Það eru liðin 111 ár síðan Kína hóf byggingu Shilongba vatnsaflsvirkjunarinnar, fyrstu vatnsaflsvirkjunarinnar árið 1910. Á þessum meira en 100 árum, frá því að Shilongba vatnsaflsvirkjunin var aðeins 480 kW upp í 370 milljónir kW sem nú eru í efsta sæti í heiminum, hefur kínverski vatns- og raforkuiðnaðurinn náð ótrúlegum árangri. Við erum í kolaiðnaðinum og við munum heyra einhverjar fréttir af vatnsafli meira og minna, en við vitum ekki mikið um vatnsaflsiðnaðinn.
01 meginregla um orkuframleiðslu vatnsafls
Vatnsafl er í raun ferlið við að breyta hugsanlegri orku vatns í vélræna orku og síðan úr vélrænni orku í raforku. Almennt séð er það að nota rennandi vatn árfarvegs til að snúa mótor til raforkuframleiðslu, og orkan sem er í á eða hluta vatnasviðs hennar fer eftir vatnsmagni og vatnsfalli.
Vatnsmagn árinnar er ekki stjórnað af neinum lögaðila og fallið er í lagi. Þess vegna, þegar vatnsaflsvirkjun er byggð, er hægt að velja að byggja stíflu og beina vatninu frá til að einbeita fallinu og bæta nýtingu vatnsauðlindanna.
Stíflugerð felst í því að byggja stíflu í áarhluta með miklu falli, koma upp lóni til að geyma vatn og hækka vatnsborð, eins og til dæmis í Þriggja gljúfra vatnsaflsvirkjuninni; með fráveitu er átt við að beina vatni frá uppstreymis lóni niður í gegnum fráveiturásina, eins og í Jinping II vatnsaflsvirkjuninni.
02 einkenni vatnsafls
Kostir vatnsafls eru aðallega umhverfisvernd og endurnýjun, mikil skilvirkni og sveigjanleiki, lágur viðhaldskostnaður og svo framvegis.
Umhverfisvernd og endurnýjanleg orka ættu að vera stærstu kostir vatnsafls. Vatnsafl notar eingöngu orku úr vatni, neytir ekki vatns og veldur ekki mengun.
Vatnsorkuframleiðsla með túrbínu, aðalorkubúnaður vatnsaflsframleiðslu, er ekki aðeins skilvirk heldur einnig sveigjanleg í gangsetningu og notkun. Hún getur ræst fljótt úr kyrrstöðu á nokkrum mínútum og aukið og minnkað álagið á nokkrum sekúndum. Vatnsafl getur verið notað til að vinna að því að minnka álagið, stjórna tíðni, gera álagið í biðstöðu og koma í veg fyrir slys í raforkukerfinu.
Vatnsaflsframleiðsla notar ekki eldsneyti, þarfnast ekki mikils mannafla og aðstöðu sem fjárfest er í námum og flutningi eldsneytis, hefur einfaldan búnað, fáa rekstraraðila, minna aukaafl, langan endingartíma búnaðar og lágan rekstrar- og viðhaldskostnað. Þess vegna er orkuframleiðslukostnaður vatnsaflsvirkjana lágur, aðeins 1/5-1/8 af orkuframleiðslukostnaði varmaorkuvera, og orkunýting vatnsaflsvirkjana er mikil, allt að meira en 85%, en kolaorkunýtni varmaorkuvera er aðeins um 40%.
Ókostir vatnsafls eru aðallega að þau verða fyrir miklum áhrifum frá loftslagi, takmörkun landfræðilegra aðstæðna, miklar fjárfestingar í upphafi og skaða á vistfræðilegu umhverfi.
Úrkoma hefur mikil áhrif á vatnsafl. Hvort sem um er að ræða þurrkatímabil eða rigningartímabil er mikilvægur viðmiðunarþáttur fyrir kolaöflun varmaorkuvera. Vatnsaflsframleiðsla er stöðug eftir ári og héraði, en hún fer eftir „degi“ þegar hún er sundurliðuð eftir mánuði, ársfjórðungi og svæði. Hún getur ekki veitt stöðuga og áreiðanlega orku eins og varmaorka.
Mikill munur er á rigningartímabilinu og þurrkatímabilinu í suðri og norðri. Samkvæmt tölfræði um vatnsaflsframleiðslu í hverjum mánuði frá 2013 til 2021 er rigningartímabilið í Kína í heildina frá júní til október og þurrkatímabilið frá desember til febrúar. Munurinn á þessu tvennu getur meira en tvöfaldast. Á sama tíma sjáum við einnig að, í ljósi aukinnar uppsettrar afkastagetu, er raforkuframleiðslan frá janúar til mars í ár verulega minni en fyrri ár, og raforkuframleiðslan í mars er jafnvel jöfn þeirri sem var árið 2015. Þetta er nóg til að sýna fram á „óstöðugleika“ vatnsaflsvirkjunar.
