اصل تولید برق آبی و تحلیل وضعیت کنونی توسعه نیروگاه های آبی در چین

۱۱۱ سال از زمانی که چین ساخت نیروگاه برق آبی شیلونگبا را آغاز کرد، اولین ایستگاه برق آبی در سال ۱۹۱۰ می‌گذرد. ​​در این بیش از ۱۰۰ سال، صنعت آب و برق چین دستاوردهای چشمگیری از ظرفیت نصب شده نیروگاه برق آبی شیلونگبا از تنها ۴۸۰ کیلووات تا ۳۷۰ میلیون داشته است. KW که رتبه اول را در جهان دارد.ما در صنعت زغال سنگ هستیم و اخباری در مورد نیروگاه آبی خواهیم شنید، اما در مورد صنعت برق آبی چیز زیادی نمی دانیم.

امروز بیایید به طور مختصر انرژی آبی را از اصول و ویژگی های برق آبی و وضعیت فعلی و روند توسعه نیروگاه های آبی در چین بشناسیم.

01 اصل تولید نیروی برق آبی

در واقع انرژی آبی فرآیند تبدیل انرژی پتانسیل آب به انرژی مکانیکی و سپس از انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است.به طور کلی، استفاده از آب جاری رودخانه برای چرخاندن موتور برای تولید برق است و انرژی موجود در یک رودخانه یا بخشی از حوضه آن به حجم و افت آب بستگی دارد.

حجم آب رودخانه توسط هیچ شخص حقوقی کنترل نمی شود و افت آن مشکلی ندارد.بنابراین، هنگام ساخت نیروگاه های برق آبی، می توان سدسازی و انحراف را برای تمرکز افت انتخاب کرد تا میزان بهره برداری از منابع آب بهبود یابد.

سدسازی عبارت است از ساختن سدی در دسترس با افت زیاد، ایجاد مخزنی برای ذخیره آب و بالا بردن سطح آب، مانند ایستگاه برق آبی سه دره.انحراف به انحراف آب از مخزن بالادست به پایین دست از طریق کانال انحرافی، مانند ایستگاه برق آبی Jinping II اشاره دارد.

02 ویژگی های برق آبی

مزایای انرژی آبی عمدتاً شامل حفاظت از محیط زیست و بازسازی، راندمان و انعطاف پذیری بالا، هزینه نگهداری کم و غیره است.

حفاظت از محیط زیست و انرژی های تجدیدپذیر باید بزرگترین مزیت انرژی آبی باشد.انرژی آبی تنها از انرژی موجود در آب استفاده می کند، آب مصرف نمی کند و باعث آلودگی نمی شود.

مجموعه ژنراتور توربین آبی، تجهیزات اصلی برق تولید برق آبی، نه تنها کارآمد است، بلکه برای راه اندازی و کارکرد نیز انعطاف پذیر است.می تواند به سرعت عملیات را از حالت استاتیک در چند دقیقه شروع کند و کار افزایش و کاهش بار را در چند ثانیه تکمیل کند.نیروی آبی را می توان برای انجام وظایف پیک تراشیدن، مدولاسیون فرکانس، آماده به کار بار و آماده به کار در تصادف سیستم قدرت مورد استفاده قرار داد.

تولید برق آبی سوخت مصرف نمی کند، نیازی به تعداد زیادی نیروی انسانی و امکانات سرمایه گذاری شده در معدن و حمل و نقل سوخت ندارد، دارای تجهیزات ساده، اپراتور کم، توان کمکی کمتر، عمر طولانی تجهیزات و هزینه بهره برداری و نگهداری پایین است، بنابراین توان هزینه تولید نیروگاه برق آبی کم است، تنها 1/5-1/8 از نیروگاه حرارتی، و میزان استفاده از انرژی نیروگاه آبی بالا است، تا بیش از 85٪، راندمان حرارتی نیروگاه های زغال سنگ. فقط حدود 40 درصد است.

معایب انرژی آبی عمدتاً شامل تأثیر زیاد آب و هوا، محدود شدن شرایط جغرافیایی، سرمایه گذاری زیاد در مراحل اولیه و آسیب به محیط زیست است.

انرژی آبی به شدت تحت تأثیر بارش است.این که آیا در فصل خشک و مرطوب باشد یک عامل مرجع مهم برای تهیه زغال سنگ نیروگاه های حرارتی است.تولید برق آبی با توجه به سال و استان پایدار است، اما بستگی به روزی دارد که به تفصیل ماه، چهارم و منطقه مشخص شود.نمی تواند مانند برق حرارتی، توان پایدار و قابل اعتمادی را ارائه دهد.

تفاوت های زیادی بین جنوب و شمال در فصل مرطوب و خشک وجود دارد.با این حال، طبق آمار تولید برق آبی در هر ماه از سال 2013 تا 2021، به طور کلی، فصل مرطوب چین حدود ژوئن تا اکتبر و فصل خشک حدود دسامبر تا فوریه است.تفاوت در تولید برق بین این دو می تواند بیش از دو برابر شود.در عین حال می‌توان مشاهده کرد که در پس‌زمینه افزایش ظرفیت نصب‌شده، تولید برق از ژانویه تا مارس امسال به‌طور قابل‌توجهی کمتر از سال‌های گذشته بوده و تولید برق در اسفند حتی معادل سال ۲۰۱۵ است. این کافی است تا بتوانیم «بی ثباتی» نیروگاه آبی را ببینیم.

