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 qua, 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 điện lực và thủy điện của Trung Quốc đã đạt được những thành tựu đáng kể. Chúng ta đang hoạt động trong ngành công nghiệp than, và có thể nghe ít nhiều về thủy điện, nhưng lại không biết nhiều về ngành công nghiệp thủy điện.
01 Nguyên lý phát điện thủy điện
Thủy điện thực chất là quá trình chuyển đổi năng lượng tiềm năng của nước thành năng lượng cơ học, và từ năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Nói chung, đó là việc sử dụng dòng nước sông để quay động cơ phát điện, và năng lượng chứa trong một con sông hoặc một đoạn lưu vực của nó phụ thuộc vào lượng nước và độ cao chênh lệch mực nước.
Lưu lượng nước sông không do bất kỳ pháp nhân nào kiểm soát, và việc điều chỉnh lưu lượng là hoàn toàn bình thường. Do đó, khi xây dựng nhà máy thủy điện, người ta có thể lựa chọn xây đập và chuyển hướng dòng nước để tập trung lưu lượng, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên nước.
Đập là việc xây dựng đập ở đoạn sông có độ dốc lớn, tạo hồ chứa để trữ nước và nâng cao mực nước, ví dụ như nhà máy thủy điện Tam Hiệp; Hệ thống dẫn nước là việc chuyển nước từ hồ chứa thượng nguồn xuống hạ lưu thông qua kênh dẫn nước, ví dụ như nhà máy thủy điện Tập Cận Bình II.
02 Đặc điểm của thủy điện
Những ưu điểm chính của thủy điện bao gồm bảo vệ môi trường và khả năng tái tạo, hiệu suất cao và linh hoạt, chi phí bảo trì thấp, v.v.
Bảo vệ môi trường và tính tái tạo nên là lợi thế lớn nhất của thủy điện. Thủy điện chỉ sử dụng năng lượng trong nước, không tiêu thụ nước và sẽ không gây ô nhiễm.
Tổ máy tuabin nước, thiết bị điện chính của 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 chỉ trong vài phút và hoàn thành nhiệm vụ tăng giảm tải trong vài giây. Thủy điện có thể được sử dụng để đảm nhiệm các nhiệm vụ như giảm tải đỉnh, điều chỉnh tần số, dự phòng tải và dự phòng sự cố của hệ thống điện.
Phát điện thủy điện không tiêu thụ nhiên liệu, không cần nhiều nhân lực và cơ sở vật chất đầu tư vào khai thác và vận chuyển nhiên liệu, thiết bị đơn giản, ít người vận hành, ít điện năng phụ trợ, tuổi thọ thiết bị cao và chi phí vận hành, bảo trì 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, và hiệu suất sử dụng năng lượng của nhà máy thủy điện cao, lên đến hơn 85%, trong khi hiệu suất năng lượng nhiệt điện đốt than của nhà máy nhiệt điện chỉ khoảng 40%.
Nhược điểm chính của thủy điện bao gồm việc chịu ảnh hưởng lớn bởi khí hậu, bị hạn chế bởi điều kiện địa lý, chi phí đầu tư lớn trong giai đoạn đầu và gây hại cho môi trường sinh thái.
Sản lượng thủy điện chịu ảnh hưởng rất lớn bởi lượng mưa. Việc đang trong mùa khô hay mùa mưa là yếu tố tham khảo quan trọng đối với việc cung cấp than cho các nhà máy nhiệt điện. Sản lượng thủy điện ổn định theo năm và tỉnh, nhưng lại phụ thuộc vào "ngày" khi xét chi tiết theo tháng, quý và khu vực. Nó không thể cung cấp nguồn điện ổn định và đáng tin cậy như nhiệt điện.
Giữa miền Nam và miền Bắc có sự khác biệt lớn về mùa mưa và mùa khô. Tuy nhiên, theo số liệu thống kê sản lượng thủy điện hàng tháng từ năm 2013 đến năm 2021, nhìn chung, mùa mưa ở Trung Quốc kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 2. Sự khác biệt giữa hai mùa có thể gấp đôi. Đồng thời, chúng ta cũng có thể thấy rằng trong bối cảnh công suất lắp đặt ngày càng tăng, sản lượng điện từ tháng 1 đến tháng 3 năm nay thấp hơn đáng kể so với các năm trước, và sản lượng điện tháng 3 thậm chí còn tương đương với năm 2015. Điều này đủ để cho chúng ta thấy sự “không ổn định” của thủy điện.
