Ir pagājuši 111 gadi, kopš Ķīna sāka Šilongbas hidroelektrostacijas, pirmās hidroelektrostacijas, būvniecību 1910. gadā. Šajos vairāk nekā 100 gados Ķīnas ūdensapgādes un elektroenerģijas nozare ir guvusi ievērojamus panākumus, sākot no Šilongbas hidroelektrostacijas uzstādītās jaudas tikai 480 kW līdz 370 miljoniem kW, kas ieņem pirmo vietu pasaulē. Mēs darbojamies ogļu rūpniecībā un dzirdēsim dažas ziņas par hidroenerģiju, taču mēs daudz nezinām par hidroenerģijas nozari.
Šodien īsumā aplūkosim hidroenerģiju no hidroenerģijas principiem un īpašībām, kā arī pašreizējo hidroenerģijas situāciju un attīstības tendences Ķīnā.
01 hidroenerģijas enerģijas ražošanas princips
Patiesībā hidroenerģija ir process, kurā ūdens potenciālā enerģija tiek pārveidota mehāniskajā enerģijā un pēc tam no mehāniskās enerģijas elektriskajā enerģijā. Vispārīgi runājot, tā ir plūstoša upes ūdens izmantošana, lai iedarbinātu motoru enerģijas ražošanai, un upē vai tās baseina daļā esošā enerģija ir atkarīga no ūdens tilpuma un krituma.
Upes ūdens tilpumu nekontrolē neviena juridiska persona, un kritums ir pieļaujams. Tāpēc, būvējot hidroelektrostacijas, var izvēlēties dambju būvniecību un novirzīšanu, lai koncentrētu kritumu un uzlabotu ūdens resursu izmantošanas līmeni.
Aizsprostošana ir aizsprosta uzbūvēšana posmā ar lielu kritumu, rezervuāra izveide ūdens uzglabāšanai un ūdens līmeņa paaugstināšanai, piemēram, Triju Aizu hidroelektrostacijā; Novirzīšana attiecas uz ūdens novirzīšanu no augšteces rezervuāra uz lejteci caur noviršanas kanālu, piemēram, Dzjiņpinas II hidroelektrostacijā.
02 hidroenerģijas raksturlielumi
Hidroenerģijas priekšrocības galvenokārt ietver vides aizsardzību un atjaunošanu, augstu efektivitāti un elastību, zemas uzturēšanas izmaksas un tā tālāk.
Vides aizsardzībai un atjaunojamajiem energoresursiem vajadzētu būt hidroenerģijas lielākajai priekšrocībai. Hidroenerģija izmanto tikai ūdenī esošo enerģiju, nepatērē ūdeni un nerada piesārņojumu.
Ūdens turbīnu ģeneratora agregāts, kas ir galvenā hidroenerģijas ražošanas iekārta, ir ne tikai efektīvs, bet arī elastīgs iedarbināšanas un darbības ziņā. Tas var ātri iedarbināt darbību no statiskā stāvokļa dažu minūšu laikā un veikt slodzes palielināšanas un samazināšanas uzdevumus dažu sekunžu laikā. Hidroenerģiju var izmantot, lai veiktu energosistēmas maksimālās slodzes samazināšanas, frekvences modulācijas, slodzes rezerves un avārijas rezerves uzdevumus.
Hidroenerģijas ražošanai nav nepieciešams kurināmais, nav nepieciešams liels darbaspēka un iekārtu apjoms, kas jāiegulda kurināmā ieguvē un transportēšanā, ir vienkāršs aprīkojums, maz operatoru, mazāk palīgjaudu, iekārtu ilgs kalpošanas laiks un zemas ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas, tāpēc hidroelektrostacijas enerģijas ražošanas izmaksas ir zemas, tikai 1/5–1/8 no termoelektrostacijas izmaksām, un hidroelektrostacijas enerģijas izmantošanas līmenis ir augsts, sasniedzot vairāk nekā 85%. Ogļu spēkstaciju siltumefektivitāte ir tikai aptuveni 40%.
