مبدأ توليد الطاقة الكهرومائية وتحليل الوضع الحالي لتنمية الطاقة الكهرومائية في الصين

لقد مرت 111 عامًا منذ أن بدأت الصين بناء محطة شيلونجبا للطاقة الكهرومائية ، وهي أول محطة للطاقة الكهرومائية في عام 1910. وفي هذه أكثر من 100 عام ، حققت صناعة المياه والكهرباء في الصين إنجازات ملحوظة من قدرة محطة شيلونجبا للطاقة الكهرومائية المركبة من 480 كيلو وات فقط إلى 370 مليونًا. KW التي تحتل المرتبة الأولى في العالم.نحن في صناعة الفحم ، وسنسمع بعض الأخبار عن الطاقة الكهرومائية ، لكننا لا نعرف الكثير عن صناعة الطاقة الكهرومائية.

اليوم ، دعونا نفهم بإيجاز الطاقة الكهرومائية من مبادئ وخصائص الطاقة الكهرومائية والوضع الحالي واتجاه التنمية للطاقة الكهرومائية في الصين.

01 مبدأ توليد الطاقة الكهرومائية

في الواقع ، الطاقة الكهرومائية هي عملية تحويل الطاقة الكامنة للمياه إلى طاقة ميكانيكية ، ثم من الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.بشكل عام ، هو استخدام مياه النهر المتدفقة لتشغيل المحرك لتوليد الطاقة ، وتعتمد الطاقة الموجودة في نهر أو جزء من حوضه على حجم الماء وقطره.

لا يتم التحكم في حجم مياه النهر من قبل أي شخص اعتباري ، ويكون الانخفاض على ما يرام.لذلك ، عند بناء محطات الطاقة الكهرومائية ، يمكن اختيار بناء السدود والتحويل لتركيز الانخفاض ، وذلك لتحسين معدل استخدام الموارد المائية.

السد هو بناء سد في متناول اليد مع انخفاض كبير ، وإنشاء خزان لتخزين المياه ورفع منسوب المياه ، مثل محطة الخوانق الثلاثة للطاقة الكهرومائية ؛يشير التحويل إلى تحويل المياه من خزان المنبع إلى المصب عبر قناة التحويل ، مثل محطة جين بينغ الثانية للطاقة الكهرومائية.

02 خصائص الطاقة الكهرومائية

تشمل مزايا الطاقة الكهرومائية بشكل أساسي حماية البيئة وتجديدها ، والكفاءة والمرونة العالية ، وتكلفة الصيانة المنخفضة وما إلى ذلك.

يجب أن تكون الحماية البيئية والمتجددة أكبر ميزة للطاقة الكهرومائية.تستخدم الطاقة الكهرومائية الطاقة الموجودة في الماء فقط ، ولا تستهلك المياه ولن تسبب التلوث.

مجموعة مولدات التوربينات المائية ، معدات الطاقة الرئيسية لتوليد الطاقة الكهرومائية ، ليست فعالة فحسب ، بل تتميز أيضًا بالمرونة في البدء والتشغيل.يمكنه بدء العملية بسرعة من الحالة الثابتة في بضع دقائق وإكمال مهمة زيادة الحمل وتقليله في بضع ثوانٍ.يمكن استخدام الطاقة الكهرومائية للاضطلاع بمهام حلاقة الذروة ، وتعديل التردد ، وحمل الاستعداد ، والاستعداد للحوادث في نظام الطاقة.

لا يستهلك توليد الطاقة الكهرومائية الوقود ، ولا يحتاج إلى عدد كبير من القوى العاملة والمرافق المستثمرة في التعدين ونقل الوقود ، ولديه معدات بسيطة ، وعدد قليل من المشغلين ، وطاقة مساعدة أقل ، وعمر خدمة طويل للمعدات ، وتكلفة تشغيل وصيانة منخفضة ، وبالتالي فإن الطاقة تكلفة إنتاج محطة الطاقة الكهرومائية منخفضة ، فقط 1 / 5-1 / 8 من تكلفة محطة الطاقة الحرارية ، ومعدل استخدام الطاقة لمحطة الطاقة الكهرومائية مرتفع ، حتى أكثر من 85٪ ، الكفاءة الحرارية لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم هي فقط حوالي 40٪.