Bị giới hạn bởi các điều kiện khách quan. Không thể xây dựng nhà máy thủy điện ở nơi có nguồn nước. Việc xây dựng nhà máy thủy điện bị hạn chế bởi địa chất, độ cao chênh lệch, lưu lượng dòng chảy, việc di dời dân cư và thậm chí cả sự phân chia hành chính. Ví dụ, dự án thủy lợi hẻm núi Heishan được đề cập tại Đại hội đại biểu nhân dân toàn quốc năm 1956 đã không được thông qua do sự phối hợp lợi ích kém giữa Cam Túc và Ninh Hạ. Cho đến khi dự án này xuất hiện trở lại trong đề xuất của hai kỳ họp năm nay, vẫn chưa biết khi nào việc xây dựng có thể bắt đầu.
Vốn đầu tư cần thiết cho thủy điện rất lớn. Công tác đào đắp đất, bê tông để xây dựng các nhà máy thủy điện rất tốn kém, và chi phí tái định cư cũng rất cao; hơn nữa, đầu tư ban đầu không chỉ thể hiện ở vốn mà còn ở thời gian. Do cần phải tái định cư và phối hợp với các bộ phận khác nhau, chu kỳ xây dựng của nhiều nhà máy thủy điện sẽ bị chậm trễ hơn nhiều so với kế hoạch.
Lấy ví dụ nhà máy thủy điện Baihetan đang xây dựng, dự án được khởi công năm 1958 và nằm trong “kế hoạch 5 năm lần thứ ba” năm 1965. Tuy nhiên, sau nhiều lần trì hoãn, dự án mãi đến tháng 8 năm 2011 mới chính thức khởi công. Đến nay, nhà máy thủy điện Baihetan vẫn chưa hoàn thành. Không tính giai đoạn 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 ngập 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 ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh xung quanh nhà máy. Điều này có tác động lớn đến cá, chim nước và các loài động vật khác.
03 Tình hình phát triển thủy điện hiện nay ở Trung Quốc
Trong những năm gần đây, sản lượng điện thủy điện duy trì tăng trưởng, nhưng tốc độ tăng trưởng trong 5 năm gần đây khá thấp.
Năm 2020, công suất phát điện thủy điện đạt 1355,21 tỷ kWh, tăng 3,9% so với năm trước. Tuy nhiên, trong giai đoạn Kế hoạch 5 năm lần thứ 13, điện gió và quang điện tử phát triển nhanh chóng, vượt mục tiêu kế hoạch, trong khi thủy điện chỉ hoàn thành khoảng một nửa mục tiêu kế 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 nghĩ nguyên nhân của sự chậm lại là, một mặt, việc đóng cửa các nhà máy thủy điện nhỏ, điều này đã được đề cập rõ ràng trong kế hoạch 5 năm lần thứ 13 về bảo vệ và phục hồi môi trường sinh thái. Chỉ riêng tỉnh Tứ Xuyên đã có 4705 nhà máy thủy điện nhỏ cần được chấn chỉnh và loại bỏ;
Mặt khác, nguồn lực phát triển thủy điện quy mô lớn của Trung Quốc lại không đủ. Trung Quốc đã xây dựng nhiều nhà máy thủy điện như Tam Hiệp, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba và Baihetan. Nguồn lực để tái thiết các nhà máy thủy điện quy mô lớn có thể chỉ còn lại đoạn uốn cong lớn của sông Yarlung Zangbo. Tuy nhiên, do 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 lân cận, nên việc giải quyết vấn đề này trước đây gặp nhiều khó khăn.
Đồng thời, tốc độ tăng trưởng sản lượng điện trong 20 năm gần đây cũng cho 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 tình trạng "tăng cách năm". Mặc dù tỷ trọng cao của nhiệt điện có lý do riêng, nhưng điều này cũng phản ánh phần nào sự không ổn định của thủy điện.
