Det har gått 111 år siden Kina startet byggingen av Shilongba vannkraftverk, det første vannkraftverket i 1910. I løpet av disse mer enn 100 årene har Kinas vann- og elektrisitetsindustri gjort bemerkelsesverdige prestasjoner, fra Shilongba vannkraftverks installerte kapasitet på bare 480 kW til 370 millioner kW, som er den første i verden. Vi er i kullindustrien, og vi vil høre noen nyheter om vannkraft, men vi vet ikke mye om vannkraftindustrien.
La oss i dag kort forstå vannkraft ut fra prinsippene og egenskapene til vannkraft, samt den nåværende situasjonen og utviklingstrenden for vannkraft i Kina.
01 kraftproduksjonsprinsipp for vannkraft
Vannkraft er faktisk prosessen med å omdanne vanns potensielle energi til mekanisk energi, og deretter fra mekanisk energi til elektrisk energi. Generelt sett er det å bruke det rennende elvevannet til å drive motoren for kraftproduksjon, og energien som finnes i en elv eller en del av dens nedbørfelt avhenger av vannvolumet og -fallet.
Vannmengden i elven kontrolleres ikke av noen juridisk person, og fallet er greit. Derfor kan man ved bygging av vannkraftverk velge demning og avledning for å konsentrere fallet og dermed forbedre utnyttelsesgraden av vannressursene.
Oppdemming er å bygge en demning i rekkevidde med stort fall, etablere et reservoar for å lagre vann og heve vannstanden, slik som Tre kløfters vannkraftverk. Omledning refererer til omledning av vann fra oppstrøms reservoar til nedstrøms gjennom omledningskanalen, slik som Jinping II vannkraftverk.
02 egenskaper ved vannkraft
Fordelene med vannkraft inkluderer hovedsakelig miljøvern og regenerering, høy effektivitet og fleksibilitet, lave vedlikeholdskostnader og så videre.
Miljøvern og fornybar energi bør være vannkraftens største fordel. Vannkraft bruker kun energien i vann, forbruker ikke vann og forårsaker ikke forurensning.
Vannturbingeneratorsettet, hovedkraftverket i vannkraftproduksjon, er ikke bare effektivt, men også fleksibelt å starte og bruke. Det kan raskt starte driften fra statisk tilstand på få minutter og fullføre belastningsøkning og -reduksjon på få sekunder. Vannkraft kan brukes til å utføre oppgaver som toppfjerning, frekvensmodulering, lastberedskap og ulykkesberedskap i kraftsystemet.
Vannkraftproduksjon forbruker ikke drivstoff, krever ikke mye arbeidskraft og fasiliteter investert i gruvedrift og transport av drivstoff, har enkelt utstyr, få operatører, mindre hjelpekraft, lang levetid på utstyr og lave drifts- og vedlikeholdskostnader, slik at kraftproduksjonskostnadene for vannkraftverk er lave, bare 1/5-1/8 av et termisk kraftverk, og energiutnyttelsesgraden for vannkraftverk er høy, opptil mer enn 85 %. Den termiske virkningsgraden til kullkraftverk er bare omtrent 40 %.
Ulempene med vannkraft inkluderer hovedsakelig stor påvirkning fra klima, begrensninger av geografiske forhold, store investeringer i tidlig fase og skade på det økologiske miljøet.
Vannkraft påvirkes sterkt av nedbør. Om det er i tørr- eller våtsesong er en viktig referansefaktor for anskaffelse av kullkraft fra termiske kraftverk. Vannkraftproduksjonen er stabil i henhold til år og provins, men den avhenger av «dagen» når den spesifiseres til måned, kvartal og region. Den kan ikke gi stabil og pålitelig kraft slik som termisk kraft.
Det er store forskjeller mellom sør og nord i regntiden og tørrtiden. I følge statistikken over vannkraftproduksjon i hver måned fra 2013 til 2021, varer imidlertid Kinas regntid generelt fra juni til oktober, og tørrtiden fra desember til februar. Forskjellen i kraftproduksjon mellom de to kan mer enn dobles. Samtidig kan vi også se at kraftproduksjonen fra januar til mars i år, med bakgrunn i økende installert kapasitet, er betydelig lavere enn tidligere år, og kraftproduksjonen i mars er til og med lik den i 2015. Dette er nok til å la oss se «ustabiliteten» i vannkraften.
