Минуло 111 років з того часу, як Китай розпочав будівництво гідроелектростанції Шилунба, першої гідроелектростанції, у 1910 році. За ці понад 100 років, від встановленої потужності гідроелектростанції Шилунба лише 480 кВт до 370 мільйонів кВт, що зараз посідає перше місце у світі, водопостачання та електроенергетика Китаю досягли вражаючих успіхів. Ми працюємо у вугільній промисловості, і ми будемо чути деякі новини про гідроенергетику більш-менш, але ми не знаємо багато про гідроенергетику.
01 принцип виробництва енергії гідроенергією
Гідроенергетика — це фактично процес перетворення потенційної енергії води в механічну енергію, а потім з механічної енергії в електричну. Загалом кажучи, це використання річкової води для обертання двигуна для вироблення енергії, а енергія, що міститься в річці або частині її басейну, залежить від об'єму води та падіння висоти.
Об'єм води в річці не контролюється жодною юридичною особою, а падіння є прийнятним. Тому, будуючи гідроелектростанцію, можна побудувати дамбу та відвести воду для концентрації падіння, щоб покращити коефіцієнт використання водних ресурсів.
Будівництво греблі полягає у будівництві греблі на ділянці річки з великим перепадом схилів, створенні водосховища для зберігання води та підвищення рівня води, як-от гідроелектростанція «Три ущелини»; відведення води означає відведення води з водосховища вище за течією до нижче за течією через відвідний канал, як-от гідроелектростанція «Цзіньпін II».
02 характеристики гідроенергетики
Переваги гідроенергетики включають головним чином захист та регенерацію навколишнього середовища, високу ефективність та гнучкість, низькі витрати на обслуговування тощо.
Захист навколишнього середовища та відновлювані джерела енергії повинні бути найбільшою перевагою гідроенергетики. Гідроенергетика використовує лише енергію води, не споживає воду та не спричиняє забруднення.
Гідротурбінний генератор, основне енергетичне обладнання для виробництва гідроенергії, не тільки ефективний, але й гнучкий у запуску та експлуатації. Він може швидко розпочати роботу зі статичного стану за лічені хвилини та виконати завдання збільшення та зменшення навантаження за лічені секунди. Гідроенергію можна використовувати для виконання завдань зменшення пікових навантажень, модуляції частоти, резервного навантаження та аварійного резервного режиму енергосистеми.
Виробництво гідроенергії не споживає палива, не потребує великої кількості робочої сили та обладнання для видобутку та транспортування палива, має просте обладнання, невелику кількість операторів, менше допоміжних потужностей, довгий термін служби обладнання та низькі витрати на експлуатацію та обслуговування. Тому собівартість виробництва електроенергії гідроелектростанцією низька і становить лише 1/5-1/8 від вартості теплової електростанції, а коефіцієнт використання енергії гідроелектростанції високий і перевищує 85%, тоді як ефективність використання теплової енергії вугільної теплової електростанції становить лише близько 40%.
Недоліки гідроенергетики включають головним чином значний вплив клімату, обмеження географічними умовами, великі інвестиції на ранній стадії та шкоду екологічному середовищу.
Гідроенергетика значно залежить від опадів. Сухий чи вологий сезони є важливим орієнтирним фактором для закупівлі енергетичного вугілля для теплових електростанцій. Виробництво гідроенергії стабільне залежно від року та регіону, але залежить від «дня», якщо деталізувати його за місяцем, кварталом та регіоном. Вона не може забезпечити стабільну та надійну електроенергію, як теплова енергія.
Існують великі відмінності між Півднем і Північчю у вологий та сухий сезони. Однак, згідно зі статистикою виробництва гідроенергії за кожен місяць з 2013 по 2021 рік, загалом вологий сезон у Китаї триває приблизно з червня по жовтень, а сухий сезон — приблизно з грудня по лютий. Різниця між ними може бути більш ніж удвічі. Водночас, ми також бачимо, що на тлі зростання встановленої потужності виробництво електроенергії з січня по березень цього року значно нижче, ніж у попередні роки, а виробництво електроенергії у березні навіть еквівалентне 2015 році. Цього достатньо, щоб побачити «нестабільність» гідроенергетики.
Обмежено об'єктивними умовами. Гідроелектростанції не можна будувати там, де є вода. Будівництво гідроелектростанції обмежене геологічними особливостями, перепадом рівня води, швидкістю потоку, переселенням мешканців і навіть адміністративним поділом. Наприклад, проект водного господарства в ущелині Хейшань, про який згадувалося на Всекитайських зборах народних представників у 1956 році, не був прийнятий через погану координацію інтересів між Ганьсу та Нінся. Доки він знову не з'явиться в пропозиції двох сесій цього року, досі невідомо, коли може розпочатися будівництво.
Інвестиції, необхідні для будівництва гідроенергетики, є значними. Земляні та бетонні роботи для будівництва гідроелектростанцій є величезними, і необхідно сплатити величезні витрати на переселення; Крім того, ранні інвестиції відображаються не лише на капіталі, але й на часі. Через необхідність переселення та координації різних відомств, цикл будівництва багатьох гідроелектростанцій буде значно затриманий, ніж планувалося.
Візьмемо, наприклад, Байхетанську гідроелектростанцію, що будується. Проєкт було розпочато у 1958 році та включено до «третього п’ятирічного плану» у 1965 році. Однак, після кількох несподіванок, його офіційно розпочали лише у серпні 2011 року. На сьогоднішній день Байхетанську гідроелектростанцію не завершено. За винятком попереднього проектування та планування, фактичний цикл будівництва триватиме щонайменше 10 років.
Великі водосховища спричиняють масштабні затоплення у верхній течії греблі, іноді пошкоджуючи низовини, річкові долини, ліси та луки. Водночас це також впливає на водну екосистему навколо електростанції. Це має великий вплив на риб, водоплавних птахів та інших тварин.
