עיקרון של ייצור כוח מים וניתוח המצב הנוכחי של פיתוח כוח מים בסין

עברו 111 שנים מאז החלה סין בבניית תחנת כוח הידרומית שילונגבה, תחנת כוח המים הראשונה בשנת 1910. במשך יותר מ-100 השנים הללו, תעשיית המים והחשמל של סין השיגה הישגים מדהימים מההספק המותקן של תחנת כוח המים שילונגבה של 480 קילוואט עד 370 מיליון בלבד KW, שנמצאת במקום הראשון בעולם.אנחנו בתעשיית הפחם, ונשמע כמה חדשות על אנרגיה הידרומית, אבל אנחנו לא יודעים הרבה על תעשיית האנרגיה.

היום, בואו נבין בקצרה את כוח המים מהעקרונות והמאפיינים של כוח המים ואת המצב הנוכחי ומגמת הפיתוח של כוח המים בסין.

01 עקרון ייצור חשמל של אנרגיה הידרומית

למעשה, כוח מים הוא תהליך של המרת האנרגיה הפוטנציאלית של מים לאנרגיה מכנית, ולאחר מכן מאנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית.באופן כללי, זה להשתמש במי הנהר הזורמים כדי לסובב את המנוע לייצור חשמל, והאנרגיה הכלולה בנהר או בחלק מהאגן שלו תלויה בנפח המים ובצניחה.

נפח המים של הנהר לא נשלט על ידי אף אדם משפטי, והירידה בסדר.לכן, בעת בניית תחנות כוח הידרו, ניתן לבחור בבניית סכרים והטיה כדי לרכז את הירידה, כדי לשפר את קצב הניצול של משאבי המים.

סכר הוא בניית סכר בהישג יד עם ירידה גדולה, הקמת מאגר לאגירת מים והעלאת מפלס המים, כגון תחנת שלושת הנקיקים;הסחה מתייחסת להסטת מים מהמאגר במעלה הזרם למורד הזרם דרך ערוץ ההטיה, כגון תחנת כוח הידרו Jinping II.

02 מאפיינים של כוח מים

היתרונות של אנרגיה הידרומית כוללים בעיקר הגנה על סביבה והתחדשות, יעילות וגמישות גבוהים, עלות תחזוקה נמוכה וכן הלאה.

הגנת הסביבה ומתחדשת צריכה להיות היתרון הגדול ביותר של אנרגיה הידרומית.אנרגיה הידרומית משתמשת רק באנרגיה שבמים, אינה צורכת מים, ולא תגרום לזיהום.

סט גנרטור טורבינות המים, ציוד הכוח העיקרי של ייצור אנרגיה הידרומית, הוא לא רק יעיל, אלא גם גמיש להפעלה ולתפעול.זה יכול להתחיל במהירות את הפעולה מהמצב הסטטי תוך מספר דקות ולהשלים את משימת העלייה והקטנת העומס תוך מספר שניות.ניתן להשתמש בכוח הידרו כדי לבצע את המשימות של גילוח שיא, אפנון תדרים, המתנה לעומס והמתנה לתאונות של מערכת החשמל.

ייצור כוח מים אינו צורך דלק, אינו זקוק למספר רב של כוח אדם ומתקנים המושקעים בכרייה והובלת דלק, בעל ציוד פשוט, מעט מפעילים, פחות כוח עזר, חיי שירות ארוכים של ציוד ועלות תפעול ותחזוקה נמוכה, כך שהכוח עלות הייצור של תחנת כוח מים נמוכה, רק 1/5-1/8 מזו של תחנת כוח תרמית, ושיעור ניצול האנרגיה של תחנת כוח מים גבוה, עד יותר מ-85%, היעילות התרמית של תחנות כוח פחמיות הוא רק כ-40%.

החסרונות של אנרגיה הידרומית כוללים בעיקר השפעה רבה מאקלים, מוגבלת בתנאים גיאוגרפיים, השקעה גדולה בשלב מוקדם ופגיעה בסביבה האקולוגית.

כוח המים מושפע מאוד ממשקעים.בין אם זה בעונה היבשה ובעונה הרטובה הוא גורם התייחסות חשוב לרכישת פחמי חשמל של תחנות כוח תרמיות.ייצור כוח המים יציב בהתאם לשנה ולמחוז, אך הוא תלוי ב"יום" שבו הוא מפורט לחודש, לרבעון ולאזור.זה לא יכול לספק כוח יציב ואמין כמו כוח תרמי.

יש הבדלים גדולים בין הדרום לצפון בעונה הרטובה ובעונה היבשה.עם זאת, על פי הסטטיסטיקה של ייצור אנרגיה הידרומית בכל חודש מ-2013 עד 2021, בסך הכל, העונה הרטובה של סין היא בערך יוני עד אוקטובר והעונה היבשה היא בערך מדצמבר עד פברואר.ההבדל בייצור החשמל בין השניים יכול להיות יותר מכפול.יחד עם זאת, ניתן גם לראות כי על רקע הגדלת ההספק המותקן, ייצור החשמל מינואר עד מרץ השנה נמוך משמעותית מזה שבשנים קודמות, וייצור החשמל בחודש מרץ אף שווה ערך לזה של 2015. זה מספיק כדי לאפשר לנו לראות את "חוסר היציבות" של כוח המים.

