Прошло 111 лет с тех пор, как Китай начал строительство гидроэлектростанции Шилунба, первой гидроэлектростанции в 1910 году. За эти более чем 100 лет водная и электроэнергетическая промышленность Китая достигла замечательных успехов с установленной мощности ГЭС Шилунба всего в 480 кВт до 370 миллионов кВт, что является первым показателем в мире. Мы работаем в угольной промышленности, и мы услышим некоторые новости о гидроэнергетике, но мы не знаем многого о гидроэнергетической отрасли.
Сегодня давайте кратко рассмотрим гидроэнергетику, изучив принципы и характеристики гидроэнергетики, а также текущую ситуацию и тенденции развития гидроэнергетики в Китае.
01 принцип выработки электроэнергии гидроэнергетикой
Фактически, гидроэнергетика — это процесс преобразования потенциальной энергии воды в механическую энергию, а затем из механической энергии в электрическую. В общем, это использование текущей речной воды для вращения двигателя для выработки электроэнергии, а энергия, содержащаяся в реке или участке ее бассейна, зависит от объема и падения воды.
Объем воды в реке не контролируется никаким юридическим лицом, и падение в порядке. Поэтому при строительстве гидроэлектростанций можно выбрать строительство плотины и отвод для концентрации падения, чтобы улучшить коэффициент использования водных ресурсов.
Строительство плотины подразумевает строительство плотины на участке с большим перепадом высот, создание водохранилища для хранения воды и повышения уровня воды, например, ГЭС «Три ущелья»; отвод воды подразумевает отвод воды из водохранилища, расположенного выше по течению, в водохранилище, расположенное ниже по течению, через отводной канал, например, ГЭС «Цзиньпин II».
02 характеристики гидроэнергетики
К преимуществам гидроэнергетики в первую очередь относятся защита окружающей среды и регенерация, высокая эффективность и гибкость, низкие затраты на техническое обслуживание и т. д.
Защита окружающей среды и возобновляемые источники энергии должны быть самым большим преимуществом гидроэнергетики. Гидроэнергетика использует только энергию воды, не потребляет воду и не загрязняет окружающую среду.
Гидротурбинный генератор, основное энергетическое оборудование гидроэнергетики, не только эффективен, но и гибок в запуске и эксплуатации. Он может быстро начать работу из статического состояния за несколько минут и выполнить задачу увеличения и уменьшения нагрузки за несколько секунд. Гидроэнергетика может использоваться для выполнения задач по сглаживанию пиков, частотной модуляции, резервирования нагрузки и аварийного резервирования энергосистемы.
Гидроэнергетика не потребляет топливо, не требует большого количества рабочей силы и инвестиций в объекты для добычи и транспортировки топлива, имеет простое оборудование, мало операторов, меньше вспомогательной энергии, длительный срок службы оборудования и низкие затраты на эксплуатацию и обслуживание, поэтому себестоимость производства электроэнергии на гидроэлектростанциях низкая, всего 1/5-1/8 от себестоимости тепловой электростанции, а коэффициент использования энергии на гидроэлектростанциях высок, до более 85%. Тепловой КПД угольных электростанций составляет всего около 40%.
К недостаткам гидроэнергетики в первую очередь относятся сильное влияние климата, ограниченность географических условий, большие инвестиции на начальном этапе и ущерб экологической среде.
Гидроэнергетика сильно зависит от осадков. Сухой сезон или влажный сезон является важным фактором для закупки энергетического угля для тепловых электростанций. Гидроэнергетика стабильна в зависимости от года и провинции, но зависит от «дня», когда она детализируется до месяца, квартала и региона. Она не может обеспечить стабильную и надежную электроэнергию, как тепловая электроэнергия.
Между Югом и Севером существуют большие различия в дождливом и сухом сезоне. Однако, согласно статистике выработки гидроэлектроэнергии в каждом месяце с 2013 по 2021 год, в целом дождливый сезон в Китае длится примерно с июня по октябрь, а сухой сезон — примерно с декабря по февраль. Разница в выработке электроэнергии между ними может быть более чем удвоена. В то же время мы также можем видеть, что на фоне увеличения установленной мощности выработка электроэнергии с января по март этого года значительно ниже, чем в предыдущие годы, а выработка электроэнергии в марте даже эквивалентна выработке в 2015 году. Этого достаточно, чтобы увидеть «нестабильность» гидроэнергетики.
