Đã 111 năm kể từ khi Trung Quốc bắt đầu xây dựng nhà máy thủy điện Shilongba, nhà máy thủy điện đầu tiên vào năm 1910. Trong hơn 100 năm này, từ công suất lắp đặt của nhà máy thủy điện Shilongba chỉ 480 kW đến 370 triệu KW hiện đang đứng đầu thế giới, ngành công nghiệp nước và điện của Trung Quốc đã đạt được những thành tựu đáng kể. Chúng ta đang ở trong ngành công nghiệp than, và chúng ta sẽ nghe một số tin tức về thủy điện ít nhiều, nhưng chúng ta không biết nhiều về ngành công nghiệp thủy điện.
01 Nguyên lý phát điện của thủy điện
Thủy điện thực chất là quá trình chuyển đổi thế năng của nước thành năng lượng cơ học, sau đó từ năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Nói chung, đó là sử dụng nước sông chảy để quay động cơ phát điện, và năng lượng chứa trong một con sông hoặc một phần lưu vực của nó phụ thuộc vào thể tích và độ rơi của nước.
Lượng nước của sông không do pháp nhân nào quản lý, lượng nước chảy ra không sao. Do đó, khi xây dựng nhà máy thủy điện, có thể lựa chọn xây đập, dẫn nước để tập trung lượng nước chảy ra, từ đó nâng cao tỷ lệ sử dụng tài nguyên nước.
Đập là xây đập ở đoạn sông có độ dốc lớn, thiết lập hồ chứa nước để chứa nước và nâng cao mực nước, chẳng hạn như Nhà máy thủy điện Tam Hiệp; Chuyển hướng là chuyển hướng nước từ hồ chứa thượng nguồn xuống hạ lưu thông qua kênh chuyển hướng, chẳng hạn như Nhà máy thủy điện Cẩm Bình II.
02 đặc điểm của thủy điện
Ưu điểm của thủy điện chủ yếu bao gồm bảo vệ và tái tạo môi trường, hiệu suất cao và linh hoạt, chi phí bảo trì thấp, v.v.
Bảo vệ môi trường và tái tạo phải là lợi thế lớn nhất của thủy điện. Thủy điện chỉ sử dụng năng lượng trong nước, không tiêu thụ nước và không gây ô nhiễm.
Tổ máy phát điện tuabin nước, thiết bị điện chính của nhà máy thủy điện, không chỉ hiệu quả mà còn linh hoạt trong khởi động và vận hành. Nó có thể khởi động nhanh chóng từ trạng thái tĩnh trong vài phút và hoàn thành nhiệm vụ tăng và giảm tải trong vài giây. Thủy điện có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ cắt đỉnh, điều chế tần số, dự phòng tải và dự phòng sự cố của hệ thống điện.
Thủy điện không tiêu thụ nhiên liệu, không cần nhiều nhân lực và cơ sở vật chất đầu tư khai thác và vận chuyển nhiên liệu, thiết bị đơn giản, ít người vận hành, ít điện phụ trợ, tuổi thọ thiết bị dài, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp. Do đó, chi phí sản xuất điện của nhà máy thủy điện thấp, chỉ bằng 1/5-1/8 so với nhà máy nhiệt điện, tỷ lệ sử dụng năng lượng của nhà máy thủy điện cao, lên tới hơn 85%, trong khi hiệu suất năng lượng nhiệt đốt than của nhà máy nhiệt điện chỉ khoảng 40%.
Nhược điểm của thủy điện chủ yếu là chịu ảnh hưởng lớn của khí hậu, bị giới hạn bởi điều kiện địa lý, đầu tư lớn trong giai đoạn đầu và gây tổn hại đến môi trường sinh thái.
Thủy điện chịu ảnh hưởng lớn của lượng mưa. Mùa khô hay mùa mưa là yếu tố tham chiếu quan trọng đối với việc mua than của nhà máy nhiệt điện. Sản lượng thủy điện ổn định theo năm và tỉnh, nhưng phụ thuộc vào “ngày” khi chi tiết đến tháng, quý và khu vực. Nó không thể cung cấp điện ổn định và đáng tin cậy như nhiệt điện.
Có sự khác biệt lớn giữa miền Nam và miền Bắc trong mùa mưa và mùa khô. Tuy nhiên, theo số liệu thống kê về sản lượng thủy điện theo từng tháng từ năm 2013 đến năm 2021, nhìn chung, mùa mưa của Trung Quốc là khoảng tháng 6 đến tháng 10 và mùa khô là khoảng tháng 12 đến tháng 2. Sự khác biệt giữa hai mùa này có thể tăng gấp đôi. Đồng thời, chúng ta cũng có thể thấy rằng trong bối cảnh công suất lắp đặt tăng, sản lượng điện từ tháng 1 đến tháng 3 năm nay thấp hơn đáng kể so với những năm trước và sản lượng điện trong tháng 3 thậm chí còn tương đương với năm 2015. Điều này đủ để chúng ta thấy được sự “bất ổn” của thủy điện.