تولید برق آبی در هر ماه از سال 2013 تا 2021 (100 میلیون کیلووات ساعت)

محدود به شرایط عینی.در جایی که آب وجود دارد نمی توان نیروگاه های آبی ساخت.زمین شناسی، افت، سرعت جریان، جابجایی ساکنان و حتی تقسیم اداری، همگی ساخت یک نیروگاه برق آبی را محدود می کنند.به عنوان مثال، پروژه حفاظت از آب دره هیشان که در کنگره ملی خلق در سال 1956 ذکر شد، به دلیل هماهنگی ضعیف منافع بین گانسو و نینگشیا تصویب نشد.تا این سال، آن را دوباره در پیشنهاد از دو جلسه ظاهر شد، زمانی که ساخت و ساز می تواند شروع هنوز نامشخص است.

سرمایه گذاری مورد نیاز برای برق آبی زیاد است.سنگ های خاکی و کارهای بتنی برای ساخت نیروگاه های برق آبی بسیار زیاد است و هزینه های هنگفتی برای اسکان مجدد باید پرداخت شود.علاوه بر این، سرمایه گذاری اولیه نه تنها در سرمایه، بلکه در زمان نیز منعکس می شود.به دلیل نیاز به اسکان مجدد و هماهنگی ادارات مختلف، چرخه ساخت بسیاری از نیروگاه های برق آبی با تاخیر بسیار نسبت به برنامه ریزی انجام خواهد شد.

با در نظر گرفتن نیروگاه برق آبی بیهتان به عنوان نمونه، این پروژه در سال 1958 آغاز شد و در سال 1965 در "برنامه پنج ساله سوم" گنجانده شد. اما پس از چندین پیچ و خم، تا آگوست 2011 به طور رسمی آغاز نشد. نیروگاه برق آبی بیهتان تکمیل نشده است.بدون در نظر گرفتن برنامه ریزی طراحی اولیه، چرخه ساخت و ساز واقعی حداقل 10 سال طول خواهد کشید.

مخازن بزرگ باعث آبگرفتگی در مقیاس وسیع در قسمت های بالای سد می شود و گاهی اوقات به زمین های پست، دره های رودخانه ها، جنگل ها و مراتع آسیب می رساند.در عین حال، اکوسیستم آبی اطراف گیاه را نیز تحت تأثیر قرار خواهد داد.تاثیر زیادی روی ماهی ها، پرندگان آبزی و سایر حیوانات دارد.

03 وضعیت فعلی توسعه نیروگاه های آبی در چین

در سال های اخیر، تولید برق آبی رشد خود را حفظ کرده است، اما نرخ رشد در پنج سال اخیر پایین است

در سال 2020، ظرفیت تولید برق آبی 1355.21 میلیارد کیلووات ساعت خواهد بود که نسبت به سال قبل 3.9 درصد افزایش خواهد داشت.با این حال، در طول دوره برنامه پنج ساله سیزدهم، انرژی بادی و اپتوالکترونیک به سرعت در طول دوره برنامه پنج ساله سیزدهم توسعه یافتند و از اهداف برنامه ریزی فراتر رفتند، در حالی که نیروگاه آبی فقط نیمی از اهداف برنامه ریزی را تکمیل کرد.در طول 20 سال گذشته، نسبت نیروگاه های آبی در کل تولید برق نسبتاً ثابت بوده و بین 14 تا 19 درصد حفظ شده است.

از نرخ رشد تولید برق چین، می توان دریافت که نرخ رشد نیروگاه های آبی در پنج سال اخیر کند شده است و اساساً در حدود 5٪ حفظ شده است.

من فکر می کنم دلایل کاهش سرعت از یک طرف تعطیلی نیروگاه های آبی کوچک است که در برنامه پنج ساله سیزدهم حفاظت و ترمیم محیط زیست به وضوح به آن اشاره شده است.تنها در استان سیچوان، 4705 نیروگاه برق آبی کوچک وجود دارد که باید اصلاح و خارج شوند.

از سوی دیگر، چین با کمبود منابع بزرگ توسعه برق آبی مواجه است.چین نیروگاه های برق آبی بسیاری مانند سه دره، گژوبا، وودونگده، ژیانجیابا و بایهتان ساخته است.منابع برای بازسازی نیروگاه های برق آبی بزرگ ممکن است تنها "خم بزرگ" رودخانه یارلونگ زانگبو باشد.با این حال، از آنجایی که منطقه شامل ساختار زمین شناسی، کنترل محیطی ذخایر طبیعی و روابط با کشورهای اطراف است، حل آن تا پیش از این مشکل بوده است.

