Minęło 111 lat, odkąd Chiny rozpoczęły budowę elektrowni wodnej Shilongba, pierwszej elektrowni wodnej w 1910 roku. W ciągu tych ponad 100 lat chiński przemysł wodny i energetyczny osiągnął niezwykłe osiągnięcia, od zainstalowanej mocy elektrowni wodnej Shilongba wynoszącej zaledwie 480 kW do 370 milionów kW, co plasuje ją na pierwszym miejscu na świecie. Działamy w przemyśle węglowym i usłyszymy trochę wiadomości o elektrowniach wodnych, ale niewiele wiemy o przemyśle elektrowni wodnych.
Dzisiaj pokrótce wyjaśnimy zasady i charakterystykę energetyki wodnej oraz przedstawimy obecną sytuację i trendy rozwojowe energetyki wodnej w Chinach.
01 zasada wytwarzania energii w elektrowniach wodnych
W rzeczywistości energia wodna to proces przekształcania energii potencjalnej wody w energię mechaniczną, a następnie z energii mechanicznej w energię elektryczną. Mówiąc ogólnie, polega na wykorzystaniu płynącej wody rzecznej do obracania silnika w celu wytwarzania energii, a energia zawarta w rzece lub części jej basenu zależy od objętości wody i spadku.
Objętość wody w rzece nie jest kontrolowana przez żadną osobę prawną, a spadek jest OK. Dlatego podczas budowy elektrowni wodnych można wybrać budowę tam i przekierowanie, aby skoncentrować spadek, tak aby poprawić wskaźnik wykorzystania zasobów wodnych.
Budowa tamy polega na zbudowaniu tamy o dużym spadku, utworzeniu zbiornika do magazynowania wody i podniesieniu jej poziomu, jak w przypadku elektrowni wodnej Three Gorges; Zmiana kierunku odnosi się do zmiany kierunku wody ze zbiornika górnego do dolnego przez kanał zmiany kierunku, jak w przypadku elektrowni wodnej Jinping II.
02 Charakterystyka hydroenergii
Do zalet energii wodnej zalicza się przede wszystkim ochronę środowiska i jego regenerację, wysoką wydajność i elastyczność, niskie koszty konserwacji itp.
Ochrona środowiska i odnawialność powinny być największą zaletą hydroenergii. Hydroenergia wykorzystuje wyłącznie energię w wodzie, nie zużywa wody i nie powoduje zanieczyszczeń.
Zestaw generatora turbiny wodnej, główny sprzęt energetyczny elektrowni wodnej, jest nie tylko wydajny, ale także elastyczny w uruchamianiu i działaniu. Może szybko rozpocząć działanie ze stanu statycznego w ciągu kilku minut i zakończyć zadanie zwiększania i zmniejszania obciążenia w ciągu kilku sekund. Energia wodna może być wykorzystywana do podejmowania zadań ścinania szczytów, modulacji częstotliwości, czuwania obciążenia i awaryjnego czuwania systemu energetycznego.
Wytwarzanie energii wodnej nie zużywa paliwa, nie wymaga dużej liczby pracowników ani inwestycji w urządzenia wydobywcze i transportowe, wymaga prostego sprzętu, niewielu operatorów, mniejszego zapotrzebowania na energię pomocniczą, długiej żywotności sprzętu oraz niskich kosztów eksploatacji i konserwacji, dzięki czemu koszt produkcji energii przez elektrownię wodną jest niski, wynoszący zaledwie 1/5-1/8 kosztu elektrowni cieplnej, a wskaźnik wykorzystania energii przez elektrownię wodną jest wysoki, sięgający ponad 85%. Sprawność cieplna elektrowni węglowych wynosi zaledwie około 40%.
Do wad energetyki wodnej zalicza się przede wszystkim duży wpływ klimatu, ograniczenia wynikające z warunków geograficznych, duże nakłady inwestycyjne na wczesnym etapie oraz szkody dla środowiska ekologicznego.
Energia wodna jest w dużym stopniu zależna od opadów. Czy jest to pora sucha, czy pora deszczowa, jest ważnym czynnikiem odniesienia dla zakupu węgla energetycznego dla elektrowni cieplnych. Produkcja energii wodnej jest stabilna w zależności od roku i prowincji, ale zależy od „dnia”, kiedy jest szczegółowo opisana w miesiącu, kwartale i regionie. Nie może zapewnić stabilnej i niezawodnej energii, takiej jak energia cieplna.
Istnieją duże różnice między południem a północą w porze deszczowej i porze suchej. Jednak według statystyk wytwarzania energii wodnej w każdym miesiącu od 2013 do 2021 r., ogólnie rzecz biorąc, pora deszczowa w Chinach trwa od czerwca do października, a pora sucha od grudnia do lutego. Różnica w wytwarzaniu energii między nimi może być ponad dwukrotnie większa. Jednocześnie możemy również zauważyć, że na tle rosnącej mocy zainstalowanej, wytwarzanie energii od stycznia do marca tego roku jest znacznie niższe niż w latach poprzednich, a wytwarzanie energii w marcu jest nawet równe temu w 2015 r. To wystarczy, aby zobaczyć „niestabilność” energii wodnej.