Bị giới hạn bởi các điều kiện khách quan. Các nhà máy thủy điện không thể được xây dựng ở nơi có nước. Việc xây dựng một nhà máy thủy điện bị giới hạn bởi địa chất, độ dốc, lưu lượng dòng chảy, sự di dời của cư dân và thậm chí là phân chia hành chính. Ví dụ, dự án bảo tồn nước Hẻm núi Hắc Sơn được đề cập tại Đại hội đại biểu nhân dân toàn quốc năm 1956 đã không được thông qua vì sự phối hợp lợi ích kém giữa Cam Túc và Ninh Hạ. Cho đến khi nó xuất hiện trở lại trong đề xuất của hai kỳ họp năm nay, vẫn chưa biết khi nào có thể khởi công xây dựng.
Đầu tư cần thiết cho thủy điện là lớn. Công trình đất đá và bê tông để xây dựng các nhà máy thủy điện là rất lớn, và phải trả chi phí tái định cư rất lớn; Hơn nữa, đầu tư sớm không chỉ phản ánh vào vốn, mà còn vào thời gian. Do nhu cầu tái định cư và sự phối hợp của các bộ phận khác nhau, chu kỳ xây dựng của nhiều nhà máy thủy điện sẽ bị chậm trễ nhiều so với kế hoạch.
Lấy ví dụ về Nhà máy thủy điện Bạch Hạc Than đang được xây dựng, dự án được khởi công vào năm 1958 và được đưa vào “kế hoạch năm năm lần thứ ba” vào năm 1965. Tuy nhiên, sau nhiều lần thay đổi, mãi đến tháng 8 năm 2011 mới chính thức khởi công. Cho đến nay, Nhà máy thủy điện Bạch Hạc Than vẫn chưa hoàn thành. Không tính đến thiết kế và quy hoạch sơ bộ, chu kỳ xây dựng thực tế sẽ mất ít nhất 10 năm.
Các hồ chứa lớn gây ra lũ lụt trên diện rộng ở thượng nguồn đập, đôi khi gây thiệt hại cho vùng đất thấp, thung lũng sông, rừng và đồng cỏ. Đồng thời, nó cũng sẽ ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh xung quanh nhà máy. Nó có tác động lớn đến cá, chim nước và các động vật khác.
03 tình hình phát triển thủy điện hiện nay ở Trung Quốc
Trong những năm gần đây, sản lượng thủy điện vẫn duy trì tăng trưởng, nhưng tốc độ tăng trưởng trong 5 năm gần đây là thấp
Năm 2020, công suất phát điện thủy điện là 1.355,21 tỷ kwh, tăng 3,9% so với cùng kỳ. Tuy nhiên, trong giai đoạn Kế hoạch 5 năm lần thứ 13, điện gió và quang điện tử phát triển nhanh trong giai đoạn Kế hoạch 5 năm lần thứ 13, vượt mục tiêu quy hoạch, trong khi thủy điện chỉ hoàn thành khoảng một nửa mục tiêu quy hoạch. Trong 20 năm qua, tỷ trọng thủy điện trong tổng sản lượng điện tương đối ổn định, duy trì ở mức 14% - 19%.
Từ tốc độ tăng trưởng sản lượng điện của Trung Quốc, có thể thấy tốc độ tăng trưởng thủy điện đã chậm lại trong 5 năm gần đây, về cơ bản duy trì ở mức khoảng 5%.
Tôi cho rằng nguyên nhân của sự chậm lại này một mặt là do đóng cửa các nhà máy thủy điện nhỏ, điều này đã được nêu rõ trong Kế hoạch 5 năm lần thứ 13 về bảo vệ và phục hồi môi trường sinh thái. Riêng tại tỉnh Tứ Xuyên, có 4705 nhà máy thủy điện nhỏ cần phải được chấn chỉnh và thu hồi;
Mặt khác, nguồn lực phát triển thủy điện lớn của Trung Quốc không đủ. Trung Quốc đã xây dựng nhiều nhà máy thủy điện như Tam Hiệp, Cát Châu Bá, Ô Đông Đức, Tương Gia Bá và Bạch Hạc Than. Nguồn lực để tái thiết các nhà máy thủy điện lớn có thể chỉ là “con đường cong lớn” của sông Yarlung Zangbo. Tuy nhiên, vì khu vực này liên quan đến cấu trúc địa chất, kiểm soát môi trường của các khu bảo tồn thiên nhiên và quan hệ với các nước xung quanh nên trước đây rất khó giải quyết.