Takmörkuð af hlutlægum skilyrðum. Ekki er hægt að byggja vatnsaflsvirkjanir þar sem vatn er til staðar. Bygging vatnsaflsvirkjunar er takmörkuð af jarðfræði, falli, rennslishraða, flutningi íbúa og jafnvel stjórnsýslulegri skiptingu. Til dæmis hefur vatnsverndarverkefnið í Heishan-gljúfrinu, sem minnst var á á þjóðþinginu árið 1956, ekki verið samþykkt vegna lélegrar samræmingar hagsmuna milli Gansu og Ningxia. Þangað til það birtist aftur í tillögu þinganna tveggja á þessu ári er enn óljóst hvenær framkvæmdir geta hafist.
Fjárfestingin sem þarf til vatnsaflsvirkjana er mikil. Jarðgrjót og steypuvinna vegna byggingar vatnsaflsvirkjana er gríðarleg og mikill kostnaður við endurbyggingu þarf að greiða. Þar að auki endurspeglast fjárfestingin ekki aðeins í fjármagni heldur einnig í tíma. Vegna þörfarinnar fyrir endurbyggingu og samhæfingu ýmissa deilda mun byggingarferli margra vatnsaflsvirkjana seinka miklu en áætlað var.
Sem dæmi má nefna að bygging Baihetan vatnsaflsvirkjunarinnar hófst árið 1958 og var hún hluti af „þriðju fimm ára áætluninni“ árið 1965. Eftir nokkrar óvæntar breytingar var hún þó ekki formlega hafin fyrr en í ágúst 2011. Hingað til hefur Baihetan vatnsaflsvirkjuninni ekki verið lokið. Að frátöldum forhönnun og skipulagningu mun raunverulegt byggingarferli taka að minnsta kosti 10 ár.
Stór uppistöðulón valda miklum flóðum í efri hlutum stíflunnar, sem stundum veldur skaða á láglendi, árfarvegum, skógum og graslendi. Á sama tíma hefur það einnig áhrif á vistkerfið í kringum virkjunina. Það hefur mikil áhrif á fiska, vatnafugla og önnur dýr.
03 núverandi staða vatnsaflsvirkjunar í Kína
Á undanförnum árum hefur vatnsaflsframleiðsla haldið áfram að vaxa, en vöxturinn síðustu fimm ár er lítill.
Árið 2020 var afkastageta vatnsaflsorkuframleiðslu 1355,21 milljarðar kílóvattstunda, sem er 3,9% aukning milli ára. Hins vegar, á tímabili 13. fimm ára áætlunarinnar, þróaðist vindorka og ljósleiðaraiðnaður hratt á tímabili 13. fimm ára áætlunarinnar, fram úr áætlunarmarkmiðum, en vatnsorka náði aðeins um helmingi áætlunarmarkmiðanna. Undanfarin 20 ár hefur hlutfall vatnsafls í heildarorkuframleiðslu verið tiltölulega stöðugt, á bilinu 14% – 19%.
Af vexti raforkuframleiðslu í Kína má sjá að vöxtur vatnsafls hefur hægt á sér síðustu fimm árin og hefur að mestu leyti haldist í kringum 5%.
Ég held að ástæðurnar fyrir hægagangi séu annars vegar lokun lítilla vatnsaflsvirkjana, sem er skýrt nefnd í 13. fimm ára áætluninni um verndun og viðgerðir á vistfræðilegu umhverfi. Það eru 4705 litlar vatnsaflsvirkjanir sem þarf að lagfæra og hætta rekstri í Sichuan-héraði einu saman;
Hins vegar eru miklar auðlindir Kína til þróunar vatnsafls ófullnægjandi. Kína hefur byggt margar vatnsaflsvirkjanir eins og Þrjár gljúfur, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba og Baihetan. Auðlindirnar til endurbyggingar stórra vatnsaflsvirkjana gætu aðeins verið „stóra beygja“ Yarlung Zangbo-árinnar. Hins vegar, vegna þess að svæðið felur í sér jarðfræðilega uppbyggingu, umhverfisstjórnun náttúruverndarsvæða og samskipti við nágrannalönd, hefur það verið erfitt að leysa áður.
