Það eru liðin 111 ár síðan Kína hóf byggingu Shilongba vatnsaflsvirkjunarinnar, fyrstu vatnsaflsvirkjunarinnar árið 1910. Á þessum meira en 100 árum hefur vatns- og raforkuiðnaður Kína náð ótrúlegum árangri, allt frá uppsettri afkastagetu Shilongba vatnsaflsvirkjunarinnar upp á aðeins 480 kw upp í 370 milljónir kw, sem er í efsta sæti í heiminum. Við erum í kolaiðnaðinum og við munum heyra einhverjar fréttir af vatnsafli, en við vitum ekki mikið um vatnsaflsiðnaðinn.
Í dag skulum við stuttlega skilja vatnsafl út frá meginreglum og eiginleikum vatnsafls og núverandi stöðu og þróunarþróun vatnsafls í Kína.
01 meginregla um orkuframleiðslu vatnsafls
Reyndar er vatnsaflsorka ferlið við að breyta hugsanlegri orku vatns í vélræna orku og síðan úr vélrænni orku í raforku. Almennt séð er það að nota rennandi vatn árfarvegs til að snúa mótor til raforkuframleiðslu, og orkan sem er í á eða hluta vatnasviðs hennar fer eftir vatnsmagni og vatnsfalli.
Vatnsmagn árinnar er ekki stjórnað af neinum lögaðila og vatnsfallið er í lagi. Þess vegna, þegar vatnsaflsvirkjanir eru byggðar, er hægt að velja stíflubyggingu og fráveitu til að einbeita vatnsfallinu og bæta nýtingu vatnsauðlindarinnar.
Stíflugerð felst í því að byggja stíflu í djúpum svæðum með miklu falli, koma upp lóni til að geyma vatn og hækka vatnsborð, eins og til dæmis í Þriggja gljúfra vatnsaflsvirkjuninni; með fráveitu er átt við að beina vatni frá uppstreymis lóni niður í neðri straum um fráveiturás, eins og til dæmis í Jinping II vatnsaflsvirkjuninni.
02 einkenni vatnsafls
Kostir vatnsafls eru aðallega umhverfisvernd og endurnýjun, mikil skilvirkni og sveigjanleiki, lágur viðhaldskostnaður og svo framvegis.
Umhverfisvernd og endurnýjanleg orka ættu að vera stærstu kostir vatnsafls. Vatnsafl notar eingöngu orku úr vatni, neytir ekki vatns og veldur ekki mengun.
Vatnsorkuframleiðsla með túrbínu, aðalorkubúnaður vatnsaflsframleiðslu, er ekki aðeins skilvirk heldur einnig sveigjanleg í gangsetningu og notkun. Hún getur ræst og keyrt fljótt úr kyrrstöðu á nokkrum mínútum og lokið álagsaukningu og -lækkun á nokkrum sekúndum. Vatnsafl er hægt að nota til að framkvæma verkefni eins og að minnka álagstopp, tíðnimótun, álagsbiðstöðu og slysavörn í raforkukerfinu.
Vatnsaflsframleiðsla notar ekki eldsneyti, þarfnast ekki mikils mannafla og fjárfestingar í námugröftum og flutningi eldsneytis, hefur einfaldan búnað, fáa rekstraraðila, minni hjálparafl, langan endingartíma búnaðar og lágan rekstrar- og viðhaldskostnað, þannig að orkuframleiðslukostnaður vatnsaflsvirkjana er lágur, aðeins 1/5-1/8 af orkuframleiðslukostnaði varmaorkuvera, og orkunýting vatnsaflsvirkjana er mikil, allt að meira en 85%. Varmanýtni kolaorkuvera er aðeins um 40%.
Ókostir vatnsafls eru aðallega mikil áhrif loftslags, takmörkun landfræðilegra aðstæðna, miklar fjárfestingar í upphafi og skaði á vistfræðilegu umhverfi.
Úrkoma hefur mikil áhrif á vatnsafl. Hvort sem um er að ræða þurrkatímabil eða rigningartímabil er mikilvægur viðmiðunarþáttur fyrir orkuöflun með kolum í varmaorkuverum. Vatnsaflsframleiðsla er stöðug eftir ári og héraði, en hún fer eftir „degi“ þegar hún er sundurliðuð eftir mánuði, ársfjórðungi og svæði. Hún getur ekki veitt stöðuga og áreiðanlega orku eins og varmaorka.
Mikill munur er á rigningartímabilinu og þurrkatímabilinu á milli suður- og norðurhluta Kína. Samkvæmt tölfræði um vatnsaflsframleiðslu í hverjum mánuði frá 2013 til 2021 er rigningartímabilið í Kína í heildina frá júní til október og þurrkatímabilið frá desember til febrúar. Munurinn á raforkuframleiðslunni á milli þessara tveggja staða getur meira en tvöfaldast. Á sama tíma sjáum við einnig að í ljósi aukinnar uppsettrar afkastagetu er raforkuframleiðslan frá janúar til mars í ár verulega minni en fyrri ár, og raforkuframleiðslan í mars er jafnvel jöfn þeirri sem var árið 2015. Þetta er nóg til að sýna fram á „óstöðugleika“ vatnsaflsvirkjunar.