ייצור כוח מים בכל חודש מ-2013 עד 2021 (100 מיליון קילו-שעה)

מוגבל בתנאים אובייקטיביים.לא ניתן לבנות תחנות כוח מים במקום שיש מים.גיאולוגיה, ירידה, מהירות זרימה, העברת תושבים ואפילו חלוקה מנהלית – כולם מגבילים את הקמת תחנת הכוח הידרומית.לדוגמה, פרויקט שמירת המים של ערוץ Heishan שהוזכר בקונגרס העממי הלאומי ב-1956 לא התקבל בגלל תיאום האינטרסים הגרוע בין גאנסו לנינגשיה.עד השנה הופיע שוב בהצעה של שני המושבים, מתי ניתן להתחיל בבנייה עדיין לא ידוע.

ההשקעה הנדרשת לכוח הידרו גדולה.עבודות הסלע והבטון העפר להקמת תחנות כוח הידרו הן ענקיות, ויש לשלם הוצאות יישוב עצומות;יתרה מכך, ההשקעה המוקדמת לא באה לידי ביטוי רק בהון, אלא גם בזמן.בשל הצורך ביישוב מחדש ובתיאום של מחלקות שונות, מחזור הקמה של תחנות כוח מים רבות יתעכב בהרבה מהמתוכנן.

אם ניקח לדוגמה את תחנת הכוח הידרומית באיהטן בבנייה, הפרויקט החל בשנת 1958 ונכלל ב"תכנית החומש השלישית" בשנת 1965. עם זאת, לאחר מספר פיתולים, הוא לא הוחל רשמית עד אוגוסט 2011. עד כה, תחנת כוח הידרו של Baihetan לא הושלמה.ללא תכנון התכנון המקדים, מחזור הבנייה בפועל ייקח לפחות 10 שנים.

מאגרים גדולים גורמים להצפה בקנה מידה גדול בחלק העליון של הסכר, ולעתים פוגעים בשפלה, בעמקי נהרות, ביערות ובשטחי עשב.במקביל, הוא ישפיע גם על המערכת האקולוגית המימית סביב הצמח.יש לו השפעה רבה על דגים, עופות מים ובעלי חיים אחרים.

03 המצב הנוכחי של פיתוח כוח מים בסין

בשנים האחרונות, ייצור כוח המים ממשיך לצמוח, אך קצב הצמיחה בחמש השנים האחרונות נמוך

בשנת 2020, כושר ייצור הכוח הידרו יעמוד על 1355.21 מיליארד קוט"ש, עם גידול של 3.9% משנה לשנה.עם זאת, במהלך תקופת תכנית החומש ה-13, כוח הרוח והאופטואלקטרוניקה התפתחו במהירות במהלך תקופת תכנית החומש ה-13, וחרגו מהיעדים התכנוניים, בעוד שכוח המים השלים רק כמחצית מיעדי התכנון.במהלך 20 השנים האחרונות, שיעור אנרגיה הידרומית בכלל ייצור החשמל היה יציב יחסית ונשמר על 14% - 19%.

מקצב הצמיחה של ייצור החשמל בסין ניתן לראות שקצב הצמיחה של אנרגיה הידרומית הואט בחמש השנים האחרונות, נשמר בעצם על כ-5%.

אני חושב שהסיבות להאטה הן, מצד אחד, השבתת האנרגיה הקטנה של הידרו, המוזכרת בבירור בתוכנית החומש ה-13 להגנה ותיקון הסביבה האקולוגית.במחוז סצ'ואן לבדו יש 4705 תחנות כוח מים קטנות שצריך לתקן ולבטל;

מצד שני, לסין חסרים משאבים גדולים לפיתוח אנרגיה הידרומית.סין בנתה תחנות כוח מים רבות כמו שלושת הנקיקים, ג'וז'ובה, וודונגדה, שיאנג'יאבה ובאיהטן.המשאבים לשיקום של תחנות כוח מים גדולות עשויים להיות רק "העיקול הגדול" של נהר יארלונג זנגבו.עם זאת, מכיוון שהאזור כולל מבנה גיאולוגי, שליטה סביבתית בשמורות הטבע ויחסים עם המדינות הסובבות, זה היה קשה לפתור בעבר.

יחד עם זאת, ניתן לראות גם מקצב הגידול של ייצור החשמל ב-20 השנים האחרונות שקצב הגידול של הכוח התרמי מסונכרן ביסודו עם קצב הגידול של ייצור החשמל הכולל, בעוד שקצב הצמיחה של אנרגיה הידרומית אינו רלוונטי ל- קצב הצמיחה של ייצור החשמל הכולל, המראה את המצב של "עלייה כל שנה אחרת".למרות שיש סיבות לשיעור הגבוה של הכוח התרמי, הוא גם משקף את חוסר היציבות של כוח הידרו במידה מסוימת.

