Praėjo 111 metų nuo tada, kai Kinija pradėjo statyti Šilongbos hidroelektrinę, pirmąją hidroelektrinę 1910 m. Per šiuos daugiau nei 100 metų Kinijos vandens ir elektros pramonė pasiekė reikšmingų laimėjimų – nuo Šilongbos hidroelektrinės įrengtos galios, siekiančios vos 480 kW, iki 370 mln. kW, o tai užima pirmąją vietą pasaulyje. Esame anglies pramonėje ir išgirsime naujienų apie hidroenergetiką, tačiau apie hidroenergetikos pramonę žinome nedaug.
Šiandien trumpai supraskime hidroenergetiką iš hidroenergijos principų ir savybių bei dabartinės hidroenergijos situacijos ir plėtros tendencijų Kinijoje.
01 hidroenergijos energijos gamybos principas
Iš tiesų, hidroenergija yra procesas, kurio metu vandens potencialinė energija paverčiama mechanine energija, o mechaninė energija – elektros energija. Paprastai tariant, tai yra tekančio upės vandens panaudojimas varikliui sukti ir elektros energijai gaminti, o upėje ar jos baseino dalyje esanti energija priklauso nuo vandens tūrio ir kritimo.
Upės vandens tūrio nekontroliuoja joks juridinis asmuo, o kritimas yra priimtinas. Todėl statant hidroelektrines, galima pasirinkti užtvankų statybą ir nukreipimą, kad būtų sutelktas kritimas ir pagerintas vandens išteklių panaudojimo lygis.
Užtvanka – tai užtvankos su dideliu nuolydžiu pastatymas upės ruože, rezervuaro įrengimas vandeniui kaupti ir vandens lygiui pakelti, pavyzdžiui, Trijų tarpeklių hidroelektrinėje; vandens nukreipimas – tai vandens nukreipimas iš aukštupio rezervuaro į žemupį per nukreipimo kanalą, pavyzdžiui, Dzinpingo II hidroelektrinėje.
02 hidroenergijos charakteristikos
Hidroenergijos privalumai daugiausia apima aplinkos apsaugą ir regeneraciją, didelį efektyvumą ir lankstumą, mažas priežiūros išlaidas ir pan.
Didžiausias hidroenergijos privalumas turėtų būti aplinkos apsauga ir atsinaujinantys energijos šaltiniai. Hidroenergija naudoja tik vandenyje esančią energiją, nenaudoja vandens ir neteršia aplinkos.
Vandens turbinos generatorius, pagrindinė hidroenergijos gamybos įranga, yra ne tik efektyvus, bet ir lankstus paleidimo bei eksploatavimo požiūriu. Jis gali greitai paleisti darbą iš statinės būsenos per kelias minutes ir per kelias sekundes atlikti apkrovos didinimo ir mažinimo užduotis. Hidroenergija gali būti naudojama elektros energijos sistemos piko mažinimo, dažnio moduliavimo, apkrovos rezervinio režimo ir avarinio rezervinio režimo užduotims atlikti.
Hidroenergijai gaminti nereikia kuro, nereikia daug darbo jėgos ir įrenginių, investuojamų į kuro kasybą ir transportavimą, įranga paprasta, operatorių nedaug, pagalbinė energija maža, įranga tarnauja ilgai, o eksploatavimo ir priežiūros išlaidos mažos, todėl hidroelektrinės energijos gamybos sąnaudos yra mažos – tik 1/5–1/8 šiluminės elektrinės sąnaudų, o hidroelektrinės energijos panaudojimo lygis yra aukštas – siekia daugiau nei 85 %. Anglimi kūrenamų elektrinių šiluminis efektyvumas siekia tik apie 40 %.
Hidroenergetikos trūkumai daugiausia yra didelė klimato įtaka, geografinės sąlygos, didelės investicijos pradiniame etape ir žala ekologinei aplinkai.
Hidroenergijai didelę įtaką daro krituliai. Sausasis ir drėgnasis metų laikas yra svarbus atskaitos veiksnys, lemiantis šiluminių elektrinių anglių įsigijimą. Hidroenergija yra stabili priklausomai nuo metų ir provincijos, tačiau ji priklauso nuo „dienos“, kai ji pateikiama mėnesio, ketvirčio ir regiono duomenimis. Hidroenergija negali tiekti stabilios ir patikimos energijos, kaip šiluminė energija.
Drėgnojo ir sausojo metų laikotarpiai pietuose ir šiaurėje labai skiriasi. Tačiau, remiantis hidroenergijos gamybos statistika kiekvieną mėnesį nuo 2013 iki 2021 m., apskritai Kinijos drėgnasis sezonas trunka maždaug nuo birželio iki spalio, o sausasis – maždaug nuo gruodžio iki vasario. Elektros energijos gamybos skirtumas tarp šių dviejų šalių gali būti daugiau nei dvigubai didesnis. Tuo pačiu metu taip pat matome, kad didėjant įrengtajai galiai, elektros energijos gamyba šiais metais nuo sausio iki kovo mėnesio yra gerokai mažesnė nei ankstesniais metais, o kovo mėnesį pagaminta elektros energijos gamyba netgi prilygsta 2015 m. gamybai. To pakanka, kad pamatytume hidroenergijos „nestabilumą“.
