Vatnsaflsorka á sér langa þróunarsögu og heildstæða iðnaðarkeðju.
Vatnsafl er endurnýjanleg orkutækni sem notar hreyfiorku vatns til að framleiða rafmagn. Þetta er víða notuð hrein orka með mörgum kostum, svo sem endurnýjanleika, lágum losunum, stöðugleika og stjórnanleika. Virkni vatnsafls byggist á einfaldri hugmynd: að nota hreyfiorku vatnsrennslis til að knýja túrbínuna, sem síðan snýr rafalnum til að framleiða rafmagn. Skrefin í vatnsaflsframleiðslu eru: vatnsleiðsla frá lóni eða á, sem krefst vatnsgjafa, venjulega lóns (tilbúins lóns) eða náttúrulegrar á, sem veitir orku; vatnsrennslisstýring, vatnsrennslið er leitt að blöðum túrbínunnar í gegnum fráveiturásina. Fráveiturásin getur stjórnað vatnsrennslinu til að stilla orkuframleiðslugetuna; túrbínan gengur og vatnsrennslið lendir á blöðum túrbínunnar til að láta hana snúast. Túrbínan er svipuð vindhjólinu í vindorkuframleiðslu; rafallinn framleiðir rafmagn og rekstur túrbínunnar snýr rafalnum, sem framleiðir rafmagn með rafsegulfræðilegri örvun; orkuflutningur, rafmagnið sem myndast er sent til raforkukerfisins og afhent borgum, iðnaði og heimilum. Það eru margar gerðir af vatnsafli. Samkvæmt mismunandi starfsháttum og notkunarsviðum má skipta því í árorkuframleiðslu, orkuframleiðslu úr lónum, orkuframleiðslu úr sjávarföllum og sjóorkuframleiðslu og litla vatnsaflsorkuframleiðslu. Vatnsafl hefur marga kosti en einnig nokkra galla. Kostirnir eru aðallega: vatnsafl er endurnýjanleg orkulind. Vatnsafl byggir á vatnsrennsli, þannig að það er endurnýjanlegt og klárast ekki; það er hrein orkulind. Vatnsafl framleiðir ekki gróðurhúsalofttegundir og loftmengun og hefur lítil áhrif á umhverfið; það er stjórnanlegt. Vatnsaflsvirkjanir er hægt að aðlaga eftir eftirspurn til að veita áreiðanlega grunnaflsgetu. Helstu gallarnir eru: stórfelldar vatnsaflsframkvæmdir geta valdið skaða á vistkerfinu, sem og félagslegum vandamálum eins og íbúaflutningum og eignarnámi; vatnsafl er takmarkað af framboði vatnsauðlinda og þurrkar eða minnkun vatnsrennslis geta haft áhrif á orkuframleiðslugetu.
Vatnsafl, sem endurnýjanleg orkuform, á sér langa sögu. Snemma vatnstúrbínur og vatnshjól: Strax á 2. öld f.Kr. fóru menn að nota vatnstúrbínur og vatnshjól til að knýja vélar eins og myllur og sagmyllur. Þessar vélar nota hreyfiorku vatnsrennslis til að vinna. Tilkoma orkuframleiðslu: Seint á 19. öld fóru menn að nota vatnsaflsvirkjanir til að breyta vatnsorku í rafmagn. Fyrsta atvinnurekna vatnsaflsvirkjun heims var byggð í Wisconsin í Bandaríkjunum árið 1882. Bygging stíflna og uppistöðulóna: Snemma á 20. öld stækkaði umfang vatnsafls til muna með byggingu stíflna og uppistöðulóna. Meðal frægra stífluverkefna eru Hoover-stíflan í Bandaríkjunum og Þriggja gljúfra stíflan í Kína. Tækniframfarir: Með tímanum hefur vatnsaflstækni verið stöðugt bætt, þar á meðal með innleiðingu túrbína, túrbínuaflna og snjallra stjórnkerfa, sem hafa bætt skilvirkni og áreiðanleika vatnsafls.
