Det har gått 111 år sedan Kina började bygga Shilongba vattenkraftverk, det första vattenkraftverket år 1910. Under dessa mer än 100 år, från Shilongbas installerade kapacitet på endast 480 kW till de 370 miljoner kW som nu rankas först i världen, har Kinas vatten- och elindustri gjort anmärkningsvärda framsteg. Vi är verksamma inom kolindustrin, och vi kommer att höra en del nyheter om vattenkraft mer eller mindre, men vi vet inte mycket om vattenkraftindustrin.
01 kraftproduktionsprincipen för vattenkraft
Vattenkraft är egentligen processen att omvandla vattnets potentiella energi till mekanisk energi, och sedan från mekanisk energi till elektrisk energi. Generellt sett går det ut på att använda det strömmande flodvattnet för att driva motorn för kraftproduktion, och energin i en flod eller en del av dess bassäng beror på vattenvolymen och vattenfallet.
Flodens vattenvolym kontrolleras inte av någon juridisk person, och vattenfallet är okej. Därför kan man, när man bygger ett vattenkraftverk, välja att bygga en damm och leda bort vatten för att koncentrera vattenfallet, för att förbättra utnyttjandegraden av vattenresurserna.
Uppdämning är att bygga en damm i en flodsektion med stort fall, etablera en reservoar för att lagra vatten och höja vattennivån, såsom Tre raviners vattenkraftverk. Omledning avser omledning av vatten från reservoaren uppströms till nedströms genom omledningskanalen, såsom Jinping II vattenkraftverk.
02 egenskaper hos vattenkraft
Fördelarna med vattenkraft inkluderar främst miljöskydd och regenerering, hög effektivitet och flexibilitet, låga underhållskostnader och så vidare.
Miljöskydd och förnybar energi borde vara vattenkraftens största fördelar. Vattenkraft använder endast energin i vatten, förbrukar inte vatten och orsakar inte föroreningar.
Vattenturbingeneratorn, den huvudsakliga kraftutrustningen för vattenkraftproduktion, är inte bara effektiv utan också flexibel vid start och drift. Den kan starta driften snabbt från statiskt tillstånd på några minuter och slutföra uppgiften att öka och minska belastningen på några sekunder. Vattenkraft kan användas för att utföra uppgifter som toppreducering, frekvensmodulering, lastberedskap och olycksberedskap för kraftsystemet.
Vattenkraftproduktion förbrukar inte bränsle, kräver inte mycket arbetskraft och anläggningar investerade i utvinning och transport av bränsle, har enkel utrustning, få operatörer, mindre hjälpkraft, lång livslängd på utrustningen och låga drifts- och underhållskostnader. Därför är kraftproduktionskostnaden för vattenkraftverk låg, vilket bara är 1/5-1/8 av den för ett värmekraftverk, och energiutnyttjandegraden för vattenkraftverk är hög, upp till mer än 85 %, medan den koleldade värmeenergieffektiviteten för värmekraftverk bara är cirka 40 %.
Nackdelarna med vattenkraft inkluderar främst att den påverkas kraftigt av klimatet, begränsas av geografiska förhållanden, stora investeringar i tidigt skede och skador på den ekologiska miljön.
Vattenkraft påverkas starkt av nederbörd. Huruvida det är under torrsäsong eller regnsäsong är en viktig referensfaktor för värmekraftverkens anskaffning av kol. Vattenkraftproduktionen är stabil beroende på år och provins, men den beror på "dagen" när den specificeras till månad, kvartal och region. Den kan inte ge stabil och pålitlig kraft som värmekraft.