Hidroenerģijas trūkumi galvenokārt ietver lielu klimata ietekmi, ģeogrāfisko apstākļu ierobežojumus, lielas investīcijas sākumposmā un kaitējumu ekoloģiskajai videi.
Hidroenerģijas ražošanu lielā mērā ietekmē nokrišņi. Svarīgs atskaites faktors termoelektrostaciju ogļu iegādē ir sausā vai mitrā sezona. Hidroenerģijas ražošana ir stabila atkarībā no gada un provinces, taču tā ir atkarīga no “dienas”, kad tā tiek detalizēti norādīta mēnesī, ceturksnī un reģionā. Tā nevar nodrošināt stabilu un uzticamu jaudu, kā to dara termoelektrostacijas.
Pastāv lielas atšķirības starp dienvidiem un ziemeļiem mitrajā un sausajā sezonā. Tomēr saskaņā ar hidroenerģijas ražošanas statistiku katrā mēnesī no 2013. līdz 2021. gadam kopumā Ķīnas mitrā sezona ir aptuveni no jūnija līdz oktobrim, bet sausā sezona - aptuveni no decembra līdz februārim. Elektroenerģijas ražošanas atšķirība starp abām sezonām var būt vairāk nekā divkāršota. Tajā pašā laikā mēs varam arī redzēt, ka, pieaugot uzstādītajai jaudai, elektroenerģijas ražošana no janvāra līdz martam šogad ir ievērojami mazāka nekā iepriekšējos gados, un elektroenerģijas ražošana martā ir pat līdzvērtīga 2015. gada rādītājiem. Tas ir pietiekami, lai mēs redzētu hidroenerģijas "nestabilitāti".
Hidroelektroenerģijas ražošana katru mēnesi no 2013. līdz 2021. gadam (100 miljoni kWh)
Ierobežo objektīvi apstākļi. Hidroelektrostacijas nevar būvēt tur, kur ir ūdens. Ģeoloģija, kritums, plūsmas ātrums, iedzīvotāju pārvietošanās un pat administratīvais iedalījums ierobežo hidroelektrostaciju būvniecību. Piemēram, Heišanas aizas ūdens taupīšanas projekts, kas tika pieminēts Nacionālajā tautas kongresā 1956. gadā, nav pieņemts Gansu un Ninsja provinču interešu vājās koordinācijas dēļ. Līdz šim gadam tas atkal parādījās abu sesiju priekšlikumā. Joprojām nav zināms, kad varētu sākties būvniecība.
Hidroenerģijas ražošanai nepieciešamās investīcijas ir lielas. Zemes un betona darbi hidroelektrostaciju būvniecībai ir milzīgi, un ir jāsedz milzīgi pārcelšanās izdevumi; turklāt sākotnējās investīcijas atspoguļojas ne tikai kapitālā, bet arī laikā. Sakarā ar nepieciešamību pārcelties un koordinēt dažādas nodaļas, daudzu hidroelektrostaciju būvniecības cikls ievērojami aizkavēsies nekā plānots.
Ņemot par piemēru Baihetanas hidroelektrostacijas būvniecību, projekts tika uzsākts 1958. gadā un iekļauts "trešajā piecu gadu plānā" 1965. gadā. Tomēr pēc vairākiem pavērsieniem tas oficiāli netika uzsākts līdz 2011. gada augustam. Līdz šim Baihetanas hidroelektrostacija nav pabeigta. Izņemot sākotnējo projektēšanas plānošanu, faktiskais būvniecības cikls ilgs vismaz 10 gadus.
Lieli ūdenskrātuves izraisa liela mēroga applūšanu dambja augštecē, dažkārt bojājot zemienes, upju ielejas, mežus un zālājus. Vienlaikus tas ietekmēs arī ūdens ekosistēmu ap elektrostaciju. Tam ir liela ietekme uz zivīm, ūdensputniem un citiem dzīvniekiem.
