1, Усны эрчим хүчний нөөц
Хүн төрөлхтний хөгжил, усан цахилгаан станцын нөөцийг ашиглах түүх эрт дээр үеэс эхтэй. БНХАУ-ын Сэргээгдэх эрчим хүчний тухай хуулийн тайлбарт (БХАУ-ын Ардын Төлөөлөгчдийн Их Хурлын Байнгын Хорооны Хуулийн ажлын хорооноос засварласан) зааснаар усны эрчим хүчний тодорхойлолт нь: салхи, нарны дулаан нь усны ууршилтыг үүсгэдэг, усны уур нь бороо, цас үүсгэдэг, бороо, цасны уналт нь гол мөрөн, горхи үүсгэдэг, усны урсгал нь энерги үүсгэдэг бөгөөд үүнийг усны эрчим хүч гэж нэрлэдэг.
Орчин үеийн усан цахилгаан станцын нөөцийг хөгжүүлэх, ашиглах гол агуулга нь усан цахилгаан станцын нөөцийг хөгжүүлэх, ашиглах явдал тул хүмүүс ихэвчлэн усны эрчим хүчний нөөц, гидравлик эрчим хүчний нөөц, усан цахилгаан станцын нөөцийг ижил утгатай үгс болгон ашигладаг. Гэсэн хэдий ч бодит байдал дээр усан цахилгаан станцын нөөц нь усан дулааны эрчим хүчний нөөц, усан эрчим хүчний нөөц, усан эрчим хүчний нөөц, далайн усны эрчим хүчний нөөц зэрэг өргөн хүрээний агуулгыг агуулдаг.
(1) Ус болон дулааны эрчим хүчний нөөц
Ус, дулааны эрчим хүчний нөөцийг байгалийн халуун рашаан гэж нэрлэдэг. Эрт дээр үед хүмүүс байгалийн халуун рашааны ус, дулааны нөөцийг шууд ашиглан ванн барих, усанд орох, өвчин эмчлэх, дасгал хийх болжээ. Орчин үеийн хүмүүс ус, дулааны эрчим хүчний нөөцийг цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, халаахад ашигладаг. Жишээлбэл, Исланд улс 2003 онд 7.08 тэрбум киловатт цаг усан цахилгаан үйлдвэрлэж байсан бөгөөд үүний 1.41 тэрбум киловатт цагийг газрын гүний дулааны эрчим хүч (өөрөөр хэлбэл усны дулааны эрчим хүчний нөөц) ашиглан үйлдвэрлэж байжээ. Тус улсын оршин суугчдын 86% нь халаалтанд газрын гүний дулааны эрчим хүч (усны дулааны эрчим хүчний нөөц) ашиглаж байжээ. Шизан хотод 25000 киловатт суурилагдсан хүчин чадалтай Янбажин цахилгаан станц баригдсан бөгөөд энэ нь мөн цахилгаан үйлдвэрлэхэд газрын гүний дулааны (ус, дулааны эрчим хүчний нөөц) нөөцийг ашигладаг. Мэргэжилтнүүдийн таамаглаж байгаагаар Хятадад жил бүр бараг 100 метрийн гүнд хөрсөнд хуримтлагдах бага температурын энерги (газрын доорх усыг орчин болгон ашиглах) 150 тэрбум киловатт хүрч чадна. Одоогийн байдлаар Хятад улсын газрын гүний дулааны эрчим хүч үйлдвэрлэх суурилагдсан хүчин чадал 35300 киловатт байна.
(2) Гидравлик эрчим хүчний нөөц
Гидравлик энерги нь усны кинетик болон потенциал энергийг агуулдаг. Эртний Хятадад турбулент гол мөрөн, хүрхрээ, хүрхрээний гидравлик энергийн нөөцийг усны дугуй, усны тээрэм, усны тээрэм зэрэг усжуулалт, үр тариа боловсруулах, будааны хальслах зориулалттай машин механизм барихад өргөн ашигладаг байжээ. 1830-аад онд Европт гурилын үйлдвэр, хөвөнгийн үйлдвэр, уул уурхай зэрэг томоохон үйлдвэрүүдэд эрчим хүч нийлүүлэх зорилгоор гидравлик станцуудыг боловсруулж, ашиглаж байжээ. Ус өргөх, усжуулах зорилгоор төвөөс зугтах усны шахуургыг шууд ажиллуулдаг орчин үеийн усны турбинууд, мөн усны урсгалыг ашиглан усны алхны даралт үүсгэж, ус өргөх, усжуулах зорилгоор өндөр усны даралт үүсгэдэг усны алхны шахуургын станцууд нь бүгд усны эрчим хүчний нөөцийг шууд хөгжүүлж, ашигладаг явдал юм.