Hidroenergijos gamyba kiekvieną mėnesį nuo 2013 iki 2021 m. (100 mln. kWh)
Riboja objektyvios sąlygos. Hidroelektrinių negalima statyti ten, kur yra vandens. Geologija, kritimas, srauto greitis, gyventojų perkėlimas ir net administracinis suskirstymas – visa tai riboja hidroelektrinės statybą. Pavyzdžiui, 1956 m. Nacionaliniame liaudies kongrese minėtas Heishano tarpeklio vandens taupymo projektas nebuvo priimtas dėl prasto Gansu ir Ningsia interesų koordinavimo. Iki šių metų jis vėl pasirodė dviejų sesijų pasiūlyme. Kada galima pradėti statybas, vis dar nežinoma.
Hidroenergetikai reikalingos didelės investicijos. Žemės ir betono darbai hidroelektrinių statybai yra milžiniški, taip pat reikia padengti dideles perkėlimo išlaidas; be to, ankstyvos investicijos atsispindi ne tik kapitale, bet ir laike. Dėl perkėlimo ir įvairių skyrių koordinavimo poreikio daugelio hidroelektrinių statybos ciklas bus gerokai atidėtas nei planuota.
Pavyzdžiui, statoma Baihetano hidroelektrinė. Projektas buvo pradėtas 1958 m. ir į „trečiąjį penkerių metų planą“ įtrauktas 1965 m. Tačiau po kelių netikėtumų oficialiai pradėtas tik 2011 m. rugpjūtį. Iki šiol Baihetano hidroelektrinė nėra baigta. Išskyrus preliminarų projektavimo planą, tikrasis statybos ciklas truks mažiausiai 10 metų.
Dideli rezervuarai sukelia didelio masto potvynius užtvankos viršutinėje dalyje, kartais pažeisdami žemumas, upių slėnius, miškus ir pievas. Tuo pačiu metu tai paveiks ir vandens ekosistemą aplink elektrinę. Tai daro didelį poveikį žuvims, vandens paukščiams ir kitiems gyvūnams.
03 dabartinė hidroenergetikos plėtros padėtis Kinijoje
Pastaraisiais metais hidroenergijos gamyba išlaikė augimą, tačiau per pastaruosius penkerius metus augimo tempas yra mažas.
2020 m. hidroenergijos gamybos pajėgumas sieks 1 355,21 mlrd. kWh, o metinis padidėjimas sieks 3,9 %. Tačiau 13-ojo penkmečio plano laikotarpiu vėjo energija ir optoelektronika sparčiai vystėsi, viršydamos planavimo tikslus, o hidroenergetika pasiekė tik apie pusę planavimo tikslų. Per pastaruosius 20 metų hidroenergijos dalis bendroje elektros energijos gamyboje buvo gana stabili ir sudarė 14–19 %.
Remiantis Kinijos elektros energijos gamybos augimo tempu, matyti, kad hidroenergijos augimo tempas per pastaruosius penkerius metus sulėtėjo ir iš esmės išliko apie 5 %.
Manau, kad sulėtėjimo priežastys, viena vertus, yra mažųjų hidroelektrinių uždarymas, kuris aiškiai paminėtas 13-ajame penkmečio plane, skirtame ekologinei aplinkai apsaugoti ir atkurti. Vien Sičuano provincijoje yra 4705 mažosios hidroelektrinės, kurias reikia sutvarkyti ir uždaryti;
Kita vertus, Kinijai trūksta didelių hidroenergetikos plėtros išteklių. Kinija yra pastatijusi daug hidroelektrinių, tokių kaip Trijų tarpeklių, Gežoubos, Vudongdės, Siangjiabos ir Baihetano. Didelių hidroelektrinių rekonstrukcijos ištekliai gali būti tik Yarlung Zangbo upės „didysis vingis“. Tačiau dėl regiono geologinės struktūros, gamtos rezervatų aplinkos kontrolės ir santykių su aplinkinėmis šalimis, anksčiau tai buvo sunku išspręsti.
Tuo pačiu metu, vertinant elektros energijos gamybos augimo tempą per pastaruosius 20 metų, matyti, kad šiluminės energijos augimo tempas iš esmės yra sinchronizuotas su bendros elektros energijos gamybos augimo tempu, o hidroenergijos augimo tempas neturi įtakos bendros elektros energijos gamybos augimo tempui, o tai rodo „kas dvejus metus kylančią“ būseną. Nors yra priežasčių, kodėl didelė šiluminės energijos dalis yra tokia didelė, ji tam tikru mastu taip pat atspindi hidroenergijos nestabilumą.