Produkcja energii wodnej w poszczególnych miesiącach od 2013 do 2021 r. (100 mln kWh)
Ograniczone przez obiektywne warunki. Elektrownie wodne nie mogą być budowane tam, gdzie jest woda. Geologia, spadek, prędkość przepływu, relokacja mieszkańców, a nawet podział administracyjny — wszystkie te czynniki ograniczają budowę elektrowni wodnej. Na przykład projekt ochrony wód wąwozu Heishan, o którym wspomniano na Ogólnochińskim Kongresie Ludowym w 1956 r., nie został uchwalony z powodu słabej koordynacji interesów między Gansu i Ningxia. Do tego roku pojawił się ponownie w propozycji obu sesji, ale nie wiadomo, kiedy budowa może się rozpocząć.
Inwestycje wymagane do hydroenergii są duże. Prace ziemne i betonowe do budowy elektrowni wodnych są ogromne, a ogromne koszty przesiedleń muszą zostać pokryte; Ponadto wczesna inwestycja znajduje odzwierciedlenie nie tylko w kapitale, ale także w czasie. Ze względu na konieczność przesiedleń i koordynacji różnych działów cykl budowy wielu elektrowni wodnych będzie znacznie opóźniony niż planowano.
Biorąc za przykład elektrownię wodną Baihetan w trakcie budowy, projekt został zainicjowany w 1958 r. i włączony do „trzeciego pięcioletniego planu” w 1965 r. Jednak po kilku zwrotach akcji oficjalnie rozpoczęto go dopiero w sierpniu 2011 r. Do tej pory elektrownia wodna Baihetan nie została ukończona. Wyłączając wstępne planowanie projektu, rzeczywisty cykl budowy zajmie co najmniej 10 lat.
Duże zbiorniki wodne powodują zalewanie na dużą skalę w górnym biegu zapory, czasami niszcząc niziny, doliny rzeczne, lasy i łąki. Jednocześnie wpłynie to również na ekosystem wodny wokół rośliny. Ma to duży wpływ na ryby, ptactwo wodne i inne zwierzęta.
03 aktualna sytuacja rozwoju energetyki wodnej w Chinach
W ostatnich latach produkcja energii wodnej utrzymywała wzrost, jednak tempo wzrostu w ciągu ostatnich pięciu lat jest niskie
W 2020 r. moc generacyjna hydroenergii wyniesie 1355,21 mld kWh, co oznacza wzrost rok do roku o 3,9%. Jednak w okresie 13. Planu Pięcioletniego energetyka wiatrowa i optoelektronika rozwijały się szybko, przekraczając cele planowania, podczas gdy hydroenergia zrealizowała tylko około połowę celów planowania. W ciągu ostatnich 20 lat udział hydroenergii w całkowitej produkcji energii był stosunkowo stabilny i utrzymywał się na poziomie 14% – 19%.
Obserwując tempo wzrostu produkcji energii elektrycznej w Chinach, można zauważyć, że tempo wzrostu energii wodnej w ciągu ostatnich pięciu lat uległo spowolnieniu i utrzymywało się zasadniczo na poziomie około 5%.
Myślę, że powodem spowolnienia jest z jednej strony zamknięcie małych elektrowni wodnych, o czym wyraźnie wspomniano w 13. pięcioletnim planie ochrony i naprawy środowiska ekologicznego. W samej prowincji Syczuan jest 4705 małych elektrowni wodnych, które należy naprawić i wycofać;
Z drugiej strony, Chinom brakuje dużych zasobów do rozwoju energetyki wodnej. Chiny zbudowały wiele elektrowni wodnych, takich jak Three Gorges, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba i Baihetan. Zasoby na odbudowę dużych elektrowni wodnych mogą obejmować jedynie „wielkie zakole” rzeki Yarlung Zangbo. Jednak ponieważ region ten obejmuje strukturę geologiczną, kontrolę środowiskową rezerwatów przyrody i relacje z sąsiednimi krajami, było to trudne do rozwiązania wcześniej.
Jednocześnie, można również zauważyć na podstawie tempa wzrostu wytwarzania energii w ostatnich 20 latach, że tempo wzrostu mocy cieplnej jest zasadniczo zsynchronizowane z tempem wzrostu całkowitej produkcji energii, podczas gdy tempo wzrostu energii wodnej jest nieistotne dla tempa wzrostu całkowitej produkcji energii, pokazując stan „wzrostu co drugi rok”. Chociaż istnieją powody wysokiego udziału mocy cieplnej, odzwierciedla to również niestabilność energii wodnej w pewnym stopniu.