در عین حال، از نرخ رشد تولید برق در 20 سال اخیر نیز می توان دریافت که نرخ رشد نیروی حرارتی اساساً با نرخ رشد کل تولید برق هماهنگ است، در حالی که نرخ رشد نیروگاه های آبی بی ربط به نرخ رشد کل تولید برق، نشان دهنده وضعیت "افزایش هر سال در میان".اگرچه دلایلی برای نسبت بالای توان حرارتی وجود دارد، اما تا حدی ناپایداری انرژی آبی را نیز منعکس می کند.

رشد تولید برق

از نظر نسبت تولید برق، می‌توان دید که اگرچه صنعت برق آبی در 20 سال گذشته به سرعت توسعه یافته است و تولید برق آبی در سال 2020 پنج برابر سال 2001 است، اما نسبت کل تولید برق تغییر نکرده است. به طور قابل ملاحظه.

در روند کاهش نسبت توان حرارتی، نیروگاه آبی نقش مهمی ایفا نکرده است.اگرچه به سرعت توسعه می یابد، اما تنها می تواند نسبت خود را در کل تولید برق در پس زمینه افزایش چشمگیر تولید برق ملی حفظ کند.کاهش نسبت توان حرارتی عمدتاً به دلیل سایر منابع انرژی پاک مانند انرژی باد، فتوولتائیک، گاز طبیعی، انرژی هسته‌ای و غیره است.

تمرکز بیش از حد منابع برق آبی

کل تولید برق آبی استان های سیچوان و یوننان تقریباً نیمی از تولید برق آبی ملی را تشکیل می دهد و مشکل حاصل این است که مناطق غنی از منابع برق آبی ممکن است نتوانند تولید برق آبی محلی را جذب کنند و در نتیجه انرژی هدر می رود.دو سوم فاضلاب و برق در حوضه های رودخانه های اصلی در چین از استان سیچوان، تا 20.2 میلیارد کیلووات ساعت، و بیش از نیمی از ضایعات برق در استان سیچوان از جریان اصلی رودخانه دادو تامین می شود.

در سراسر جهان، برق آبی چین در 10 سال گذشته به سرعت توسعه یافته است.چین تقریباً باعث رشد نیروی آبی جهانی شده است.نزدیک به 80 درصد از رشد مصرف برق آبی جهانی از چین حاصل می شود و مصرف برق آبی چین بیش از 30 درصد از مصرف جهانی برق آبی را تشکیل می دهد.

با این حال، نسبت چنین مصرف عظیم انرژی آبی در کل مصرف انرژی اولیه چین تنها کمی بیشتر از میانگین جهانی است، کمتر از 8 درصد در سال 2019. حتی اگر با کشورهای توسعه یافته مانند کانادا و نروژ مقایسه نشود، نسبت انرژی آبی مصرف به مراتب کمتر از برزیل، یک کشور در حال توسعه است.چین دارای 680 میلیون کیلووات منابع انرژی آبی است که در رتبه اول جهان قرار دارد.تا سال 2020، ظرفیت نصب شده نیروگاه های آبی 370 میلیون کیلووات خواهد بود.از این منظر، صنعت برق آبی چین هنوز فضای زیادی برای توسعه دارد.

04 روند توسعه آینده انرژی آبی در چین

انرژی آبی در چند سال آینده رشد خود را تسریع خواهد کرد و به افزایش نسبت کل تولید برق ادامه خواهد داد.

از یک سو، در طول دوره چهاردهمین برنامه پنج ساله، بیش از 50 میلیون کیلووات نیروگاه آبی می تواند در چین به بهره برداری برسد، از جمله ایستگاه های برق آبی Wudongde و Baihetan گروه Three Gorges و میانه ایستگاه برق آبی رودخانه Yalong.همچنین پروژه توسعه نیروگاه آبی در پایین دست رودخانه یارلونگ زنگبو با 70 میلیون کیلووات منابع فنی قابل بهره برداری که معادل بیش از سه نیروگاه برق آبی سه دره است در برنامه پنج ساله چهاردهم گنجانده شده است. دوباره توسعه بزرگ را آغاز خواهد کرد.

از سوی دیگر، کاهش مقیاس توان حرارتی به وضوح قابل پیش بینی است.چه از منظر حفاظت از محیط زیست، امنیت انرژی و توسعه فناوری، انرژی حرارتی به کاهش اهمیت خود در زمینه برق ادامه خواهد داد.

در چند سال آینده، سرعت توسعه نیروگاه های آبی هنوز با انرژی های نو قابل مقایسه نیست.حتی در نسبت کل تولید برق، ممکن است توسط کسانی که دیر وارد انرژی نو شده اند رتبه بندی شود.اگر زمان طولانی شود، می توان گفت انرژی جدید از آن سبقت می گیرد.

لیو شیو، مدیر بخش برنامه‌ریزی موسسه برنامه‌ریزی برق جنرال الکتریک، پیش‌بینی می‌کند که در دوره چهاردهمین برنامه پنج ساله، ظرفیت نصب شده انرژی نو در چین از 800 میلیون کیلووات فراتر خواهد رفت که 29 درصد را شامل می‌شود.تولید برق سالانه به 1.5 تریلیون کیلووات ساعت می رسد که از برق آبی پیشی می گیرد.