Vatnsaflsframleiðsla í hverjum mánuði frá 2013 til 2021 (100 milljónir kWh)
Takmarkast af hlutlægum skilyrðum. Vatnsaflsvirkjanir má ekki byggja þar sem vatn er. Jarðfræði, fall, rennslishraði, flutningur íbúa og jafnvel stjórnsýsluleg skipting takmarka allt byggingu vatnsaflsvirkjunar. Til dæmis hefur vatnsverndarverkefnið í Heishan-gljúfrinu, sem minnst var á á Þjóðþinginu árið 1956, ekki verið samþykkt vegna lélegrar samræmingar hagsmuna milli Gansu og Ningxia. Þangað til á þessu ári kom það aftur fram í tillögu þinganna tveggja, hvenær framkvæmdir geta hafist er enn óljóst.
Fjárfestingin sem þarf til vatnsaflsvirkjana er mikil. Jarðgrjót og steypuvinna vegna byggingar vatnsaflsvirkjana er gríðarleg og mikill kostnaður við endurbyggingu þarf að greiða. Þar að auki endurspeglast fjárfestingin ekki aðeins í fjármagni heldur einnig í tíma. Vegna þörfarinnar fyrir endurbyggingu og samhæfingu ýmissa deilda mun byggingarferli margra vatnsaflsvirkjana seinka miklu en áætlað var.
Sem dæmi má nefna að bygging Baihetan vatnsaflsvirkjunarinnar hófst árið 1958 og var hún hluti af „þriðju fimm ára áætluninni“ árið 1965. Eftir nokkrar óvæntar breytingar var framkvæmdum þó ekki formlega hleypt af stokkunum fyrr en í ágúst 2011. Hingað til hefur Baihetan vatnsaflsvirkjuninni ekki verið lokið. Að frátöldum forhönnun mun byggingarferlið taka að minnsta kosti 10 ár.
Stór uppistöðulón valda miklum flóðum í efri hlutum stíflunnar, sem stundum veldur skaða á láglendi, árfarvegum, skógum og graslendi. Á sama tíma hefur það einnig áhrif á vistkerfið í kringum virkjunina. Það hefur mikil áhrif á fiska, vatnafugla og önnur dýr.
03 núverandi staða vatnsaflsvirkjunar í Kína
Á undanförnum árum hefur vatnsaflsframleiðsla haldið áfram að vaxa, en vöxturinn síðustu fimm ár er lítill.
Árið 2020 verður afkastageta vatnsaflsorku 1355,21 milljarðar kílóvattstunda, sem er 3,9% aukning milli ára. Hins vegar, á tímabili 13. fimm ára áætlunarinnar, þróaðist vindorka og ljósleiðaraiðnaður hratt og fór fram úr áætlunarmarkmiðum, en vatnsafl náði aðeins um helmingi áætlunarmarkmiðanna. Undanfarin 20 ár hefur hlutfall vatnsafls í heildarorkuframleiðslu verið tiltölulega stöðugt, á bilinu 14% – 19%.
Af vexti raforkuframleiðslu í Kína má sjá að vöxtur vatnsafls hefur hægt á sér síðustu fimm árin og hefur að mestu leyti haldist í kringum 5%.
Ég held að ástæðurnar fyrir hægagangi séu annars vegar lokun lítilla vatnsaflsvirkjana, sem er skýrt nefnd í 13. fimm ára áætluninni um verndun og viðgerðir á vistfræðilegu umhverfi. Það eru 4705 litlar vatnsaflsvirkjanir sem þarf að lagfæra og hætta rekstri í Sichuan-héraði einu saman;
Hins vegar skortir Kína stórar auðlindir til þróunar vatnsaflsvirkjana. Kína hefur byggt margar vatnsaflsvirkjanir eins og Þrjár gljúfur, Gezhouba, Wudongde, Xiangjiaba og Baihetan. Auðlindirnar til endurbyggingar stórra vatnsaflsvirkjana gætu aðeins verið „stóra beygja“ Yarlung Zangbo-árinnar. Hins vegar, vegna jarðfræðilegrar uppbyggingar, umhverfisstjórnunar náttúruverndarsvæða og samskipta við nágrannalönd, hefur verið erfitt að leysa þetta áður.
Á sama tíma má einnig sjá af vaxtarhraða raforkuframleiðslu síðustu 20 ár að vaxtarhraði varmaorku er í grundvallaratriðum samstilltur við vaxtarhraða heildarraforkuframleiðslu, en vaxtarhraði vatnsafls er óviðkomandi vaxtarhraða heildarraforkuframleiðslu, sem sýnir að ástandið er „aukið annað hvert ár“. Þó að ástæður séu fyrir háu hlutfalli varmaorku, endurspeglar það einnig að vissu leyti óstöðugleika vatnsafls.