Elektros energijos gamybos augimas
Kalbant apie elektros energijos gamybos dalį, taip pat matome, kad nors hidroenergetikos pramonė per pastaruosius 20 metų sparčiai vystėsi, o 2020 m. hidroenergijos gamyba buvo penkis kartus didesnė nei 2001 m., jos dalis bendroje elektros energijos gamyboje reikšmingai nepasikeitė.
Mažėjant šiluminės energijos daliai, hidroenergija nevaidina didelio vaidmens. Nors ji sparčiai vystosi, savo dalį bendroje elektros energijos gamyboje ji gali išlaikyti tik esant dideliam nacionalinės elektros energijos gamybos augimui. Šiluminės energijos dalies sumažėjimą daugiausia lemia kiti švarūs energijos šaltiniai, tokie kaip vėjo energija, fotovoltinė energija, gamtinės dujos, branduolinė energija ir kt.
Per didelė hidroenergijos išteklių koncentracija
Sičuano ir Junano provincijų bendra hidroenergijos gamyba sudaro beveik pusę visos šalies hidroenergijos gamybos, todėl problema ta, kad teritorijos, kuriose gausu hidroenergijos išteklių, gali nesugebėti absorbuoti vietinės hidroenergijos gamybos, todėl energija švaistoma. Du trečdaliai nuotekų ir elektros energijos, susidarančių pagrindiniuose Kinijos upių baseinuose, atkeliauja iš Sičuano provincijos – iki 20,2 mlrd. kWh, o daugiau nei pusė Sičuano provincijos elektros energijos atliekų gaunama iš pagrindinės Dadu upės srovės.
Visame pasaulyje Kinijos hidroenergetika sparčiai vystėsi per pastaruosius 10 metų. Kinija beveik pirmavo pasaulinės hidroenergijos augime. Beveik 80 % pasaulinio hidroenergijos suvartojimo augimo tenka Kinijai, o Kinijos hidroenergijos suvartojimas sudaro daugiau nei 30 % pasaulinio hidroenergijos suvartojimo.
Tačiau tokio didžiulio hidroenergijos suvartojimo dalis Kinijos bendrame pirminės energijos suvartojime yra tik šiek tiek didesnė už pasaulio vidurkį – 2019 m. ji sudarė mažiau nei 8 %. Net jei nelygintume su išsivysčiusiomis šalimis, tokiomis kaip Kanada ir Norvegija, hidroenergijos suvartojimo dalis yra gerokai mažesnė nei Brazilijos, besivystančios šalies. Kinija turi 680 milijonų kilovatų hidroenergijos išteklių, ir tai yra pirmoji vieta pasaulyje. Iki 2020 m. įrengta hidroenergijos galia sieks 370 milijonų kilovatų. Šiuo požiūriu Kinijos hidroenergijos pramonė vis dar turi daug plėtros galimybių.
04 būsima hidroenergijos plėtros tendencija Kinijoje
Hidroenergetikos augimas per ateinančius kelerius metus paspartės ir toliau didės jos dalis bendroje elektros energijos gamyboje.
Viena vertus, per 14-ąjį penkmečio planą Kinijoje gali būti pradėta eksploatuoti daugiau nei 50 milijonų kilovatų hidroenergijos, įskaitant Trijų tarpeklių grupės Vudongdės ir Baihetano hidroelektrines bei Jalongo upės vidurupio hidroelektrinę. Be to, į 14-ąjį penkmečio planą įtrauktas hidroenergijos plėtros projektas Jarlung Zangbo upės žemupyje, kuriame numatyta 70 milijonų kilovatų techniškai eksploatuojamų išteklių, o tai atitinka daugiau nei tris Trijų tarpeklių hidroelektrines. Tai reiškia, kad hidroenergetika vėl pradės sparčiai plėstis;
Kita vertus, šiluminės energijos masto mažėjimas yra akivaizdžiai nuspėjamas. Nesvarbu, ar tai būtų aplinkos apsaugos, energetinio saugumo, ar technologinės plėtros požiūriu, šiluminės energijos svarba energetikos srityje ir toliau mažės.
Per ateinančius kelerius metus hidroenergetikos plėtros tempo vis dar negalima lyginti su naujosios energijos sparta. Net ir pagal visos elektros energijos gamybos dalį ji gali būti vertinama tarp vėluojančių naujosios energijos šaltinių. Jei laikas užsitęs, galima sakyti, kad ją aplenks naujoji energija.
Bendrojo elektros energijos planavimo instituto planavimo skyriaus direktorius Liu Shiyu prognozuoja, kad per 14-ąjį penkmečio plano laikotarpį Kinijoje įrengta naujos energijos galia viršys 800 mln. kW, t. y. sudarys 29 proc.; metinė energijos gamyba siekia 1,5 trilijono kWh, lenkdama hidroenergetikos gamybą.
Įrašo laikas: 2022 m. sausio 14 d.