Wzrost wytwarzania energii
Jeśli chodzi o udział wytwarzania energii elektrycznej, możemy również zauważyć, że chociaż przemysł hydroenergetyczny rozwijał się szybko w ciągu ostatnich 20 lat, a produkcja energii wodnej w 2020 r. była pięć razy większa niż w 2001 r., to udział ten w całkowitej produkcji energii elektrycznej nie zmienił się znacząco.
W procesie zmniejszania udziału energii cieplnej energia wodna nie odegrała dużej roli. Chociaż rozwija się szybko, może utrzymać swój udział w całkowitej produkcji energii jedynie na tle dużego wzrostu krajowej produkcji energii. Zmniejszenie udziału energii cieplnej jest spowodowane głównie przez inne czyste źródła energii, takie jak energia wiatrowa, fotowoltaika, gaz ziemny, energia jądrowa itp.
Nadmierna koncentracja zasobów hydroenergetycznych
Całkowita produkcja energii wodnej w prowincjach Syczuan i Junnan stanowi prawie połowę krajowej produkcji energii wodnej, a wynikającym z tego problemem jest to, że obszary bogate w zasoby energii wodnej mogą nie być w stanie wchłonąć lokalnej produkcji energii wodnej, co skutkuje marnotrawstwem energii. Dwie trzecie ścieków i energii elektrycznej w głównych dorzeczach rzek w Chinach pochodzi z prowincji Syczuan, do 20,2 miliarda kWh, a ponad połowa energii elektrycznej odpadowej w prowincji Syczuan pochodzi z głównego nurtu rzeki Dadu.
Na całym świecie chińska energia wodna rozwijała się szybko w ciągu ostatnich 10 lat. Chiny niemal napędzały wzrost globalnej energii wodnej. Prawie 80% wzrostu globalnego zużycia energii wodnej pochodzi z Chin, a zużycie energii wodnej w Chinach stanowi ponad 30% globalnego zużycia energii wodnej.
Jednakże udział tak ogromnego zużycia energii wodnej w całkowitym zużyciu energii pierwotnej w Chinach jest tylko nieznacznie wyższy od średniej światowej, mniej niż 8% w 2019 r. Nawet jeśli nie porównuje się go z krajami rozwiniętymi, takimi jak Kanada i Norwegia, udział zużycia energii wodnej jest znacznie niższy niż w Brazylii, kraju rozwijającym się. Chiny mają 680 milionów kilowatów zasobów energii wodnej, co daje im pierwsze miejsce na świecie. Do 2020 r. zainstalowana moc hydroenergetyczna wyniesie 370 milionów kilowatów. Z tego punktu widzenia chiński przemysł hydroenergetyczny nadal ma duże pole do rozwoju.
04 przyszły trend rozwoju hydroenergetyki w Chinach
W ciągu najbliższych kilku lat nastąpi przyspieszenie wzrostu energetyki wodnej, która będzie nadal zwiększać swój udział w całkowitej produkcji energii.
Z jednej strony, w okresie 14. Planu Pięcioletniego, w Chinach może zostać uruchomionych ponad 50 milionów kilowatów energii wodnej, w tym elektrownie wodne Wudongde i Baihetan z grupy Trzech Przełomów oraz elektrownia wodna w środkowym biegu rzeki Yalong. Ponadto projekt rozwoju energetyki wodnej w dolnym biegu rzeki Yarlung Zangbo został uwzględniony w 14. planie pięcioletnim, z 70 milionami kilowatów zasobów technicznie możliwych do eksploatacji, co odpowiada ponad trzem elektrowniom wodnym Trzech Przełomów. Oznacza to, że energetyka wodna ponownie zapoczątkuje wielki rozwój;
Z drugiej strony, redukcja skali mocy cieplnej jest oczywiście przewidywalna. Niezależnie od tego, czy z perspektywy ochrony środowiska, bezpieczeństwa energetycznego i rozwoju technologicznego, moc cieplna będzie nadal zmniejszać swoje znaczenie w dziedzinie energetyki.
W ciągu kilku następnych lat tempo rozwoju hydroenergii nadal nie będzie porównywalne z tempem rozwoju nowej energii. Nawet w proporcji całkowitej produkcji energii elektrycznej może być klasyfikowane przez spóźnialskich nowej energii. Jeśli czas się wydłuży, można powiedzieć, że zostanie wyprzedzone przez nową energię.
Liu Shiyu, dyrektor działu planowania w General Electric Power Planning Institute, przewiduje, że w okresie czternastego planu pięcioletniego zainstalowana moc nowej energii w Chinach przekroczy 800 milionów kW, co będzie stanowić 29% wzrostu; roczna produkcja energii osiągnie 1,5 biliona kWh, przewyższając energię wodną.
Czas publikacji: 14-01-2022