Vatnsafl er hrein og endurnýjanleg orkulind og iðnaðarkeðja hennar nær yfir nokkra lykilþætti, þar á meðal frá vatnsauðlindastjórnun til orkuflutnings. Fyrsti þátturinn í vatnsaflsorkuiðnaðarkeðjunni er vatnsauðlindastjórnun. Þetta felur í sér áætlanagerð, geymslu og dreifingu vatnsrennslis til að tryggja að vatn sé stöðugt veitt til túrbína til orkuframleiðslu. Vatnsauðlindastjórnun krefst venjulega eftirlits með breytum eins og úrkomu, vatnsrennslishraða og vatnsborði til að taka viðeigandi ákvarðanir. Nútíma vatnsauðlindastjórnun leggur einnig áherslu á sjálfbærni til að tryggja að hægt sé að viðhalda orkuframleiðslugetu jafnvel við erfiðar aðstæður eins og þurrka. Stíflur og uppistöðulón eru lykilmannvirki í vatnsaflsorkuiðnaðarkeðjunni. Stíflur eru venjulega notaðar til að hækka vatnsborð, skapa vatnsþrýsting og þannig auka hreyfiorku vatnsrennslis. Uppistöðulón eru notuð til að geyma vatn til að tryggja að nægilegt vatnsrennsli sé tryggt við hámarkseftirspurn. Hönnun og smíði stíflna þarf að taka tillit til jarðfræðilegra aðstæðna, vatnsrennsliseiginleika og vistfræðilegra áhrifa til að tryggja öryggi og sjálfbærni. Túrbínur eru kjarnaþættir í vatnsaflsorkuiðnaðarkeðjunni. Þegar vatn rennur í gegnum blöð túrbínunnar er hreyfiorka þess breytt í vélræna orku, sem veldur því að túrbínan snýst. Hægt er að velja hönnun og gerð túrbínu út frá hraða, rennslishraða og hæð vatnsrennslis til að ná sem mestri orkunýtni. Eftir að túrbínan snýst knýr hún tengda rafstöðina til að framleiða rafmagn. Rafallinn er lykiltæki sem breytir vélrænni orku í raforku. Almennt er virkni rafstöðvar að framkalla straum í gegnum snúningssegulsvið til að mynda riðstraum. Hönnun og afköst rafstöðvarinnar þurfa að vera ákvörðuð út frá orkuþörf og eiginleikum vatnsrennslis. Rafmagnið sem rafstöðin framleiðir er riðstraumur, sem venjulega þarf að vinna í gegnum spennistöð. Helstu hlutverk spennistöðva eru meðal annars spennuaukning (aukning spennu til að draga úr orkutapi við orkuflutning) og umbreyting straumtegunda (umbreyting riðstraums í jafnstraum eða öfugt) til að uppfylla kröfur orkuflutningskerfisins. Síðasti hlekkurinn er orkuflutningur. Orkan sem rafstöðin framleiðir er send til orkunotenda í borgum, iðnaðarsvæðum eða dreifbýli í gegnum flutningslínur. Flutningslínur þurfa að vera skipulögð, hönnuð og viðhaldið til að tryggja að rafmagn sé flutt á öruggan og skilvirkan hátt á áfangastað. Á sumum svæðum gæti einnig þurft að vinna úr rafmagni aftur í gegnum spennistöðvar til að mæta þörfum mismunandi spennu og tíðna.
Ríkar vatnsaflsauðlindir og næg vatnsaflsframleiðsla
Kína er stærsta vatnsaflsframleiðsluland heims, með miklar vatnsauðlindir og stórfelld vatnsaflsverkefni. Vatnsaflsframleiðsla Kína gegnir lykilhlutverki í að mæta innlendri orkuþörf, draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og bæta orkuuppbyggingu. Félagsleg raforkunotkun er lykilhagfræðilegur vísir sem endurspeglar magn raforkunotkunar í landi eða svæði og er afar mikilvægur til að mæla efnahagsstarfsemi, orkuframboð og umhverfisáhrif. Samkvæmt gögnum sem Orkustofnun Bandaríkjanna hefur gefið út hefur heildarraforkunotkun landsins sýnt stöðugan vöxt. Í lok árs 2022 var heildarraforkunotkun landsins 863,72 milljarðar kWh, sem er 324,4 milljarðar kWh aukning frá 2021, sem er 3,9% aukning milli ára.