Выработка гидроэлектроэнергии в каждом месяце с 2013 по 2021 год (100 млн кВт·ч)
Ограничено объективными условиями. Гидроэлектростанции нельзя строить там, где есть вода. Геология, перепад, скорость потока, переселение жителей и даже административное деление — все это ограничивает строительство гидроэлектростанции. Например, проект водного хозяйства ущелья Хэйшань, упомянутый на Всекитайском собрании народных представителей в 1956 году, не был принят из-за плохой координации интересов между Ганьсу и Нинся. До этого года он снова появился в предложении двух сессий. Когда строительство может начаться, пока неизвестно.
Инвестиции, необходимые для гидроэнергетики, велики. Земляные работы и бетонные работы для строительства гидроэлектростанций огромны, и необходимо оплатить огромные расходы на переселение; Более того, ранние инвестиции отражаются не только в капитале, но и во времени. Из-за необходимости переселения и координации различных департаментов цикл строительства многих гидроэлектростанций будет значительно задержан, чем планировалось.
Возьмем в качестве примера строящуюся гидроэлектростанцию Байхэтань. Проект был инициирован в 1958 году и включен в «третий пятилетний план» в 1965 году. Однако после нескольких перипетий официально он был запущен только в августе 2011 года. До сих пор гидроэлектростанция Байхэтань не была достроена. За исключением предварительного проектирования, фактический цикл строительства займет не менее 10 лет.
Крупные водохранилища вызывают масштабное затопление в верховьях плотины, иногда нанося ущерб низинам, речным долинам, лесам и лугам. В то же время это также повлияет на водную экосистему вокруг завода. Это оказывает большое влияние на рыб, водоплавающих птиц и других животных.
03 Текущая ситуация в развитии гидроэнергетики в Китае
В последние годы гидроэнергетика сохраняет рост, однако темпы роста за последние пять лет низкие
В 2020 году мощность гидрогенерации составит 1355,21 млрд кВтч, с годовым ростом на 3,9%. Однако в период 13-й пятилетки ветроэнергетика и оптоэлектроника развивались быстрыми темпами, превысив плановые показатели, в то время как гидроэнергетика выполнила лишь около половины плановых показателей. За последние 20 лет доля гидроэнергетики в общем объеме выработки электроэнергии была относительно стабильной и поддерживалась на уровне 14% - 19%.
По темпам роста выработки электроэнергии в Китае можно заметить, что темпы роста гидроэнергетики за последние пять лет замедлились и в целом сохранились на уровне около 5%.
Я думаю, что причинами замедления являются, с одной стороны, закрытие малых гидроэлектростанций, о чем четко говорится в 13-м пятилетнем плане по защите и восстановлению экологической среды. Только в провинции Сычуань необходимо отремонтировать и вывести из эксплуатации 4705 малых гидроэлектростанций;
С другой стороны, Китаю не хватает крупных ресурсов для развития гидроэнергетики. Китай построил много гидроэлектростанций, таких как Три ущелья, Гэчжоуба, Удундэ, Сянцзяба и Байхэтань. Ресурсами для реконструкции крупных гидроэлектростанций может быть только «большой изгиб» реки Ярлунг Занбо. Однако, поскольку регион включает геологическую структуру, экологический контроль природных заповедников и отношения с соседними странами, это было трудно решить раньше.
В то же время, из темпов роста выработки электроэнергии за последние 20 лет также видно, что темпы роста тепловой энергии в основном синхронизированы с темпами роста общей выработки электроэнергии, в то время как темпы роста гидроэнергетики не имеют отношения к темпам роста общей выработки электроэнергии, показывая состояние «роста каждые два года». Хотя существуют причины для высокой доли тепловой энергии, она также в определенной степени отражает нестабильность гидроэнергетики.