تشمل عيوب الطاقة الكهرومائية بشكل أساسي التأثير الكبير للمناخ ، والمحدود بالظروف الجغرافية ، والاستثمار الكبير في المرحلة المبكرة ، والضرر الذي يلحق بالبيئة البيئية.

تتأثر الطاقة المائية بشكل كبير بهطول الأمطار.سواء كان ذلك في موسم الجفاف وموسم الأمطار هو عامل مرجعي مهم لشراء الفحم للطاقة من محطات الطاقة الحرارية.توليد الطاقة الكهرومائية مستقر حسب السنة والمقاطعة ، ولكنه يعتمد على "اليوم" عندما يتم تفصيله بالشهر والربع والمنطقة.لا يمكنها توفير طاقة مستقرة وموثوقة مثل الطاقة الحرارية.

هناك اختلافات كبيرة بين الجنوب والشمال في موسم الأمطار وموسم الجفاف.ومع ذلك ، وفقًا لإحصاءات توليد الطاقة الكهرومائية في كل شهر من 2013 إلى 2021 ، على وجه العموم ، فإن موسم الأمطار في الصين يتراوح من يونيو إلى أكتوبر تقريبًا وموسم الجفاف من ديسمبر إلى فبراير تقريبًا.يمكن أن يكون الفرق في توليد الطاقة بين الاثنين أكثر من الضعف.في الوقت نفسه ، يمكننا أيضًا أن نرى أنه في ظل خلفية زيادة السعة المركبة ، فإن توليد الطاقة من يناير إلى مارس من هذا العام أقل بكثير مما كان عليه في السنوات السابقة ، وتوليد الطاقة في مارس يعادل حتى ذلك في عام 2015. وهذا يكفي لنتمكن من رؤية "عدم استقرار" الطاقة الكهرومائية.

توليد الطاقة الكهرومائية في كل شهر من 2013 إلى 2021 (100 مليون كيلووات ساعة)

مقيدة بشروط موضوعية.لا يمكن بناء محطات الطاقة الكهرومائية حيث توجد المياه.الجيولوجيا ، الهبوط ، سرعة التدفق ، نقل السكان وحتى التقسيم الإداري ، كلها تقيد بناء محطة للطاقة الكهرومائية.على سبيل المثال ، لم يتم تمرير مشروع الحفاظ على المياه في Heishan Gorge الذي تم ذكره في المؤتمر الشعبي الوطني في عام 1956 بسبب ضعف تنسيق المصالح بين Gansu و Ningxia.حتى هذا العام ، ظهر مرة أخرى في اقتراح الدورتين ، متى يمكن البدء في البناء لا يزال غير معروف.

الاستثمار المطلوب للطاقة الكهرومائية كبير.أعمال الصخور الأرضية والخرسانة لبناء محطات الطاقة الكهرومائية ضخمة ، ويجب دفع نفقات إعادة التوطين الضخمة ؛علاوة على ذلك ، لا ينعكس الاستثمار المبكر في رأس المال فحسب ، بل ينعكس أيضًا في الوقت المناسب.نظرًا للحاجة إلى إعادة التوطين والتنسيق بين مختلف الإدارات ، فإن دورة إنشاء العديد من محطات الطاقة الكهرومائية ستتأخر كثيرًا عما كان مخططًا له.

مع الأخذ في الاعتبار محطة بايهيتان للطاقة الكهرومائية قيد الإنشاء كمثال ، بدأ المشروع في عام 1958 وأدرج في "الخطة الخمسية الثالثة" في عام 1965. ومع ذلك ، بعد العديد من التقلبات والانعطافات ، لم يبدأ رسميًا حتى أغسطس 2011. حتى الآن ، لم تكتمل محطة بايهيتان للطاقة الكهرومائية.باستثناء تخطيط التصميم الأولي ، ستستغرق دورة البناء الفعلية 10 سنوات على الأقل.

تتسبب الخزانات الكبيرة في حدوث غمر واسع النطاق في الروافد العليا للسد ، مما يؤدي في بعض الأحيان إلى إتلاف الأراضي المنخفضة ووديان الأنهار والغابات والأراضي العشبية.في الوقت نفسه ، سيؤثر أيضًا على النظام البيئي المائي حول النبات.لها تأثير كبير على الأسماك والطيور المائية والحيوانات الأخرى.