03 поточна ситуація з розвитком гідроенергетики в Китаї
В останні роки виробництво гідроенергії зберігало зростання, але темпи зростання за останні п'ять років низькі.
У 2020 році потужність виробництва гідроенергетики становила 1355,21 млрд кВт·год, що на 3,9% більше, ніж у попередньому році. Однак протягом 13-ї п'ятирічної перспективи вітроенергетика та оптоелектроніка швидко розвивалися, перевищуючи планові цілі, тоді як гідроенергетика виконала лише близько половини планових цілей. Протягом останніх 20 років частка гідроенергетики в загальному виробництві електроенергії була відносно стабільною, утримуючись на рівні 14–19%.
З темпів зростання виробництва електроенергії в Китаї видно, що темпи зростання гідроенергетики сповільнилися за останні п'ять років, в основному залишаючись на рівні близько 5%.
Я думаю, що причини уповільнення полягають, з одного боку, у зупинці роботи малих гідроелектростанцій, що чітко згадано в 13-му п'ятирічному плані захисту та відновлення екологічного середовища. Тільки в провінції Сичуань є 4705 малих гідроелектростанцій, які потребують ремонту та виведення з експлуатації;
З іншого боку, великих ресурсів Китаю для розвитку гідроенергетики недостатньо. Китай побудував багато гідроелектростанцій, таких як Три ущелини, Гечжоуба, Удунде, Сянцзяба та Байхетань. Ресурсами для реконструкції великих гідроелектростанцій може бути лише «великий вигин» річки Ярлун Цзанбо. Однак, оскільки регіон має геологічну будову, екологічний контроль природних заповідників та відносини з сусідніми країнами, раніше це питання було важко вирішити.
Водночас, з темпів зростання виробництва електроенергії за останні 20 років також видно, що темпи зростання теплової енергії в основному синхронізовані з темпами зростання загального виробництва електроенергії, тоді як темпи зростання гідроенергетики не мають відношення до темпів зростання загального виробництва електроенергії, демонструючи стан «зростання через рік». Хоча є причини для високої частки теплової енергії, це також певною мірою відображає нестабільність гідроенергетики.
У процесі зменшення частки теплової енергії гідроенергетика не відіграла великої ролі. Хоча вона швидко розвивається, вона може зберегти свою частку в загальному виробництві електроенергії лише на тлі значного зростання виробництва електроенергії в країні. Зменшення частки теплової енергії в основному пов'язане з іншими чистими джерелами енергії, такими як енергія вітру, фотоелектричні установки, природний газ, ядерна енергія тощо.
Надмірна концентрація гідроенергетичних ресурсів
Загальне виробництво гідроенергії в провінціях Сичуань та Юньнань становить майже половину національного виробництва гідроенергії, і проблема полягає в тому, що райони, багаті на гідроенергетичні ресурси, можуть бути не в змозі поглинати місцеву генерацію гідроенергії, що призводить до марнування енергії. Дві третини стічних вод та електроенергії в основних річкових басейнах Китаю надходять з провінції Сичуань, до 20,2 мільярда кВт·год, тоді як понад половина відходів електроенергії в провінції Сичуань надходить з головної течії річки Даду.
За останні 10 років у світі гідроенергетика Китаю стрімко розвивалася. Китай майже власними силами став рушійною силою зростання світової гідроенергетики. Майже 80% зростання світового споживання гідроенергетики припадає на Китай, а споживання гідроенергії Китаєм становить понад 30% світового споживання гідроенергетики.
Однак частка такого величезного споживання гідроенергії в загальному споживанні первинної енергії Китаю лише трохи вища за середньосвітовий показник, менше ніж 8% у 2019 році. Навіть якщо не порівнювати з розвиненими країнами, такими як Канада та Норвегія, частка споживання гідроенергії набагато нижча, ніж у Бразилії, яка також є країною, що розвивається. Китай має 680 мільйонів кіловат гідроенергетичних ресурсів, посідаючи перше місце у світі. До 2020 року встановлена потужність гідроенергетики становитиме 370 мільйонів кіловат. З цієї точки зору, гідроенергетика Китаю все ще має великий потенціал для розвитку.
04 майбутні тенденції розвитку гідроенергетики в Китаї
Гідроенергетика прискорить своє зростання в найближчі кілька років і продовжить збільшуватися в частці від загального виробництва електроенергії.
З одного боку, протягом 14-ї п'ятирічної програми в Китаї може бути введено в експлуатацію понад 50 мільйонів кіловат гідроелектростанцій, включаючи гідроелектростанції Удунде, Байхетань групи Трьох ущелин та гідроелектростанцію середньої течії річки Ялун. Крім того, проект розвитку гідроенергетики в нижній течії річки Ярлун Цзанбо був включений до 14-ї п'ятирічної програми, що передбачає 70 мільйонів кіловат технічно доступних ресурсів, що еквівалентно більш ніж трьом гідроелектростанціям Трьох ущелин, що означає, що гідроенергетика знову отримала значний привід для розвитку;
З іншого боку, зменшення масштабів теплової енергетики, очевидно, є передбачуваним. Чи то з точки зору захисту навколишнього середовища, енергетичної безпеки, чи технологічного розвитку, теплова енергетика продовжуватиме зменшувати своє значення в енергетичній галузі.
У найближчі кілька років темпи розвитку гідроенергетики все ще не зможуть зрівнятися з темпами розвитку нової енергетики. Навіть за часткою у загальному виробництві електроенергії її можуть обігнати нові енергетики, що запізнилися. Якщо час триватиме довше, можна сказати, що її обженуть нові енергетики.
Час публікації: 12 квітня 2022 р.
