1. 수자원 에너지 자원
인류의 수력 자원 개발과 이용 역사는 고대로 거슬러 올라갑니다. 중화인민공화국 재생에너지법 해석(전국인민대표대회 상무위원회 법률작업위원회 편찬)에 따르면, 수에너지는 바람과 태양열에 의해 물이 증발하고, 수증기는 비와 눈을 형성하며, 비와 눈이 내려 강과 하천을 형성하고, 물의 흐름이 에너지를 생산하는데, 이를 수에너지라고 합니다.
현대 수력 자원 개발 및 활용의 주요 내용은 수력 자원의 개발 및 활용이기 때문에, 사람들은 일반적으로 수력 자원, 수력 자원, 수력 발전 자원을 동의어로 사용합니다. 그러나 실제로 수력 자원은 수열 에너지 자원, 수력 에너지 자원, 수력 에너지 자원, 해수 에너지 자원 등 광범위한 내용을 포함합니다.
（1）수자원 및 열에너지자원
물과 열 에너지 자원은 흔히 천연 온천으로 알려져 있습니다. 고대 사람들은 천연 온천의 물과 열 자원을 직접 활용하여 목욕탕을 짓고, 목욕하고, 질병을 치료하고, 운동을 했습니다. 현대인들도 물과 열 에너지 자원을 발전과 난방에 활용하고 있습니다. 예를 들어 아이슬란드는 2003년에 70억 8천만 킬로와트시의 수력 발전을 달성했으며, 그중 14억 1천만 킬로와트는 지열 에너지(즉, 물 열 에너지 자원)를 이용하여 생산되었습니다. 국가 인구의 86%가 난방을 위해 지열 에너지(즉, 물 열 에너지 자원)를 사용하고 있습니다. 설비 용량이 2만 5천 킬로와트인 양바징 발전소가 서장에 건설되었으며, 이 발전소 역시 지열(물과 열 에너지 자원)을 이용하여 전력을 생산합니다. 전문가들의 예측에 따르면, 중국에서 매년 약 100미터 깊이의 토양에서 채취할 수 있는 저온 에너지(지하수를 매개로 사용)는 1,500억 킬로와트에 달할 수 있습니다. 현재 중국의 지열발전 설비용량은 35,300킬로와트입니다.
（2）수력에너지자원
수력 에너지는 물의 운동 에너지와 위치 에너지를 포함합니다. 고대 중국에서는 난류 강, 폭포, 그리고 폭포의 수력 에너지 자원을 이용하여 관개, 곡물 가공, 벼 탈곡을 위한 수차, 물레방아, 물레방아와 같은 기계류를 건설하는 데 널리 활용되었습니다. 1830년대에는 유럽에서 제분소, 면화 공장, 광산과 같은 대규모 산업에 전력을 공급하기 위해 수력 발전소가 개발 및 활용되었습니다. 원심 펌프를 직접 구동하여 양수 및 관개를 위한 원심력을 생성하는 현대식 수차와, 물의 흐름을 이용하여 수격압을 생성하고 양수 및 관개를 위한 높은 수압을 형성하는 수격 펌프는 모두 수력 에너지 자원을 직접 개발하고 활용하는 사례입니다.
（3）수력발전 자원
1880년대에 전기가 발견되면서 전자기학 이론을 바탕으로 전동기가 제작되었고, 수력 발전소의 수력 에너지를 전기 에너지로 변환하여 사용자에게 공급하는 수력 발전소가 건설되면서 수력 에너지 자원의 활발한 개발과 활용이 시작되었습니다.