03 الوضع الحالي لتنمية الطاقة الكهرومائية في الصين

في السنوات الأخيرة ، حافظ توليد الطاقة الكهرومائية على النمو ، لكن معدل النمو في السنوات الخمس الأخيرة منخفض

في عام 2020 ، ستبلغ قدرة توليد الطاقة الكهرومائية 1355.21 مليار كيلووات ساعة ، بزيادة سنوية قدرها 3.9٪.ومع ذلك ، خلال فترة الخطة الخمسية الثالثة عشرة ، تطورت طاقة الرياح والإلكترونيات الضوئية بسرعة خلال فترة الخطة الخمسية الثالثة عشرة ، متجاوزة أهداف التخطيط ، بينما أكملت الطاقة الكهرومائية حوالي نصف أهداف التخطيط فقط.على مدار العشرين عامًا الماضية ، ظلت نسبة الطاقة الكهرومائية في إجمالي توليد الطاقة مستقرة نسبيًا ، حيث تم الحفاظ عليها عند 14٪ - 19٪.

من معدل نمو توليد الطاقة في الصين ، يمكن ملاحظة أن معدل نمو الطاقة الكهرومائية قد تباطأ في السنوات الخمس الأخيرة ، حيث تم الحفاظ عليه بشكل أساسي عند حوالي 5٪.

أعتقد أن أسباب التباطؤ هي ، من ناحية ، إغلاق الطاقة الكهرومائية الصغيرة ، وهو ما ورد بوضوح في الخطة الخمسية الثالثة عشرة لحماية وإصلاح البيئة البيئية.هناك 4705 محطة صغيرة للطاقة الكهرومائية تحتاج إلى إصلاح وسحب في مقاطعة سيتشوان وحدها ؛

من ناحية أخرى ، تفتقر الصين إلى موارد تطوير كبيرة للطاقة الكهرومائية.قامت الصين ببناء العديد من محطات الطاقة الكهرومائية مثل Three Gorges و Gezhouba و Wudongde و Xiangjiaba و Baihetan.قد تكون الموارد لإعادة بناء محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة فقط "المنعطف الكبير" لنهر يارلونغ زانغبو.ومع ذلك ، نظرًا لأن المنطقة تشتمل على البنية الجيولوجية والتحكم البيئي للمحميات الطبيعية والعلاقات مع الدول المجاورة ، فقد كان من الصعب حلها من قبل.

في الوقت نفسه ، يمكن أيضًا أن يُلاحظ من معدل نمو توليد الطاقة في السنوات العشرين الأخيرة أن معدل نمو الطاقة الحرارية متزامن بشكل أساسي مع معدل نمو إجمالي توليد الطاقة ، في حين أن معدل نمو الطاقة الكهرومائية لا علاقة له بـ معدل نمو إجمالي توليد الطاقة ، مما يدل على حالة "الارتفاع كل عامين".على الرغم من وجود أسباب لارتفاع نسبة الطاقة الحرارية ، إلا أنها تعكس أيضًا عدم استقرار الطاقة الكهرومائية إلى حد معين.

نمو توليد الطاقة

من حيث نسبة توليد الطاقة ، يمكننا أن نرى أيضًا أنه على الرغم من أن صناعة الطاقة الكهرومائية قد تطورت بسرعة في العشرين عامًا الماضية ، وأن توليد الطاقة الكهرومائية في عام 2020 هو خمسة أضعاف ما كان عليه في عام 2001 ، فإن النسبة في إجمالي توليد الطاقة لم تتغير بشكل كبير.

في عملية خفض نسبة الطاقة الحرارية ، لم تلعب الطاقة الكهرومائية دورًا كبيرًا.على الرغم من أنه يتطور بسرعة ، إلا أنه لا يمكنه الحفاظ على نسبته في إجمالي توليد الطاقة إلا في ظل الزيادة الكبيرة في توليد الطاقة الوطني.يرجع الانخفاض في نسبة الطاقة الحرارية بشكل أساسي إلى مصادر الطاقة النظيفة الأخرى ، مثل طاقة الرياح ، والطاقة الكهروضوئية ، والغاز الطبيعي ، والطاقة النووية ، إلخ.