Á sama tíma má einnig sjá af vaxtarhraða raforkuframleiðslu síðustu 20 ár að vaxtarhraði varmaorku er í grundvallaratriðum samstilltur við vaxtarhraða heildarraforkuframleiðslu, en vaxtarhraði vatnsafls er óviðkomandi vaxtarhraða heildarraforkuframleiðslu, sem sýnir að ástandið er „aukið annað hvert ár“. Þó að ástæður séu fyrir háu hlutfalli varmaorku, endurspeglar það einnig að vissu leyti óstöðugleika vatnsafls.
Í ferlinu við að minnka hlutfall varmaorku hefur vatnsafl ekki gegnt miklu hlutverki. Þótt hún þróist hratt getur hún aðeins viðhaldið hlutfalli sínu í heildarorkuframleiðslunni í ljósi mikillar aukningar í raforkuframleiðslu landsins. Minnkun á hlutfalli varmaorku er aðallega vegna annarra hreinna orkugjafa, svo sem vindorku, sólarorku, jarðgass, kjarnorku og svo framvegis.
Of mikil einbeiting vatnsaflsauðlinda
Heildarframleiðsla vatnsaflsorku í Sichuan- og Yunnan-héruðum nemur næstum helmingi af vatnsaflsframleiðslu landsins og vandamálið sem af því hlýst er að svæði sem eru rík af vatnsaflsauðlindum geta hugsanlega ekki nýtt sér staðbundna vatnsaflsframleiðslu, sem leiðir til orkusóunar. Tveir þriðju hlutar af skólpi og rafmagni í helstu vatnasviðum Kína koma frá Sichuan-héraði, allt að 20,2 milljarðar kílóvattstunda, en meira en helmingur af rafmagnsúrgangi í Sichuan-héraði kemur frá aðalstraumi Dadu-árinnar.
Vatnsaflsorka í Kína hefur þróast hratt um allan heim á síðustu 10 árum. Kína hefur nánast knúið áfram vöxt vatnsafls í heiminum með eigin krafti. Næstum 80% af vexti vatnsaflsnotkunar í heiminum kemur frá Kína og vatnsaflsnotkun Kína nemur meira en 30% af heimsnotkun vatnsafls.
Hins vegar er hlutfall slíkrar gríðarlegrar vatnsaflsnotkunar af heildarorkunotkun Kína aðeins örlítið hærra en heimsmeðaltalið, minna en 8% árið 2019. Jafnvel þótt ekki sé borið saman við þróuð lönd eins og Kanada og Noreg, þá er hlutfall vatnsaflsnotkunar mun lægra en í Brasilíu, sem er einnig þróunarland. Kína býr yfir 680 milljónum kílóvöttum af vatnsaflsauðlindum og er þar með í efsta sæti í heiminum. Árið 2020 verður uppsett afkastageta vatnsafls 370 milljónir kílóvötta. Frá þessu sjónarhorni hefur vatnsaflsorkuiðnaður Kína enn mikið svigrúm til þróunar.
04 framtíðarþróunarþróun vatnsafls í Kína
Vatnsafl mun aukast hratt á næstu árum og hlutfall þess af heildarorkuframleiðslu mun halda áfram að aukast.
Annars vegar er hægt að koma meira en 50 milljónum kílóvöttum af vatnsafli í notkun í Kína á tímabili 14. fimm ára áætlunarinnar, þar á meðal Wudongde, Baihetan vatnsaflsvirkjunum í Þriggja gljúfra hópnum og miðhluta Yalong-árinnar. Þar að auki hefur þróun vatnsaflsvirkjunar í neðri hluta Yarlung Zangbo-árinnar verið innifalin í 14. fimm ára áætluninni, með 70 milljónum kílóvöttum af tæknilega nýtanlegum auðlindum, sem jafngildir meira en þremur Þriggja gljúfra vatnsaflsvirkjunum, sem þýðir að vatnsafl hefur aftur hafið mikla þróun;
Hins vegar er augljóslega fyrirsjáanleg fækkun á umfangi varmaorkuframleiðslu. Hvort sem er frá sjónarhóli umhverfisverndar, orkuöryggis og tækniþróunar, þá mun varmaorka halda áfram að minnka mikilvægi sitt á orkusviðinu.
Á næstu árum er þróunarhraði vatnsaflsvirkjunar enn ósambærilegur við þróun nýrrar orku. Jafnvel hvað varðar heildarorkuframleiðslu gætu þær sem koma seint fram úr nýrri orku tekið hana fram úr. Ef tíminn lengist má segja að nýjar orkur muni taka hana fram úr.
Birtingartími: 12. apríl 2022