우리가 지금 언급하는 수력 자원은 일반적으로 수력 자원이라고 불립니다. 해양에는 하천 수자원 외에도 막대한 조력, 파력, 염분, 온도 에너지가 존재합니다. 전 세계 해양 수력 자원은 약 760억 킬로와트로 추정되며, 이는 육상 하천 수력의 이론 매장량의 15배가 넘습니다. 그중 조력 에너지는 30억 킬로와트, 파력 에너지는 30억 킬로와트, 온도차 에너지는 400억 킬로와트, 염분차 에너지는 300억 킬로와트입니다. 현재 조력 에너지 개발 및 활용 기술만이 인류가 해양 수력 자원을 대규모로 활용할 수 있는 실용화 단계에 도달했습니다. 다른 에너지원의 개발 및 활용은 기술적·경제적 타당성 측면에서 획기적인 성과를 달성하고 실질적인 개발 및 활용을 달성하기 위해 추가적인 연구가 필요합니다. 우리가 일반적으로 언급하는 해양 에너지 개발 및 활용은 주로 조력 에너지의 개발 및 활용을 의미합니다. 달과 태양이 지구 해수면에 미치는 인력은 해수면의 주기적인 변동을 유발하는데, 이를 조석이라고 합니다. 바닷물의 변동은 조석 에너지를 형성합니다. 원칙적으로 조석 에너지는 조석 수위의 변동으로 생성되는 기계적 에너지입니다.
조수발전소는 11세기에 등장하였고, 20세기 초에는 독일과 프랑스가 소규모 조수 발전소를 건설하기 시작했습니다.
전 세계적으로 이용 가능한 조력 에너지는 10억에서 11억 킬로와트 사이로 추산되며, 연간 발전량은 약 1조 2,400억 킬로와트시에 달합니다. 중국의 조력 에너지 이용 가능 자원은 설비 용량이 2,158만 킬로와트이고, 연간 발전량은 300억 킬로와트시에 달합니다.
현재 세계 최대 규모의 조력 발전소는 프랑스 렌 조력 발전소로, 설비 용량은 24만 킬로와트입니다. 중국 최초의 조력 발전소는 광둥성의 지저우 조력 발전소로, 1958년에 건설되어 설비 용량이 40킬로와트입니다. 1985년에 건설된 저장성 장샤 조력 발전소는 총 설비 용량이 3,200킬로와트로 세계 3위를 차지하고 있습니다.
또한 중국 해양의 파력 에너지 매장량은 약 1,285만 킬로와트, 조력 에너지는 약 1,394만 킬로와트, 염분차 에너지는 약 1억 2,500만 킬로와트, 그리고 온도차 에너지는 약 13억 2,100만 킬로와트입니다. 종합적으로 볼 때, 중국의 해양 에너지 총량은 약 15억 킬로와트로, 이는 육지 하천 수력 발전의 이론 매장량인 6억 9,400만 킬로와트의 두 배 이상이며, 개발 및 활용에 대한 전망이 매우 밝습니다. 현재 세계 각국은 해양에 잠재된 막대한 에너지 자원을 개발하고 활용하기 위한 기술적 접근 방식에 막대한 투자를 하고 있습니다.
2. 수력발전 자원
수력 발전은 일반적으로 하천의 위치 에너지와 운동 에너지를 이용하여 물을 끌어올리고 수력 발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 것을 의미합니다. 석탄, 석유, 천연가스, 원자력 발전은 재생 불가능한 연료 자원을 소비하는 반면, 수력 발전은 수자원을 소비하지 않고 하천의 흐름 에너지를 이용합니다.
（1） 세계 수력 에너지 자원
전 세계 하천의 수력발전 자원 총 매장량은 50억 5천만 킬로와트이며, 연간 발전량은 최대 44조 2,800억 킬로와트시에 이릅니다. 기술적으로 개발 가능한 수력발전 자원은 22억 6천만 킬로와트이며, 연간 발전량은 9조 8,000억 킬로와트시에 달할 수 있습니다.
1878년 프랑스는 세계 최초로 설비 용량 25kW의 수력 발전소를 건설했습니다. 현재까지 전 세계 수력 발전 설비 용량은 7억 6천만 kW를 넘어섰으며, 연간 발전량은 3조 kW에 달합니다.