Vannkraftproduksjon i hver måned fra 2013 til 2021 (100 millioner kWh)
Begrenset av objektive forhold. Vannkraftverk kan ikke bygges der det er vann. Geologi, fall, strømningshastighet, innbyggernes flytting og til og med administrativ inndeling begrenser byggingen av et vannkraftverk. For eksempel har vannreserveprosjektet Heishan Gorge, som ble nevnt på den nasjonale folkekongressen i 1956, ikke blitt vedtatt på grunn av dårlig interessekoordinering mellom Gansu og Ningxia. Frem til i år dukket det opp igjen i forslaget fra de to sesjonene. Når byggingen kan starte er fortsatt ukjent.
Investeringene som kreves for vannkraft er store. Jord- og betongarbeidene for bygging av vannkraftverk er enorme, og enorme flyttingskostnader må betales. Dessuten gjenspeiles den tidlige investeringen ikke bare i kapital, men også i tid. På grunn av behovet for flytting og koordinering av ulike avdelinger, vil byggesyklusen for mange vannkraftverk bli mye forsinket enn planlagt.
For eksempel, hvis vi tar Baihetan vannkraftverk under bygging, ble prosjektet startet i 1958 og inkludert i den «tredje femårsplanen» i 1965. Etter flere omveltninger ble det imidlertid ikke offisielt startet før i august 2011. Baihetan vannkraftverk er så langt ikke ferdigstilt. Bortsett fra den foreløpige designplanleggingen, vil selve byggesyklusen ta minst 10 år.
Store reservoarer forårsaker omfattende oversvømmelser i de øvre delene av demningen, og skader noen ganger lavland, elvedaler, skoger og gressletter. Samtidig vil det også påvirke det akvatiske økosystemet rundt anlegget. Det har stor innvirkning på fisk, vannfugler og andre dyr.
03 nåværende situasjon for vannkraftutbygging i Kina
De siste årene har vannkraftproduksjonen opprettholdt veksten, men vekstraten de siste fem årene er lav
I 2020 vil vannkraftproduksjonskapasiteten være 1355,21 milliarder kWh, med en økning på 3,9 % fra år til år. I løpet av den 13. femårsplanperioden utviklet imidlertid vindkraft og optoelektronikk seg raskt, og overgikk planleggingsmålene, mens vannkraft bare fullførte omtrent halvparten av planleggingsmålene. I løpet av de siste 20 årene har andelen vannkraft i den totale kraftproduksjonen vært relativt stabil, og holdt seg på 14 %–19 %.
Ut fra vekstraten i Kinas kraftproduksjon kan man se at vekstraten for vannkraft har avtatt de siste fem årene, og i hovedsak holdt seg på rundt 5 %.
Jeg tror årsakene til nedgangen på den ene siden er nedstengningen av små vannkraftverk, noe som er tydelig nevnt i den 13. femårsplanen for å beskytte og reparere det økologiske miljøet. Det er 4705 små vannkraftverk som må utbedres og trekkes tilbake bare i Sichuan-provinsen;
På den annen side har Kina mangel på store ressurser for vannkraftutvikling. Kina har bygget mange vannkraftverk, som De tre kløfter, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba og Baihetan. Ressursene til gjenoppbygging av store vannkraftverk er kanskje bare den «store svingen» i Yarlung Zangbo-elven. Men fordi regionen involverer geologisk struktur, miljøkontroll av naturreservater og forhold til omkringliggende land, har det vært vanskelig å løse dette tidligere.
Samtidig kan man se ut fra vekstraten i kraftproduksjon de siste 20 årene at vekstraten for termisk kraft i utgangspunktet er synkronisert med vekstraten for total kraftproduksjon, mens vekstraten for vannkraft er irrelevant for vekstraten for total kraftproduksjon, noe som viser en tilstand av «økning annethvert år». Selv om det finnes grunner til den høye andelen termisk kraft, gjenspeiler den også vannkraftens ustabilitet til en viss grad.
