիդրոէլեկտրակայանի էլեկտրաէներգիայի արտադրության սկզբունքը
Հիդրոէներգիան իրականում 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 կաթիլները նորմալ են։ Հետևաբար, հիդրոէլեկտրակայան կառուցելիս կարող եք ընտրել ամբարտակ կառուցել և ջուրը շեղել կաթիլները կենտրոնացնելու համար՝ ջրային ռեսուրսների օգտագործման մակարդակը բարելավելու համար։
Ջրամբարի կառուցումը նշանակում է գետի մեծ անկում ունեցող հատվածում ամբարտակի կառուցում, ջուրը կուտակելու և ջրի մակարդակը բարձրացնելու համար ջրամբար ստեղծելը, 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 գործարկման և շահագործման հարցում: Այն կարող է արագորեն մեկնարկել աշխատանքը ստատիկ վիճակից մի քանի րոպեում՝ և մի քանի վայրկյանում ավարտել բեռի ավելացման և նվազեցման խնդիրը: Հիդրոէներգիան կարող է օգտագործվել էներգետիկ համակարգի գագաթնակետային նվազեցման, հաճախականության մոդուլյացիայի, բեռի սպասման և վթարային սպասման խնդիրները լուծելու համար:
Հիդրոէլեկտրակայանների արտադրությունը վառելիք չի սպառում, չի պահանջում մեծ 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։ Հետևաբար, հիդրոէլեկտրակայանների էլեկտրաէներգիայի արտադրության արժեքը ցածր է, որը կազմում է ջերմային էլեկտրակայանների արժեքի ընդամենը 1/5-1/8-ը, իսկ հիդրոէլեկտրակայանների էներգիայի օգտագործման մակարդակը բարձր է՝ մինչև ավելի քան 85%, մինչդեռ ջերմային էլեկտրակայանների ածխային ջերմային էներգիայի արդյունավետությունը կազմում է ընդամենը մոտ 40%։

Հիդրոէլեկտրակայանների թերությունները հիմնականում ներառում են կլիմայական մեծ ազդեցությունը, աշխարհագրական պայմանների սահմանափակումը, վաղ փուլում մեծ ներդրումները և էկոլոգիական միջավայրին հասցված վնասը։
Հիդրոէներգիայի վրա մեծապես ազդում են տեղումները: Ջերմաէլեկտրակայանի ածխի ձեռքբերման կարևոր գործոն է չորային, թե խոնավ եղանակը: Հիդրոէլեկտրակայանի արտադրությունը կայուն է ըստ տարվա և մարզի, բայց այն 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 մեծ տարբերություններ կան խոնավ և չորային սեզոններում։ 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 տարբերությունը կարող է ավելի քան կրկնապատկվել։ Միևնույն ժամանակ, մենք կարող ենք տեսնել նաև, 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»։

Սահմանափակված է օբյեկտիվ պայմաններով։ Հիդրոէլեկտրակայաններ չեն կարող կառուցվել այնտեղ, որտեղ ջուր կա։ Հիդրոէլեկտրակայանի կառուցումը սահմանափակված է երկրաբանությամբ, անկմամբ, հոսքի արագությամբ, բնակիչների տեղափոխմամբ և նույնիսկ վարչական բաժանմամբ։ Օրինակ՝ 1956 թվականին Ազգային ժողովրդական կոնգրեսում հիշատակված Հեյշան կիրճի ջրային պահպանության նախագիծը չի ընդունվել Գանսուի և Նինսիայի միջև շահերի վատ համակարգման պատճառով։ Մինչև այս տարվա երկու նստաշրջանների առաջարկներում դրա կրկին հայտնվելը, դեռևս անհայտ է, թե երբ կարող է սկսվել շինարարությունը։
Հիդրոէլեկտրակայանների կառուցման համար անհրաժեշտ ներդրումները մեծ են։ Հիդրոէլեկտրակայանների կառուցման համար անհրաժեշտ հողային և բետոնե աշխատանքները հսկայական են, և վերաբնակեցման համար անհրաժեշտ են հսկայական ծախսեր։ 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 նախագծման և 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 կազմում է 1355.21 միլիարդ կՎտ/ժ, տարեկան աճը կազմելով 3.9%: Այնուամենայնիվ, 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, Չինաստանի խոշոր հիդրոէլեկտրակայանների զարգացման ռեսուրսները բավարար չեն: Չինաստանը կառուցել է բազմաթիվ հիդրոէլեկտրակայաններ, ինչպիսիք են՝ «Երեք կիրճերը», «Գեչժոուբան», «Ուդոնդե»-ն, «Սյանցզյաբան» և «Բայհետանը»: Խոշոր 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 այն ​​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։
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, մինչդեռ 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 իր սեփական ուժերով է առաջ մղել համաշխարհային հիդրոէներգիայի աճը։ 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 չհամեմատենք զարգացած երկրների, ինչպիսիք են Կանադան և Նորվեգիան, հետ, հիդրոէներգիայի սպառման համամասնությունը շատ ավելի ցածր է, քան Բրազիլիայում, որը նույնպես զարգացող երկիր է: Չինաստանն ունի 680 միլիոն կիլովատտ հիդրոէներգիայի պաշարներ, 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, այդ թվում՝ Ուդոնդեում, Երեք կիրճերի խմբի Բայհետան հիդրոէլեկտրակայաններում և Յալոնգ գետի հիդրոէլեկտրակայանի միջին հոսանքներում, կարող է շահագործման հանձնվել ավելի քան 50 միլիոն կիլովատտ հզորությամբ հիդրոէլեկտրակայան։ 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, ինչը նշանակում է, որ հիդրոէլեկտրակայանը կրկին մեծ զարգացում է ապրել։
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 գերազանցվել նոր էներգիայի ուշացած եկողների կողմից։ Եթե ժամանակը երկարաձգվի, կարելի է ասել, որ այն կգերազանցի նոր էներգիան։