Vöxtur orkuframleiðslu
Hvað varðar hlutfall raforkuframleiðslu má einnig sjá að þótt vatnsaflsframleiðslan hafi þróast hratt á síðustu 20 árum og vatnsaflsframleiðslan árið 2020 sé fimmföld miðað við árið 2001, þá hefur hlutfallið af heildarorkuframleiðslunni ekki breyst verulega.
Í ferlinu við að minnka hlutfall varmaorku hefur vatnsafl ekki gegnt miklu hlutverki. Þótt hún þróist hratt getur hún aðeins viðhaldið hlutfalli sínu í heildarorkuframleiðslunni þrátt fyrir mikla aukningu í raforkuframleiðslu landsins. Minnkun á hlutfalli varmaorku er aðallega vegna annarra hreinna orkugjafa, svo sem vindorku, sólarorku, jarðgass, kjarnorku o.s.frv.
Of mikil einbeiting vatnsaflsauðlinda
Heildarframleiðsla vatnsaflsorku í Sichuan- og Yunnan-héruðum nemur næstum helmingi af vatnsaflsframleiðslu landsins og vandamálið sem af því hlýst er að svæði sem eru rík af vatnsaflsauðlindum geta hugsanlega ekki nýtt sér staðbundna vatnsaflsframleiðslu, sem leiðir til orkusóunar. Tveir þriðju hlutar af skólpi og rafmagni í helstu vatnasviðum Kína koma frá Sichuan-héraði, allt að 20,2 milljarðar kílóvattstunda, og meira en helmingur af rafmagnsúrgangi í Sichuan-héraði kemur frá aðalstraumi Dadu-árinnar.
Vatnsaflsorka í Kína hefur þróast hratt um allan heim á síðustu 10 árum. Kína hefur næstum því knúið áfram vöxt vatnsafls í heiminum. Næstum 80% af vexti vatnsaflsnotkunar í heiminum kemur frá Kína og vatnsaflsnotkun Kína nemur meira en 30% af heimsnotkun vatnsafls.
Hins vegar er hlutfall slíkrar gríðarlegrar vatnsaflsnotkunar af heildarorkunotkun Kína aðeins örlítið hærra en heimsmeðaltalið, minna en 8% árið 2019. Jafnvel þótt það sé ekki borið saman við þróuð lönd eins og Kanada og Noreg, þá er hlutfall vatnsaflsnotkunar mun lægra en í Brasilíu, sem er þróunarland. Kína býr yfir 680 milljónum kílóvöttum af vatnsaflsauðlindum og er þar með í efsta sæti í heiminum. Árið 2020 verður uppsett afkastageta vatnsafls 370 milljónir kílóvötta. Frá þessu sjónarhorni hefur vatnsaflsorkuiðnaður Kína enn mikið svigrúm til þróunar.
04 framtíðarþróunarþróun vatnsafls í Kína
Vatnsafl mun aukast hratt á næstu árum og hlutfall þess af heildarorkuframleiðslu mun halda áfram að aukast.
Annars vegar er hægt að koma meira en 50 milljónum kílóvöttum af vatnsafli í notkun í Kína á tímabili 14. fimm ára áætlunarinnar, þar á meðal vatnsaflsvirkjanirnar Wudongde og Baihetan í Þriggja gljúfra hópnum og miðhluta vatnsaflsvirkjunar Yalongfljóts. Þar að auki hefur þróun vatnsaflsvirkjunar í neðri hluta Yarlung Zangbo-árinnar verið innifalin í 14. fimm ára áætluninni, með 70 milljónum kílóvöttum af tæknilega nýtanlegum auðlindum, sem jafngildir meira en þremur vatnsaflsvirkjunum í Þriggja gljúfra. Þetta þýðir að vatnsafl mun leiða til mikillar þróunar á ný;
Hins vegar er augljóslega fyrirsjáanleg fækkun á umfangi varmaorkuframleiðslu. Hvort sem er frá sjónarhóli umhverfisverndar, orkuöryggis og tækniþróunar, þá mun varmaorka halda áfram að minnka mikilvægi sitt á orkusviðinu.
Á næstu árum er þróunarhraði vatnsaflsvirkjunar enn ósambærilegur við þróun nýrrar orku. Jafnvel hvað varðar heildarorkuframleiðslu gæti hún verið í hópi þeirra sem eru seinkomnir í nýrri orku. Ef tíminn lengist má segja að ný orka muni taka hana fram úr.
Liu Shiyu, forstöðumaður skipulagsdeildar General Electric Power Planning Institute, spáir því að á 14. fimm ára áætlunartímabilinu muni uppsett afl nýrrar orku í Kína fara yfir 800 milljónir kílóvatt, sem nemur 29%; Árleg raforkuframleiðsla nær 1,5 billjónum kílóvattstunda, sem er meira en vatnsafl.
Birtingartími: 14. janúar 2022