גידול בייצור חשמל

מבחינת שיעור ייצור החשמל, ניתן גם לראות שלמרות שתעשיית החשמל התפתחה במהירות ב-20 השנים האחרונות, וייצור החשמל ב-2020 הוא פי חמישה מזה של שנת 2001, שיעור ייצור החשמל הכולל לא השתנה. באופן ניכר.

בתהליך של ירידה בשיעור הכוח התרמי, כוח המים לא מילא תפקיד גדול.למרות שהוא מתפתח במהירות, הוא יכול לשמור על חלקו בכלל ייצור החשמל רק על רקע הגידול הגדול של ייצור החשמל הלאומי.הירידה בשיעור הכוח התרמי נובעת בעיקר ממקורות אנרגיה נקיים אחרים, כגון אנרגיית רוח, פוטו, גז טבעי, אנרגיה גרעינית וכו'.

ריכוז מופרז של משאבי אנרגיה הידרומית

ייצור כוח המים הכולל של מחוזות סצ'ואן ויונאן מהווה כמעט מחצית מייצור כוח המים הלאומי, והבעיה הנובעת מכך היא שאזורים העשירים במשאבי כוח מים עשויים שלא לספוג ייצור כוח מים מקומי, וכתוצאה מכך לבזבוז אנרגיה.שני שלישים מהשפכים והחשמל באגני הנהר הגדולים בסין מגיעים ממחוז סצ'ואן, עד 20.2 מיליארד קילו-שעה, ויותר ממחצית מפסולת החשמל במחוז סצ'ואן מגיעה מהזרם הראשי של נהר דאדו.

ברחבי העולם, כוח המים של סין התפתח במהירות בעשר השנים האחרונות.סין כמעט הובילה את הצמיחה של כוח הידרו העולמי.כמעט 80% מהגידול בצריכת החשמל העולמית מגיע מסין, וצריכת החשמל של סין מהווה יותר מ-30% מצריכת החשמל העולמית.

עם זאת, חלקה של צריכת אנרגיה אדירה כזו מצריכת האנרגיה הראשונית הכוללת של סין גבוה רק במעט מהממוצע העולמי, פחות מ-8% בשנת 2019. גם אם זה לא מושווה למדינות מפותחות כמו קנדה ונורבגיה, שיעור כוח המים הצריכה נמוכה בהרבה מזו של ברזיל, מדינה מתפתחת.לסין יש 680 מיליון קילוואט של משאבי כוח מים, במקום הראשון בעולם.עד 2020, ההספק המותקן של אנרגיה הידרומית תהיה 370 מיליון קילוואט.מנקודת מבט זו, לתעשיית הכוח ההידרומית של סין יש עדיין מקום גדול לפיתוח.

04 מגמת פיתוח עתידי של כוח הידרו בסין

כוח המים תאיץ את צמיחתה בשנים הקרובות ותמשיך לעלות בשיעור ייצור החשמל הכולל.

מצד אחד, במהלך תקופת תכנית החומש ה-14, ניתן להפעיל יותר מ-50 מיליון קילוואט של כוח מים בסין, כולל תחנות כוח הידרו Wudongde ו-Baihetan של קבוצת שלושת הגיאיות והאמצעים של תחנת הכוח הידרומית של נהר יאלונג.יתרה מכך, פרויקט הפיתוח של אנרגיה הידרומית בחלק התחתון של נהר יארלונג זנגבו נכלל בתכנית החומש ה-14, עם 70 מיליון קילוואט של משאבים ניתנים לניצול טכנית, אשר שווה ערך ליותר משלוש תחנות כוח מים ב-Three Gorges. יפתח שוב התפתחות גדולה;

מצד שני, הפחתת סולם ההספק התרמי ברור מראש.בין אם מנקודת מבט של הגנת הסביבה, אבטחת אנרגיה ופיתוח טכנולוגי, הכוח התרמי ימשיך להפחית את חשיבותו בתחום החשמל.

בשנים הקרובות, עדיין לא ניתן להשוות את מהירות הפיתוח של אנרגיית מים לזו של אנרגיה חדשה.אפילו ביחס של ייצור החשמל הכולל, הוא עשוי להיות מדורג לפי המאחרים של אנרגיה חדשה.אם הזמן מתארך, ניתן לומר שאנרגיה חדשה תעקוף אותו.

ליו שייו, מנהל מחלקת התכנון של המכון לתכנון כוח חשמל ג'נרל, צופה כי במהלך תקופת תוכנית החומש ה-14, ההספק המותקן של אנרגיה חדשה בסין יעלה על 800 מיליון קילוואט, מהווים 29%;ייצור החשמל השנתי מגיע ל-1.5 טריליון קוט"ש, העולה על כוח המים.