Samkvæmt gögnum sem kínverska raforkuráðið gaf út er mesta rafmagnsnotkunin í landi mínu í framhaldsgreinum, þar á eftir kemur þriðja iðnaðurinn. Aðalatvinnugreinin notaði 114,6 milljarða kWh af rafmagni, sem er 10,4% aukning frá fyrra ári. Meðal þeirra jókst rafmagnsnotkun landbúnaðar, fiskveiða og búfjárræktar um 6,3%, 12,6% og 16,3% í sömu röð. Víðtæk efling endurlífgunarstefnu dreifbýlisins og veruleg umbætur á rafmagnsaðstöðu dreifbýlisins og stöðugar umbætur á rafvæðingarstigi á undanförnum árum hafa knúið áfram hraðan vöxt rafmagnsnotkunar í aðalatvinnugreinum. Framhaldsgreinin notaði 5,70 billjónir kWh af rafmagni, sem er 1,2% aukning frá fyrra ári. Meðal þeirra jókst árleg rafmagnsnotkun hátækni- og búnaðarframleiðslu um 2,8% og árleg rafmagnsnotkun framleiðslu rafmagnsvéla og búnaðar, lyfjaframleiðslu, tölvusamskipta og annarrar framleiðslu rafeindabúnaðar jókst um meira en 5%; rafmagnsnotkun framleiðslu nýrra orkutækja jókst verulega um 71,1%. Rafmagnsnotkun þriðja iðnaðarins var 1,49 billjónir kWh, sem er 4,4% aukning frá fyrra ári. Í fjórða lagi var rafmagnsnotkun íbúa í þéttbýli og dreifbýli 1,34 billjónir kWh, sem er 13,8% aukning frá fyrra ári.
Vatnsaflsvirkjanir Kína eru dreifðar um allt landið, þar á meðal stórar vatnsaflsstöðvar, litlar vatnsaflsstöðvar og dreifð vatnsaflsverkefni. Meðal frægra vatnsaflsverkefna eru Þriggja gljúfra virkjunin, sem er ein stærsta vatnsaflsstöð Kína og í heiminum, staðsett á Þriggja gljúfra svæðinu í efri hluta Jangtse-fljótsins. Hún hefur gríðarlega orkuframleiðslugetu og sér iðnaði og borgum fyrir rafmagni; Xiangjiaba virkjunin, Xiangjiaba virkjunin, er staðsett í Sichuan héraði og er ein stærsta vatnsaflsstöðin í suðvestur Kína. Hún er staðsett við Jinsha-ána og sér svæðinu fyrir rafmagni; Sailimu-vatns virkjunin, Sailimu-vatns virkjunin, er staðsett í Xinjiang Uygur sjálfstjórnarhéraði og er eitt mikilvægasta vatnsaflsverkefnið í vesturhluta Kína. Hún er staðsett við Sailimu-vatn og hefur verulegt orkuframleiðsluhlutverk. Samkvæmt gögnum frá Hagstofunni hefur vatnsaflsframleiðsla lands míns aukist jafnt og þétt ár frá ári. Í lok árs 2022 var vatnsaflsframleiðsla lands míns 1.352,195 milljarðar kWh, sem er 0,99% aukning frá fyrra ári. Í ágúst 2023 var vatnsaflsframleiðsla lands míns 718,74 milljarðar kWh, sem er lítilsháttar lækkun frá sama tímabili í fyrra, eða 0,16% lækkun frá fyrra ári. Helsta ástæðan var sú að vegna áhrifa loftslags minnkaði úrkoma verulega árið 2023.
Birtingartími: 19. des. 2024