03 pašreizējā hidroenerģijas attīstības situācija Ķīnā
Pēdējos gados hidroenerģijas ražošana ir saglabājusi izaugsmi, taču pēdējo piecu gadu laikā pieauguma temps ir zems.
2020. gadā hidroenerģijas ražošanas jauda būs 1355,21 miljards kWh, kas ir par 3,9% vairāk nekā iepriekšējā gadā. Tomēr 13. piecu gadu plāna periodā vēja enerģija un optoelektronika strauji attīstījās, pārsniedzot plānošanas mērķus, savukārt hidroenerģija sasniedza tikai aptuveni pusi no plānošanas mērķiem. Pēdējo 20 gadu laikā hidroenerģijas īpatsvars kopējā elektroenerģijas ražošanā ir bijis relatīvi stabils, saglabājoties 14%–19% robežās.
No Ķīnas elektroenerģijas ražošanas pieauguma tempa var redzēt, ka hidroenerģijas pieauguma temps pēdējo piecu gadu laikā ir palēninājies, būtībā saglabājoties aptuveni 5% līmenī.
Es domāju, ka palēninājuma iemesli ir, no vienas puses, mazo hidroelektrostaciju slēgšana, kas ir skaidri minēta 13. piecu gadu plānā ekoloģiskās vides aizsardzībai un atjaunošanai. Vienīgi Sičuaņas provincē ir 4705 mazās hidroelektrostacijas, kas ir jāsalabo un jālikvidē;
No otras puses, Ķīnai trūkst lielu hidroenerģijas attīstības resursu. Ķīna ir uzbūvējusi daudzas hidroelektrostacijas, piemēram, Trīs Aizu, Gežoubas, Vudongdes, Sjaņdzjabas un Baihetanas hidroelektrostacijas. Lielu hidroelektrostaciju rekonstrukcijas resursi var būt tikai Jarlungas Dzangbo upes "lielais līkums". Tomēr, tā kā reģionā ir iesaistīta ģeoloģiskā struktūra, dabas rezervātu vides kontrole un attiecības ar apkārtējām valstīm, to iepriekš ir bijis grūti atrisināt.
Vienlaikus no elektroenerģijas ražošanas pieauguma tempa pēdējos 20 gados var redzēt arī to, ka siltumenerģijas pieauguma temps būtībā ir sinhronizēts ar kopējās elektroenerģijas ražošanas pieauguma tempu, savukārt hidroenerģijas pieauguma temps nav saistīts ar kopējās elektroenerģijas ražošanas pieauguma tempu, kas liecina par "pieaugumu ik pēc diviem gadiem". Lai gan siltumenerģijas augstajam īpatsvaram ir iemesli, tas zināmā mērā atspoguļo arī hidroenerģijas nestabilitāti.
Enerģijas ražošanas pieaugums
Runājot par elektroenerģijas ražošanas īpatsvaru, var redzēt arī to, ka, lai gan hidroenerģijas nozare pēdējo 20 gadu laikā ir strauji attīstījusies un 2020. gadā hidroenerģijas ražošana ir piecas reizes lielāka nekā 2001. gadā, tās īpatsvars kopējā elektroenerģijas ražošanā nav būtiski mainījies.
Siltumenerģijas īpatsvara samazināšanās procesā hidroenerģijai nav bijusi liela nozīme. Lai gan tā strauji attīstās, tā var saglabāt savu īpatsvaru kopējā elektroenerģijas ražošanā tikai tad, kad valstī strauji pieaug elektroenerģijas ražošana. Siltumenerģijas īpatsvara samazinājums galvenokārt ir saistīts ar citiem tīras enerģijas avotiem, piemēram, vēja enerģiju, fotoelektrisko enerģiju, dabasgāzi, kodolenerģiju utt.