（2） 중국의 수력자원
중국은 세계에서 가장 풍부한 수력 에너지 자원을 보유한 국가 중 하나입니다. 최신 수력 자원 조사에 따르면 중국의 하천수 에너지 이론 매장량은 6억 9,400만 킬로와트, 연간 이론 발전량은 6조 800억 킬로와트로 수력 이론 매장량 면에서 세계 1위를 차지했습니다. 중국 수력 자원의 기술적 이용 가능 용량은 5억 4,200만 킬로와트, 연간 발전량은 2조 4,700억 킬로와트, 경제적 이용 가능 용량은 4억 200만 킬로와트, 연간 발전량은 1조 7,500억 킬로와트로 모두 세계 1위를 차지했습니다.
1905년 7월, 중국 최초의 수력 발전소인 대만성의 귀산 수력 발전소가 설비 용량 500kVA로 건설되었습니다. 1912년, 중국 본토 최초의 수력 발전소인 윈난성 쿤밍의 석룡바 수력 발전소가 발전을 위해 완공되었으며 설비 용량은 480kVA였습니다. 1949년, 전국의 수력 설비 용량은 163,000kWh였습니다. 1999년 말까지, 그것은 7,297만kWh로 발전하여 미국에 이어 세계 2위를 차지했습니다. 2005년까지, 중국의 수력 설비 용량은 총 1억 1,500만kWh에 도달하여 세계 1위를 차지했으며, 개발 가능한 수력 용량의 14.4%, 국가 전력 산업 총 설비 용량의 20%를 차지했습니다.
（3）수력발전의 특성
수력 에너지는 자연의 물 순환에 따라 반복적으로 재생되며, 인간이 지속적으로 사용할 수 있습니다. 사람들은 수력 에너지의 재생 가능성을 설명하기 위해 '무궁무진하다'는 표현을 자주 사용합니다.
수력 발전은 생산 및 운영 과정에서 연료를 소비하거나 유해 물질을 배출하지 않습니다. 관리 및 운영 비용, 발전 비용, 그리고 환경 영향이 화력 발전보다 훨씬 낮아 저비용 친환경 에너지원입니다.
수력 발전은 우수한 조정 성능, 빠른 시동, 그리고 전력망 운영의 피크 저감 기능을 갖추고 있습니다. 빠르고 효율적인 수력 발전은 비상 및 사고 상황에서 전력 공급 손실을 줄이고 전력 공급의 안전성을 보장합니다.
수력 에너지와 광물 에너지는 자원 기반 1차 에너지에 속하며, 이를 전기 에너지로 변환하여 2차 에너지라고 합니다. 수력 에너지 개발은 1차 에너지 개발과 2차 에너지 생산을 동시에 완료하는 에너지원으로, 1차 에너지 건설과 2차 에너지 건설이라는 두 가지 기능을 동시에 수행합니다. 단일 에너지 광물 채굴, 운송, 저장 과정이 필요 없어 연료비가 크게 절감됩니다.
수력 발전을 위한 저수지 건설은 지역의 생태 환경을 변화시킬 것입니다. 한편으로는 일부 토지의 침수로 이주민의 이주가 불가피합니다. 다른 한편으로는 해당 지역의 미기후를 복원하고, 새로운 수생 생태 환경을 조성하며, 생물의 생존을 촉진하고, 인간의 홍수 조절, 관개, 관광 및 해상 교통 개발을 촉진할 수 있습니다. 따라서 수력 발전 사업 계획 시에는 생태 환경에 미치는 악영향을 최소화하는 것을 종합적으로 고려해야 하며, 수력 발전은 단점보다 장점이 더 많습니다.
수력 에너지의 장점으로 인해 전 세계 국가들은 수력 발전을 우선시하는 정책을 채택하고 있습니다. 1990년대 브라질의 수력 발전은 전체 설비 용량의 93.2%를 차지했으며, 노르웨이, 스위스, 뉴질랜드, 캐나다와 같은 국가들은 수력 발전 비율이 50%를 넘었습니다.
1990년 전 세계 일부 국가의 수력 발전이 이용 가능한 전기에 차지하는 비중은 프랑스가 74%, 스위스가 72%, 일본이 66%, 파라과이가 61%, 미국이 55%, 이집트가 54%, 캐나다가 50%, 브라질이 17.3%, 인도가 11%, 같은 기간 중국이 6.6%였습니다.
게시 시간: 2024년 9월 24일