التركيز المفرط لموارد الطاقة الكهرومائية

يمثل إجمالي توليد الطاقة الكهرومائية في مقاطعتي سيشوان ويوننان ما يقرب من نصف توليد الطاقة الكهرومائية الوطنية ، والمشكلة الناتجة هي أن المناطق الغنية بموارد الطاقة الكهرومائية قد لا تكون قادرة على امتصاص توليد الطاقة الكهرومائية المحلية ، مما يؤدي إلى إهدار الطاقة.يأتي ثلثا مياه الصرف والكهرباء في أحواض الأنهار الرئيسية في الصين من مقاطعة سيتشوان ، ما يصل إلى 20.2 مليار كيلووات ساعة ، ويأتي أكثر من نصف الكهرباء المهدرة في مقاطعة سيتشوان من التيار الرئيسي لنهر دادو.

في جميع أنحاء العالم ، تطورت الطاقة الكهرومائية في الصين بسرعة في السنوات العشر الماضية.لقد كادت الصين أن تقود نمو الطاقة الكهرومائية العالمية.يأتي ما يقرب من 80٪ من نمو الاستهلاك العالمي للطاقة الكهرومائية من الصين ، ويشكل استهلاك الطاقة الكهرومائية في الصين أكثر من 30٪ من استهلاك الطاقة الكهرومائية العالمي.

ومع ذلك ، فإن نسبة هذا الاستهلاك الهائل للطاقة الكهرومائية في إجمالي استهلاك الطاقة الأولية في الصين أعلى قليلاً فقط من المتوسط ​​العالمي ، وأقل من 8٪ في عام 2019. حتى لو لم يتم مقارنتها مع البلدان المتقدمة مثل كندا والنرويج ، فإن نسبة الطاقة الكهرومائية استهلاك أقل بكثير من البرازيل ، وهي دولة نامية.تمتلك الصين 680 مليون كيلوواط من موارد الطاقة الكهرومائية ، لتحتل المرتبة الأولى في العالم.بحلول عام 2020 ، ستكون القدرة المركبة للطاقة الكهرومائية 370 مليون كيلوواط.من وجهة النظر هذه ، لا يزال لدى صناعة الطاقة الكهرومائية في الصين مجال كبير للتنمية.

04 اتجاه التنمية المستقبلي للطاقة الكهرومائية في الصين

ستسرع الطاقة الكهرومائية نموها في السنوات القليلة المقبلة وستستمر في الزيادة في نسبة إجمالي توليد الطاقة.

من ناحية ، خلال فترة الخطة الخمسية الرابعة عشرة ، يمكن تشغيل أكثر من 50 مليون كيلوواط من الطاقة الكهرومائية في الصين ، بما في ذلك محطتي Wudongde و Baihetan للطاقة الكهرومائية لمجموعة الخوانق الثلاثة والروافد الوسطى لمحطة الطاقة الكهرومائية لنهر Yalong.علاوة على ذلك ، تم إدراج مشروع تطوير الطاقة الكهرومائية في الروافد الدنيا لنهر يارلونج زانجبو في الخطة الخمسية الرابعة عشرة ، مع 70 مليون كيلووات من الموارد القابلة للاستغلال تقنيًا ، وهو ما يعادل أكثر من ثلاث محطات للطاقة الكهرومائية من الخوانق الثلاثة ، وهذا يعني أن الطاقة الكهرومائية ستؤدي إلى تطور كبير مرة أخرى ؛

من ناحية أخرى ، من الواضح أن الحد من مقياس الطاقة الحرارية يمكن التنبؤ به.سواء من منظور حماية البيئة وأمن الطاقة والتطور التكنولوجي ، ستستمر الطاقة الحرارية في تقليل أهميتها في مجال الطاقة.

في السنوات القليلة المقبلة ، لا تزال سرعة تطوير الطاقة الكهرومائية غير قابلة للمقارنة مع الطاقة الجديدة.حتى في نسبة إجمالي توليد الطاقة ، يمكن تصنيفها من قبل المتأخرين عن الطاقة الجديدة.إذا طال الوقت ، فيمكن القول أنه سيتم تجاوزه بواسطة طاقة جديدة.

يتوقع Liu Shiyu ، مدير قسم التخطيط في معهد تخطيط الطاقة العامة ، أنه خلال فترة الخطة الخمسية الرابعة عشرة ، ستتجاوز السعة المركبة للطاقة الجديدة في الصين 800 مليون كيلو وات ، أي 29٪ ؛يصل التوليد السنوي للطاقة إلى 1.5 تريليون كيلووات ساعة ، متجاوزًا الطاقة الكهرومائية.