(3) Усан цахилгаан эрчим хүчний нөөц
1880-аад онд цахилгаан эрчим хүч нээгдсэн үед цахилгаан моторыг цахилгаан соронзон онол дээр үндэслэн үйлдвэрлэж, усан цахилгаан станцуудын гидравлик энергийг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргаж, хэрэглэгчдэд хүргэх усан цахилгаан станцуудыг барьснаар усан цахилгаан станцын эрчим хүчний нөөцийг эрчимтэй хөгжүүлж, ашиглах үе эхэлсэн.
Бидний одоо дурдсан усан цахилгаан станцын нөөцийг ихэвчлэн усан цахилгаан станцын нөөц гэж нэрлэдэг. Голын усны нөөцөөс гадна далай нь асар их түрлэг, долгион, давс, температурын энерги агуулдаг. Дэлхийн далайн усны нөөц нь 76 тэрбум киловатт бөгөөд энэ нь хуурай газрын голын усан цахилгаан станцын онолын нөөцөөс 15 дахин их гэж тооцоолж байна. Үүнд түрлэгийн энерги 3 тэрбум киловатт, давалгааны энерги 3 тэрбум киловатт, температурын зөрүүний энерги 40 тэрбум киловатт, давсны зөрүүний энерги 30 тэрбум киловатт байна. Одоогийн байдлаар зөвхөн түрлэгийн энергийг хөгжүүлэх, ашиглах технологи нь далайн усан цахилгаан станцын нөөцийг хүн төрөлхтөн өргөн хүрээнд ашиглах боломжтой практик түвшинд хүрсэн байна. Бусад эрчим хүчний эх үүсвэрийг хөгжүүлэх, ашиглах нь техник, эдийн засгийн хувьд шинэ үр дүнд хүрэх, практик хөгжил, ашиглалтад хүрэхийн тулд цаашид судалгаа хийх шаардлагатай хэвээр байна. Бидний ихэвчлэн дурдсан далайн эрчим хүчийг хөгжүүлэх, ашиглах нь голчлон түрлэгийн энергийг хөгжүүлэх, ашиглах явдал юм. Сар, Нарыг дэлхийн далайн гадаргуу руу татах нь усны түвшний үечилсэн хэлбэлзлийг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг далайн түрлэг гэж нэрлэдэг. Далайн усны хэлбэлзэл нь далайн түрлэгийн энергийг үүсгэдэг. Зарчмын хувьд далайн түрлэгийн энерги нь далайн түрлэгийн түвшний хэлбэлзлээс үүсдэг механик энерги юм.
Түрлэгийн тээрэм 11-р зуунд гарч ирсэн бөгөөд 20-р зууны эхээр Герман, Франц улсууд жижиг түрлэгийн цахилгаан станцуудыг барьж эхэлсэн.
Дэлхийн далайн түрлэгийн эрчим хүчний хэрэглээ 1 тэрбумаас 1.1 тэрбум киловатт хооронд хэлбэлздэг бөгөөд жилд ойролцоогоор 1240 тэрбум киловатт цаг эрчим хүч үйлдвэрлэдэг гэж тооцоолж байна. Хятадын далайн түрлэгийн эрчим хүчний нөөцийн суурилагдсан хүчин чадал нь 21.58 сая киловатт бөгөөд жилд 30 тэрбум киловатт цаг эрчим хүч үйлдвэрлэдэг.
Одоогийн байдлаар дэлхийн хамгийн том далайн түрлэгийн цахилгаан станц бол Францын Реннес хотын далайн түрлэгийн цахилгаан станц бөгөөд 240000 киловатт суурилагдсан хүчин чадалтай. Хятадын анхны далайн түрлэгийн цахилгаан станц болох Гуандун мужийн Жижоу далайн түрлэгийн цахилгаан станцыг 1958 онд 40 киловатт суурилагдсан хүчин чадалтайгаар барьсан. 1985 онд баригдсан Жэжян Жянся далайн түрлэгийн цахилгаан станц нь нийт 3200 киловатт суурилагдсан хүчин чадалтай бөгөөд дэлхийд гуравдугаарт ордог.