Vekst i kraftproduksjon
Når det gjelder andelen kraftproduksjon, kan vi også se at selv om vannkraftindustrien har utviklet seg raskt de siste 20 årene, og vannkraftproduksjonen i 2020 er fem ganger så stor som i 2001, har ikke andelen av den totale kraftproduksjonen endret seg vesentlig.
I prosessen med å redusere andelen termisk kraft har ikke vannkraft spilt en stor rolle. Selv om den utvikler seg raskt, kan den bare opprettholde sin andel av den totale kraftproduksjonen på bakgrunn av den store økningen i nasjonal kraftproduksjon. Reduksjonen i andelen termisk kraft skyldes hovedsakelig andre rene energikilder, som vindkraft, solceller, naturgass, kjernekraft, osv.
Overdreven konsentrasjon av vannkraftressurser
Den totale vannkraftproduksjonen i Sichuan- og Yunnan-provinsene står for nesten halvparten av den nasjonale vannkraftproduksjonen, og det resulterende problemet er at områder som er rike på vannkraftressurser kanskje ikke er i stand til å absorbere lokal vannkraftproduksjon, noe som resulterer i energisløsing. To tredjedeler av avløpsvannet og elektrisiteten i store elvebassenger i Kina kommer fra Sichuan-provinsen, opptil 20,2 milliarder kWh, og mer enn halvparten av spillelektrisiteten i Sichuan-provinsen kommer fra hovedelven Dadu-elven.
Kinas vannkraft har utviklet seg raskt på verdensbasis de siste 10 årene. Kina har nesten drevet veksten av global vannkraft. Nesten 80 % av veksten i det globale vannkraftforbruket kommer fra Kina, og Kinas vannkraftforbruk står for mer enn 30 % av det globale vannkraftforbruket.
Andelen av et slikt enormt vannkraftforbruk i Kinas totale primærenergiforbruk er imidlertid bare litt høyere enn verdensgjennomsnittet, mindre enn 8 % i 2019. Selv om det ikke sammenlignes med utviklede land som Canada og Norge, er andelen vannkraftforbruk langt lavere enn i Brasil, et utviklingsland. Kina har 680 millioner kilowatt vannkraftressurser, og er dermed rangert som nummer én i verden. Innen 2020 vil den installerte vannkraftkapasiteten være 370 millioner kilowatt. Fra dette synspunktet har Kinas vannkraftindustri fortsatt stort utviklingsrom.
04 fremtidig utviklingstrend for vannkraft i Kina
Vannkraft vil akselerere veksten de neste årene, og andelen av den totale kraftproduksjonen vil fortsette å øke.
På den ene siden kan mer enn 50 millioner kilowatt vannkraft settes i drift i Kina i løpet av den 14. femårsplanperioden, inkludert vannkraftverkene Wudongde og Baihetan i De tre kløfters gruppe og de midtre delene av Yalong-elvens vannkraftverk. Dessuten er vannkraftutviklingsprosjektet i de nedre delene av Yarlung Zangbo-elven inkludert i den 14. femårsplanen, med 70 millioner kilowatt teknisk utnyttbare ressurser, noe som tilsvarer mer enn tre Tre kløfters vannkraftverk. Dette betyr at vannkraften vil innlede stor utvikling igjen;
På den annen side er reduksjonen i termisk kraft åpenbart forutsigbar. Enten det er fra et miljøvern-, energisikkerhets- og teknologisk utviklingsperspektiv, vil termisk kraft fortsette å redusere sin betydning innen kraftfeltet.
I løpet av de neste årene kan utviklingshastigheten for vannkraft fortsatt ikke sammenlignes med utviklingshastigheten for ny energi. Selv når det gjelder andelen av den totale kraftproduksjonen, kan den bli rangert blant de som kommer etterpå innen ny energi. Hvis tiden forlenges, kan man si at den vil bli forbigått av ny energi.
Liu Shiyu, direktør for planleggingsavdelingen ved General Electric Power Planning Institute, spår at den installerte kapasiteten for ny energi i Kina vil overstige 800 millioner kW i løpet av den 14. femårsplanperioden, som utgjør 29 %. Den årlige kraftproduksjonen når 1,5 billioner kWh, og overgår vannkraft.
Publisert: 14. januar 2022