Det finns stora skillnader mellan söder och norr under regnperioden och torrperioden. Enligt statistiken över vattenkraftproduktionen varje månad från 2013 till 2021 är dock Kinas regnperiod totalt sett omkring juni till oktober och torrperioden omkring december till februari. Skillnaden mellan de två kan mer än fördubblas. Samtidigt kan vi också se att mot bakgrund av ökande installerad kapacitet är kraftproduktionen från januari till mars i år betydligt lägre än tidigare år, och kraftproduktionen i mars är till och med likvärdig med den 2015. Detta är tillräckligt för att visa vattenkraftens "instabilitet".
Begränsad av objektiva förhållanden. Vattenkraftverk kan inte byggas där det finns vatten. Byggandet av ett vattenkraftverk begränsas av geologi, vattenfall, flödeshastighet, invånarnas flyttning och till och med administrativ uppdelning. Till exempel har Heishan Gorge-vattenskyddsprojektet som nämndes vid Nationella folkkongressen 1956 inte godkänts på grund av dålig intressesamordning mellan Gansu och Ningxia. Tills det återkommer i förslaget från de två sessionerna i år är det fortfarande okänt när byggandet kan påbörjas.
Investeringarna som krävs för vattenkraft är stora. Berg- och betongarbetena för byggandet av vattenkraftverk är enorma, och enorma omlokaliseringskostnader måste betalas. Dessutom återspeglas den tidiga investeringen inte bara i kapital, utan även i tid. På grund av behovet av omlokalisering och samordning mellan olika avdelningar kommer byggcykeln för många vattenkraftverk att bli mycket försenad än planerat.
Om vi tar Baihetans vattenkraftverk under uppbyggnad som exempel, så inleddes projektet 1958 och inkluderades i den "tredje femårsplanen" 1965. Efter flera vändningar påbörjades det dock inte officiellt förrän i augusti 2011. Hittills har Baihetans vattenkraftverk inte färdigställts. Bortsett från den preliminära designen och planeringen kommer själva byggcykeln att ta minst 10 år.
Stora reservoarer orsakar storskalig översvämning i dammens övre delar, vilket ibland skadar lågland, floddalar, skogar och gräsmarker. Samtidigt påverkar det även det akvatiska ekosystemet runt anläggningen. Det har stor inverkan på fiskar, sjöfåglar och andra djur.
03 nuvarande situation för vattenkraftutveckling i Kina
Under senare år har vattenkraftproduktionen fortsatt tillväxt, men tillväxttakten under de senaste fem åren är låg.
År 2020 var vattenkraftens produktionskapacitet 1 355,21 miljarder kWh, med en ökning på 3,9 % jämfört med föregående år. Under den 13:e femårsplanperioden utvecklades dock vindkraft och optoelektronik snabbt och översteg planeringsmålen, medan vattenkraften bara uppnådde ungefär hälften av planeringsmålen. Under de senaste 20 åren har vattenkraftens andel av den totala kraftproduktionen varit relativt stabil och legat kvar på 14 %–19 %.
Av tillväxttakten för Kinas kraftproduktion kan man se att tillväxttakten för vattenkraft har avtagit de senaste fem åren och i princip legat kvar på cirka 5 %.
Jag tror att orsakerna till avmattningen är å ena sidan nedläggningen av småskalig vattenkraft, vilket tydligt nämns i den 13:e femårsplanen för att skydda och reparera den ekologiska miljön. Det finns 4705 små vattenkraftverk som behöver åtgärdas och tas bort enbart i Sichuanprovinsen;
Å andra sidan är Kinas stora resurser för vattenkraftutveckling otillräckliga. Kina har byggt många vattenkraftverk, såsom De tre ravinerna, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba och Baihetan. Resurserna för återuppbyggnaden av stora vattenkraftverk kan bara vara den "stora kröken" av Yarlung Zangbo-floden. Men eftersom regionen omfattar geologisk struktur, miljökontroll av naturreservat och relationer med omgivande länder har det varit svårt att lösa tidigare.