Trong quá trình giảm tỷ trọng điện năng sản xuất từ nhiệt điện, thủy điện không đóng vai trò lớn. Mặc dù phát triển nhanh chóng, nhưng trong bối cảnh sản lượng điện quốc gia tăng mạnh, thủy điện chỉ có thể duy trì tỷ trọng hiện tại trong tổng sản lượng điện. Sự giảm tỷ trọng điện năng sản xuất từ nhiệt điện chủ yếu là do các nguồn năng lượng sạch khác như điện gió, điện mặt trời, khí đốt tự nhiên, năng lượng hạt nhân, v.v.
Sự 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 tổng sản lượng thủy điện cả nước, và vấn đề nảy sinh là các khu vực giàu tài nguyên thủy điện có thể không hấp thụ hết lượng điện năng sản sinh được, dẫn đến lãng phí năng lượng. Hai phần ba lượng nước thải và điện năng thải ra từ các lưu vực sông lớn ở Trung Quốc đến từ tỉnh Tứ Xuyên, lên tới 20,2 tỷ kWh, trong khi hơn một nửa lượng điện năng thải ra từ tỉnh Tứ Xuyên đến từ dòng chính của sông Đại Đô.
Trên toàn thế giới, thủy điện của Trung Quốc đã phát triển nhanh chóng trong 10 năm qua. Trung Quốc gần như đã tự mình thúc đẩy sự tăng trưởng của thủy điện toàn cầu. Gần 80% sự tăng trưởng tiêu thụ thủy điện toàn cầu đến từ Trung Quốc, và lượng tiêu thụ thủy điện của Trung Quốc chiếm hơn 30% tổng lượng tiêu thụ thủy điện toàn cầu.
Tuy nhiên, tỷ lệ tiêu thụ thủy điện khổng lồ trong tổng lượng tiêu thụ năng lượng sơ cấp của Trung Quốc chỉ cao hơn một chút so với mức trung bình thế giới, chưa đến 8% vào năm 2019. Ngay cả khi không so sánh với các nước phát triển như Canada và Na Uy, tỷ lệ tiêu thụ thủy điện của Trung Quốc vẫn thấp hơn nhiều so với Brazil, một quốc gia đang phát triển. Trung Quốc sở hữu 680 triệu kilowatt tài nguyên thủy điện, đứng đầu thế giới. Đến năm 2020, công suất lắp đặt thủy điện sẽ đạt 370 triệu kilowatt. Từ góc nhìn này, ngành thủy điện của Trung Quốc vẫn còn rất nhiều tiềm năng phát triển.
04. Xu hướng phát triển tương lai của thủy điện tại Trung Quốc
Thủy điện sẽ tăng tốc độ tăng trưởng trong vài năm tới và tiếp tục chiếm tỷ trọng lớn hơn trong tổng sản lượng điện.
Một mặt, trong thời kỳ Kế hoạch 5 năm lần thứ 14, hơn 50 triệu kilowatt thủy điện có thể được đưa vào vận hành ở Trung Quốc, bao gồm các nhà máy thủy điện Wudongde, Baihetan thuộc nhóm Tam Hiệp và nhà máy thủy điện thượng lưu sông Yalong. Hơn nữa, dự án phát triển thủy điện ở hạ lưu sông Yarlung Zangbo cũng được đưa vào kế hoạch 5 năm lần thứ 14, với công suất khai thác kỹ thuật là 70 triệu kilowatt, tương đương với hơn ba nhà máy thủy điện Tam Hiệp, điều này có nghĩa là ngành thủy điện đã bước vào giai đoạn phát triển mạnh mẽ trở lại;
Mặt khác, việc giảm quy mô sản xuất điện nhiệt là điều hoàn toàn có thể dự đoán được. Cho dù xét từ góc độ bảo vệ môi trường, an ninh năng lượng hay phát triển công nghệ, điện nhiệt sẽ tiếp tục giảm tầm quan trọng trong lĩnh vực năng lượng.
Trong vài năm tới, tốc độ phát triển của thủy điện vẫn không thể so sánh với tốc độ phát triển của các nguồn năng lượng mới. Ngay cả về tỷ lệ trong tổng sản lượng điện, nó cũng có thể bị các nguồn năng lượng mới đến sau vượt mặt. Nếu thời gian kéo dài, có thể nói rằng nó sẽ bị các nguồn năng lượng mới vượt qua.
Thời gian đăng bài: 12/04/2022