Түүнчлэн, Хятадын далайд долгионы эрчим хүчний нөөц 12.85 сая киловатт, далайн түрлэгийн эрчим хүч 13.94 сая киловатт, давсны зөрүүний эрчим хүч 125 сая киловатт, температурын зөрүүний эрчим хүч 1.321 тэрбум киловатт орчим байдаг. Товчхондоо, Хятадын далайн нийт эрчим хүч 1.5 тэрбум киловатт орчим бөгөөд энэ нь хуурай газрын голын усан цахилгаан станцын онолын нөөц болох 694 сая киловаттаас хоёр дахин их бөгөөд хөгжүүлэх, ашиглах өргөн хүрээтэй хэтийн төлөвтэй байна. Өнөө үед дэлхийн улс орнууд далайд нуугдаж буй асар их эрчим хүчний нөөцийг хөгжүүлэх, ашиглах технологийн аргыг судлахад ихээхэн хөрөнгө оруулалт хийж байна.
2, Усан цахилгаан эрчим хүчний нөөц
Усан цахилгаан эрчим хүчний нөөц гэдэг нь ерөнхийдөө голын усны урсгалын потенциал болон кинетик энергийг ашиглан цахилгаан үйлдвэрлэхийн тулд усан цахилгаан үүсгүүрийн эргэлтийг хөдөлгөж, ажил гүйцэтгэхийг хэлнэ. Нүүрс, газрын тос, байгалийн хий, цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэхэд сэргээгдэхгүй түлшний нөөц шаардлагатай байдаг бол усан цахилгаан үйлдвэрлэхэд усны нөөцийг ашигладаггүй, харин голын урсгалын энергийг ашигладаг.
(1) Дэлхийн усан цахилгаан эрчим хүчний нөөц
Дэлхийн гол мөрний усан цахилгаан станцын нийт нөөц 5.05 тэрбум киловатт бөгөөд жилд 44.28 их наяд киловатт цаг хүртэл цахилгаан үйлдвэрлэдэг; техникийн хувьд ашиглах боломжтой усан цахилгаан станцын нөөц 2.26 тэрбум киловатт бөгөөд жилийн цахилгаан үйлдвэрлэл 9.8 их наяд киловатт цаг хүрч болно.
1878 онд Франц улс дэлхийн анхны 25 киловатт хүчин чадалтай усан цахилгаан станцыг барьсан. Одоогоор дэлхий даяарх усан цахилгаан станцын суурилагдсан хүчин чадал 760 сая киловаттаас давж, жилд 3 их наяд киловатт цаг цахилгаан үйлдвэрлэж байна.
(2) Хятадын усан цахилгаан станцын нөөц
Хятад улс бол дэлхийн хамгийн баян усан цахилгаан станцын эрчим хүчний нөөцтэй орнуудын нэг юм. Усан цахилгаан станцын нөөцийн хамгийн сүүлийн үеийн судалгаагаар Хятадын голын усны эрчим хүчний онолын нөөц 694 сая киловатт бөгөөд жилийн онолын цахилгаан үйлдвэрлэх хэмжээ 6.08 их наяд киловатт цаг бөгөөд усан цахилгаан станцын онолын нөөцөөрөө дэлхийд нэгдүгээрт ордог; Хятадын усан цахилгаан станцын техникийн хувьд ашиглах боломжтой хүчин чадал нь 542 сая киловатт бөгөөд жилийн цахилгаан үйлдвэрлэх хэмжээ 2.47 их наяд киловатт цаг, эдийн засгийн хувьд ашиглах боломжтой хүчин чадал нь 402 сая киловатт бөгөөд жилийн цахилгаан үйлдвэрлэх хэмжээ 1.75 их наяд киловатт цаг бөгөөд хоёулаа дэлхийд нэгдүгээрт ордог.
1905 оны 7-р сард Хятадын анхны усан цахилгаан станц болох Тайвань мужийн Гуйшань усан цахилгаан станцыг 500 кВА суурилагдсан хүчин чадалтайгаар барьсан. 1912 онд Хятадын эх газрын анхны усан цахилгаан станц болох Юньнань мужийн Куньмин хотод Шилонгба усан цахилгаан станцыг цахилгаан үйлдвэрлэхээр барьж дуусгасан бөгөөд уг станц нь 480 киловатт суурилагдсан хүчин чадалтай байв. 1949 онд тус улсын усан цахилгаан станцын суурилагдсан хүчин чадал 163000 киловатт байв; 1999 оны эцэс гэхэд энэ нь 72.97 сая киловатт болж өсч, АНУ-ын дараа хоёрдугаарт, дэлхийд хоёрдугаарт бичигджээ; 2005 он гэхэд Хятадын усан цахилгаан станцын нийт суурилагдсан хүчин чадал 115 сая киловатт хүрч, дэлхийд нэгдүгээрт бичигдэж, ашиглалтад орох усан цахилгаан станцын хүчин чадлын 14.4%, үндэсний цахилгаан эрчим хүчний салбарын нийт суурилагдсан хүчин чадлын 20%-ийг эзэлж байна.