Рост выработки электроэнергии
Что касается доли выработки электроэнергии, то мы также видим, что, хотя гидроэнергетическая отрасль за последние 20 лет быстро развивалась, а выработка гидроэлектроэнергии в 2020 году в пять раз превышает показатель 2001 года, ее доля в общем объеме выработки электроэнергии существенно не изменилась.
В процессе снижения доли тепловой энергии гидроэнергетика не сыграла большой роли. Хотя она быстро развивается, она может поддерживать свою долю в общем производстве электроэнергии только на фоне большого роста национальной генерации электроэнергии. Снижение доли тепловой энергии в основном происходит за счет других чистых источников энергии, таких как энергия ветра, фотоэлектричество, природный газ, ядерная энергия и т. д.
Чрезмерная концентрация гидроэнергетических ресурсов
Общая выработка гидроэлектроэнергии в провинциях Сычуань и Юньнань составляет почти половину национальной выработки гидроэлектроэнергии, и в результате возникает проблема, что регионы, богатые гидроэнергетическими ресурсами, могут не иметь возможности поглощать местную выработку гидроэлектроэнергии, что приводит к пустой трате энергии. Две трети сточных вод и электроэнергии в основных речных бассейнах Китая поступают из провинции Сычуань, до 20,2 млрд кВт-ч, и более половины сточных электроэнергий в провинции Сычуань поступает из основного русла реки Даду.
За последние 10 лет гидроэнергетика Китая стремительно развивалась во всем мире. Китай практически стал драйвером роста мировой гидроэнергетики. Почти 80% роста мирового потребления гидроэнергетики приходится на Китай, а потребление гидроэнергетики Китаем составляет более 30% мирового потребления гидроэнергетики.
Однако доля такого огромного потребления гидроэнергии в общем потреблении первичной энергии в Китае лишь немного превышает средний мировой показатель, менее 8% в 2019 году. Даже если не сравнивать с развитыми странами, такими как Канада и Норвегия, доля потребления гидроэнергии намного ниже, чем в Бразилии, развивающейся стране. Китай располагает 680 миллионами киловатт гидроэнергетических ресурсов, занимая первое место в мире. К 2020 году установленная мощность гидроэнергетики составит 370 миллионов киловатт. С этой точки зрения гидроэнергетическая отрасль Китая все еще имеет большой потенциал для развития.
04 будущие тенденции развития гидроэнергетики в Китае
Гидроэнергетика ускорит свой рост в ближайшие несколько лет и продолжит увеличивать свою долю в общем объеме выработки электроэнергии.
С одной стороны, в период 14-й пятилетки в Китае может быть введено в эксплуатацию более 50 миллионов киловатт гидроэнергии, включая гидроэлектростанции Удундэ и Байхэтань группы Трех ущелий и гидроэлектростанцию среднего течения реки Ялунвань. Более того, проект развития гидроэнергетики в нижнем течении реки Ярлунг Зангбо был включен в 14-ю пятилетку с 70 миллионами киловатт технически эксплуатируемых ресурсов, что эквивалентно более чем трем гидроэлектростанциям Трех ущелий. Это означает, что гидроэнергетика снова откроет путь к большому развитию;
С другой стороны, сокращение масштабов тепловой энергетики, очевидно, предсказуемо. Будь то с точки зрения охраны окружающей среды, энергетической безопасности или технологического развития, тепловая энергетика продолжит снижать свою значимость в энергетической сфере.
В ближайшие годы темпы развития гидроэнергетики все равно не сравнятся с темпами развития новой энергетики. Даже по доле в общем объеме выработки электроэнергии она может оказаться в числе опоздавших новой энергетики. Если время продлится, то можно будет сказать, что ее обгонит новая энергетика.
Лю Шиюй, директор отдела планирования Института планирования электроэнергетики, прогнозирует, что в период 14-й пятилетки установленная мощность новой энергетики в Китае превысит 800 млн кВт, что составит 29%; годовая выработка электроэнергии достигнет 1,5 трлн кВт·ч, превзойдя гидроэнергетику.
Время публикации: 14 января 2022 г.