Samtidigt kan man utifrån tillväxttakten för kraftproduktion under de senaste 20 åren se att tillväxttakten för värmekraft i princip är synkroniserad med tillväxttakten för den totala kraftproduktionen, medan tillväxttakten för vattenkraft är irrelevant för tillväxttakten för den totala kraftproduktionen, vilket visar på ett tillstånd av "ökning vartannat år". Även om det finns skäl till den höga andelen värmekraft, återspeglar det också vattenkraftens instabilitet i viss mån.
I processen att minska andelen värmekraft har vattenkraft inte spelat någon större roll. Även om den utvecklas snabbt kan den bara bibehålla sin andel av den totala kraftproduktionen mot bakgrund av den stora ökningen av nationell kraftproduktion. Minskningen av andelen värmekraft beror främst på andra rena energikällor, såsom vindkraft, solceller, naturgas, kärnkraft och så vidare.
Överdriven koncentration av vattenkraftresurser
Den totala vattenkraftproduktionen i provinserna Sichuan och Yunnan står för nästan hälften av den nationella vattenkraftproduktionen, och det resulterande problemet är att områden rika på vattenkraftresurser kanske inte kan absorbera lokal vattenkraftproduktion, vilket resulterar i ett energislöseri. Två tredjedelar av avloppsvattnet och elektriciteten i större flodområden i Kina kommer från Sichuanprovinsen, upp till 20,2 miljarder kWh, medan mer än hälften av spillelektriciteten i Sichuanprovinsen kommer från huvudströmmen i Dadufloden.
Kinas vattenkraft har utvecklats snabbt världen över under de senaste 10 åren. Kina har nästan helt själv drivit tillväxten av vattenkraft. Nästan 80 % av tillväxten av den globala vattenkraftsförbrukningen kommer från Kina, och Kinas vattenkraftsförbrukning står för mer än 30 % av den globala vattenkraftsförbrukningen.
Andelen av en sådan enorm vattenkraftsförbrukning av Kinas totala primärenergiförbrukning är dock bara något högre än världsgenomsnittet, mindre än 8 % år 2019. Även om man inte jämför med utvecklade länder som Kanada och Norge är andelen vattenkraftsförbrukning betydligt lägre än Brasiliens, som också är ett utvecklingsland. Kina har 680 miljoner kilowatt vattenkraftresurser, vilket är det första landet i världen. År 2020 kommer den installerade vattenkraftskapaciteten att vara 370 miljoner kilowatt. Ur detta perspektiv har Kinas vattenkraftindustri fortfarande stort utvecklingsutrymme.
04 framtida utvecklingstrend för vattenkraft i Kina
Vattenkraften kommer att accelerera sin tillväxt under de närmaste åren och kommer att fortsätta öka i andel av den totala kraftproduktionen.
Å ena sidan kan mer än 50 miljoner kilowatt vattenkraft tas i drift i Kina under den 14:e femårsplanperioden, inklusive Wudongde, Baihetan vattenkraftverk i Tre raviner-gruppen och de mellersta delarna av Yalongflodens vattenkraftverk. Dessutom har vattenkraftsutvecklingsprojektet i de nedre delarna av Yarlung Zangbo-floden inkluderats i den 14:e femårsplanen, med 70 miljoner kilowatt tekniskt utnyttbara resurser, vilket motsvarar mer än tre Tre raviners vattenkraftverk, vilket innebär att vattenkraften har inlett en stor utveckling igen;
Å andra sidan är minskningen av värmekraftens skala uppenbarligen förutsägbar. Vare sig det gäller miljöskydd, energitrygghet och teknisk utveckling, kommer värmekraft att fortsätta att minska sin betydelse inom kraftområdet.
Under de närmaste åren kan utvecklingstakten för vattenkraft fortfarande inte jämföras med den för ny energi. Även i andel av den totala kraftproduktionen kan den bli omkörd av de eftersläntrare inom ny energi. Om tiden förlängs kan man säga att den kommer att bli omkörd av ny energi.
Publiceringstid: 12 april 2022