(3) Усан цахилгаан эрчим хүчний шинж чанарууд
Усан цахилгаан эрчим хүч нь байгалийн гидрологийн мөчлөгтэй давтан нөхөн сэргээгддэг бөгөөд хүмүүс тасралтгүй ашиглаж болно. Хүмүүс усан цахилгаан эрчим хүчний сэргээгдэх чадварыг тодорхойлохдоо "дуусшгүй" гэсэн хэллэгийг ихэвчлэн ашигладаг.
Усан цахилгаан эрчим хүч нь үйлдвэрлэл болон ашиглалтын явцад түлш хэрэглэдэггүй, хортой бодис ялгаруулдаггүй. Үүний менежмент болон ашиглалтын зардал, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх зардал, байгаль орчинд үзүүлэх нөлөө нь дулааны цахилгаан үйлдвэрлэхээс хамаагүй бага тул хямд өртөгтэй ногоон эрчим хүчний эх үүсвэр болдог.
Усан цахилгаан станц нь зохицуулалтын сайн гүйцэтгэлтэй, хурдан асаалттай бөгөөд цахилгаан сүлжээний үйл ажиллагаанд оргил ачааллыг бууруулах үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь хурдан бөгөөд үр дүнтэй бөгөөд онцгой байдал, ослын үед цахилгаан хангамжийн алдагдлыг бууруулж, цахилгаан хангамжийн аюулгүй байдлыг хангадаг.
Усан цахилгаан эрчим хүч болон эрдэс баялгийн эрчим хүч нь нөөцөд суурилсан анхдагч эрчим хүч бөгөөд цахилгаан эрчим хүч болж хувирдаг бөгөөд хоёрдогч эрчим хүч гэж нэрлэгддэг. Усан цахилгаан эрчим хүчний хөгжил нь анхдагч эрчим хүчний хөгжил болон хоёрдогч эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг нэгэн зэрэг гүйцэтгэдэг эрчим хүчний эх үүсвэр бөгөөд анхдагч эрчим хүчний барилга байгууламж болон хоёрдогч эрчим хүчний барилга байгууламж гэсэн хоёр үүрэгтэй; эрчим хүчний нэг эрдэс баялгийг олборлох, тээвэрлэх, хадгалах үйл явц шаардлагагүй тул түлшний зардлыг эрс бууруулдаг.
Усан цахилгаан станцыг хөгжүүлэх усан сан барих нь орон нутгийн экологийн орчныг өөрчлөх болно. Нэг талаас, энэ нь зарим газрыг живүүлэхийг шаарддаг бөгөөд үүний үр дүнд цагаачдыг нүүлгэн шилжүүлэхэд хүргэдэг; нөгөө талаас, энэ нь тухайн бүс нутгийн бичил уур амьсгалыг сэргээж, усны экологийн шинэ орчин бүрдүүлж, организмын амьд үлдэхийг дэмжиж, хүний үерийн хяналт, усжуулалт, аялал жуулчлал, усан онгоцны хөгжлийг хөнгөвчлөх боломжтой. Тиймээс усан цахилгаан станцын төслүүдийг төлөвлөхдөө экологийн орчинд үзүүлэх сөрөг нөлөөллийг багасгахад ерөнхийдөө анхаарах хэрэгтэй бөгөөд усан цахилгаан станцын хөгжил нь сул талуудаас илүү давуу талтай.
Усан цахилгаан станцын давуу талуудын ачаар дэлхийн улс орнууд одоо усан цахилгаан станцыг хөгжүүлэхэд тэргүүлэх ач холбогдол бүхий бодлогыг баримталж байна. 1990-ээд онд Бразилийн нийт суурилагдсан хүчин чадлын 93.2%-ийг усан цахилгаан станц эзэлж байсан бол Норвеги, Швейцарь, Шинэ Зеланд, Канад зэрэг орнуудын усан цахилгаан станцын харьцаа 50%-иас дээш байв.
1990 онд дэлхийн зарим оронд усан цахилгаан станцын ашиглалтын цахилгаан эрчим хүчний эзлэх хувь Францад 74%, Швейцарьт 72%, Японд 66%, Парагвайд 61%, АНУ-д 55%, Египетэд 54%, Канадад 50%, Бразилд 17.3%, Энэтхэгт 11%, Хятадад 6.6% байжээ.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 9-р сарын 24