Đồng thời, từ tốc độ tăng trưởng sản lượng điện trong 20 năm gần đây cũng có thể thấy, tốc độ tăng trưởng của nhiệt điện về cơ bản đồng bộ với tốc độ tăng trưởng tổng sản lượng điện, trong khi tốc độ tăng trưởng của thủy điện không liên quan đến tốc độ tăng trưởng tổng sản lượng điện, cho thấy trạng thái “tăng cách năm”. Mặc dù tỷ trọng nhiệt điện cao có lý do, nhưng cũng phản ánh sự bất ổn định của thủy điện ở một mức độ nhất định.
Trong quá trình giảm tỷ trọng nhiệt điện, thủy điện không đóng vai trò lớn. Mặc dù phát triển nhanh chóng, nhưng chỉ có thể duy trì tỷ trọng trong tổng sản lượng điện trong bối cảnh sản lượng điện quốc gia tăng mạnh. Việc giảm tỷ trọng nhiệt điện chủ yếu là do các nguồn năng lượng sạch khác, như điện gió, quang điện, khí đốt tự nhiên, năng lượng hạt nhân, v.v.
Tập trung quá mức các nguồn tài nguyên thủy điện
Tổng sản lượng thủy điện của các tỉnh Tứ Xuyên và Vân Nam chiếm gần một nửa sản lượng thủy điện toàn quốc, và vấn đề phát sinh là các khu vực giàu tài nguyên thủy điện có thể không hấp thụ được sản lượng thủy điện địa phương, dẫn đến lãng phí năng lượng. Hai phần ba nước thải và điện ở các lưu vực sông lớn ở Trung Quốc đến từ tỉnh Tứ Xuyên, lên tới 20,2 tỷ kwh, trong khi hơn một nửa điện thải ở tỉnh Tứ Xuyên đến từ dòng chính của sông Đại Độ.
Trên toàn thế giới, thủy điện Trung Quốc đã phát triển nhanh chóng trong 10 năm qua. Trung Quốc gần như đã thúc đẩy sự tăng trưởng của thủy điện toàn cầu bằng chính sức mạnh của mình. Gần 80% mức tăng trưởng tiêu thụ thủy điện toàn cầu đến từ Trung Quốc và tiêu thụ thủy điện của Trung Quốc chiếm hơn 30% tiêu thụ thủy điện toàn cầu.
Tuy nhiên, tỷ lệ tiêu thụ thủy điện lớn như vậy trong tổng mức tiêu thụ năng lượng sơ cấp của Trung Quốc chỉ cao hơn một chút so với mức trung bình của thế giới, chưa đến 8% vào năm 2019. Ngay cả khi không so sánh với các nước phát triển như Canada và Na Uy, thì tỷ lệ tiêu thụ thủy điện vẫn thấp hơn nhiều so với Brazil, vốn cũng là một nước đang phát triển. Trung Quốc có 680 triệu kilowatt tài nguyên thủy điện, đứng đầu thế giới. Đến năm 2020, công suất lắp đặt của thủy điện sẽ là 370 triệu kilowatt. Theo quan điểm này, ngành thủy điện của Trung Quốc vẫn còn nhiều dư địa phát triển.
04 xu hướng phát triển thủy điện trong tương lai của Trung Quốc
Thủy điện sẽ tăng tốc độ tăng trưởng trong vài năm tới và tiếp tục tăng tỷ trọng trong tổng sản lượng điện.
Một mặt, trong giai đoạn Kế hoạch 5 năm lần thứ 14, Trung Quốc có thể đưa hơn 50 triệu kilowatt thủy điện vào vận hành, bao gồm các nhà máy thủy điện Wudongde, Baihetan của nhóm Tam Hiệp và các vùng trung lưu của nhà máy thủy điện Yalong. Hơn nữa, dự án phát triển thủy điện ở vùng hạ lưu sông Yarlung Zangbo đã được đưa vào kế hoạch 5 năm lần thứ 14, với 70 triệu kilowatt tài nguyên có thể khai thác về mặt kỹ thuật, tương đương với hơn ba nhà máy thủy điện Tam Hiệp, điều này có nghĩa là thủy điện đã mở ra sự phát triển lớn lao một lần nữa;
Mặt khác, việc giảm quy mô điện nhiệt rõ ràng là có thể dự đoán được. Cho dù xét về góc độ bảo vệ môi trường, an ninh năng lượng và phát triển công nghệ, điện nhiệt sẽ tiếp tục giảm tầm quan trọng trong lĩnh vực điện.
Trong những năm tới, tốc độ phát triển của thủy điện vẫn không thể so sánh với năng lượng mới, thậm chí xét về tỷ trọng tổng sản lượng điện, cũng có thể bị những người đến sau của năng lượng mới vượt qua. Nếu thời gian kéo dài, có thể nói sẽ bị năng lượng mới vượt qua.
Thời gian đăng: 12-04-2022