Pārmērīga hidroenerģijas resursu koncentrācija
Sičuaņas un Juņnaņas provinču kopējā hidroelektroenerģijas ražošana veido gandrīz pusi no valsts hidroelektroenerģijas ražošanas, un radusies problēma ir tā, ka teritorijas, kas bagātas ar hidroenerģijas resursiem, var nespēt absorbēt vietējo hidroelektroenerģijas ražošanu, kā rezultātā tiek izšķērdēta enerģija. Divas trešdaļas notekūdeņu un elektroenerģijas lielākajos Ķīnas upju baseinos nāk no Sičuaņas provinces, līdz pat 20,2 miljardiem kWh, un vairāk nekā puse no Sičuaņas provinces elektroenerģijas atlikumiem nāk no Dadu upes galvenās straumes.
Ķīnas hidroenerģija pēdējo 10 gadu laikā ir strauji attīstījusies visā pasaulē. Ķīna gandrīz vai ir bijusi globālās hidroenerģijas izaugsmes virzītājspēks. Gandrīz 80% no globālā hidroenerģijas patēriņa pieauguma nāk no Ķīnas, un Ķīnas hidroenerģijas patēriņš veido vairāk nekā 30% no globālā hidroenerģijas patēriņa.
Tomēr šāda milzīga hidroenerģijas patēriņa īpatsvars Ķīnas kopējā primārās enerģijas patēriņā ir tikai nedaudz augstāks par pasaules vidējo rādītāju, 2019. gadā sasniedzot mazāk nekā 8%. Pat ja to nesalīdzina ar attīstītajām valstīm, piemēram, Kanādu un Norvēģiju, hidroenerģijas patēriņa īpatsvars ir daudz mazāks nekā Brazīlijā, kas ir jaunattīstības valsts. Ķīnai ir 680 miljoni kilovatu hidroenerģijas resursu, kas ieņem pirmo vietu pasaulē. Līdz 2020. gadam uzstādītā hidroenerģijas jauda sasniegs 370 miljonus kilovatu. No šī viedokļa Ķīnas hidroenerģijas nozarei joprojām ir lielas attīstības iespējas.
04. Hidroenerģijas nākotnes attīstības tendences Ķīnā
Hidroenerģijas izaugsme tuvākajos gados paātrināsies, un tās īpatsvars kopējā elektroenerģijas ražošanā turpinās pieaugt.
No vienas puses, 14. piecu gadu plāna periodā Ķīnā var nodot ekspluatācijā vairāk nekā 50 miljonus kilovatu hidroenerģijas, tostarp Triju Aizu grupas Vudongdes un Baihetanas hidroelektrostacijas un Jalongas upes vidusteces hidroelektrostacijas. Turklāt 14. piecu gadu plānā ir iekļauts hidroenerģijas attīstības projekts Jarlungas Dzangbo upes lejtecē ar 70 miljoniem kilovatu tehniski izmantojamu resursu, kas ir līdzvērtīgi vairāk nekā trim Triju Aizu hidroelektrostacijām. Tas nozīmē, ka hidroenerģija atkal uzsāks lielu attīstību;
No otras puses, siltumenerģijas apjoma samazināšanās ir acīmredzami paredzama. Neatkarīgi no tā, vai tas ir no vides aizsardzības, enerģētiskās drošības un tehnoloģiskās attīstības viedokļa, siltumenerģijas nozīme enerģētikas jomā turpinās samazināties.
Nākamajos dažos gados hidroenerģijas attīstības tempu joprojām nevar salīdzināt ar jaunās enerģijas attīstības tempu. Pat kopējās elektroenerģijas ražošanas īpatsvara ziņā to varētu ierindot starp jaunās enerģijas novēlotajiem dalībniekiem. Ja laiks ieilgs, var teikt, ka to apsteigs jaunā enerģija.
Vispārējās elektroenerģijas plānošanas institūta plānošanas departamenta direktors Liu Šiju prognozē, ka 14. piecu gadu plāna periodā Ķīnā uzstādītā jaunās enerģijas jauda pārsniegs 800 miljonus kW, kas veidos 29%; gada elektroenerģijas ražošana sasniegs 1,5 triljonus kWh, pārsniedzot hidroenerģijas apjomu.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 14. janvāris
