עקרון ייצור אנרגיה הידרומית וניתוח המצב הנוכחי של פיתוח אנרגיה הידרומית בסין

עברו 111 שנים מאז החלה סין בבניית תחנת כוח הידרומית שילונגבה, תחנת כוח המים הראשונה בשנת 1910. במהלך יותר מ-100 השנים הללו, מההספק המותקן של תחנת כוח המים של שילונגבה של 480 קילוואט בלבד ועד ל-370 מיליון קילוואט המדורגים כעת במקום הראשון בעולם, תעשיית המים והחשמל של סין השיגה הישגים יוצאי דופן.אנחנו בתעשיית הפחם, ונשמע כמה חדשות על אנרגיה הידרומית פחות או יותר, אבל אנחנו לא יודעים הרבה על תעשיית אנרגיה הידרומית.

01 עקרון ייצור חשמל של אנרגיה הידרומית
כוח מים הוא למעשה תהליך 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 תחנת כוח מים, ניתן לבחור לבנות סכר ולהפנות מים לריכוז הירידה, על מנת לשפר את קצב ניצול משאבי המים.
סכר הוא לבנות סכר בקטע הנהר עם ירידה גדולה, להקים מאגר לאגירת מים ולהעלות את מפלס המים, כמו 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 בהפעלה ובהפעלה.הוא יכול להתחיל את הפעולה במהירות מהמצב הסטטי תוך מספר דקות ולהשלים את משימת הגדלת והפחתת 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 להרבה כוח אדם ומתקנים המושקעים בכרייה והובלת דלק, בעל ציוד פשוט, מעט מפעילים, פחות כוח עזר, חיי שירות ארוכים של ציוד ועלויות תפעול ותחזוקה נמוכות.לכן, עלות הפקת החשמל של תחנת כוח הידרו נמוכה, שהיא רק 1/5-1/8 מזו של תחנת כוח תרמית, ושיעור ניצול האנרגיה של תחנת כוח הידרו גבוה, עד יותר מ-85%, בעוד הפחם -יעילות האנרגיה התרמית של תחנת כוח תרמית היא רק כ-40%.

החסרונות של אנרגיה הידרומית כוללים בעיקר את השפעתה רבה מהאקלים, מוגבלת מתנאים 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 הפחם של תחנת הכוח התרמית.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 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.

מוגבל בתנאים אובייקטיביים.לא ניתן לבנות תחנות כוח מים במקום שיש מים.הקמת תחנת כוח מים מוגבלת על ידי גיאולוגיה, ירידה, קצב זרימה, העברת תושבים ואפילו חלוקה מנהלית.לדוגמה, פרויקט שמירת המים של ערוץ Heishan שהוזכר בקונגרס העממי הלאומי ב-1956 לא התקבל בגלל תיאום האינטרסים הגרוע בין גאנסו לנינגשיה.עד שזה יופיע שוב בהצעת שני המושבים השנה, עדיין לא ידוע מתי ניתן להתחיל בבנייה.
ההשקעה הנדרשת לכוח הידרו גדולה.עבודות הסלע והבטון העפר להקמת תחנות כוח הידרו הן עצומות, ויש לשלם עלויות 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 התכנון והתכנון 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 הוא 1355.21 מיליארד קילו-שעה, 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, משאבי הפיתוח הגדולים של אנרגיה הידרומית של סין אינם מספיקים.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 אותו, היה קשה לפתור אותו 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.
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-וולטאית, גז טבעי, אנרגיה גרעינית וכדומה.

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, בעוד שיותר 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 הניעה את צמיחתה של אנרגיית המים העולמית בכוח משלה.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 בצריכת האנרגיה הראשונית הכוללת של סין גבוה רק במעט מהממוצע העולמי, פחות מ-8% בשנת 2019. גם אם לא בהשוואה למדינות מפותחות כמו קנדה ונורבגיה, שיעור צריכת החשמל הידרומית הוא נמוך בהרבה מזה של ברזיל, שהיא גם 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 הידרומית 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 תוכנית החומש ה-14, ניתן להפעיל יותר מ-50 מיליון קילוואט של כוח מים בסין, כולל Wudongde, Baihetan Hydropower Stations מקבוצת Three Gorges ואמצעי תחנת הכוח הידרומית של נהר Yalong.יתרה מכך, פרויקט הפיתוח של אנרגיה הידרומית בנחלים התחתונים של נהר יארלונג זנגבו נכלל בתכנית החומש ה-14, עם 70 מיליון קילוואט של משאבים שניתנים לניצול טכנית, השווים ליותר משלוש תחנות כוח מים ב-Three Gorges, מה שאומר שכוח המים שוב פתחה 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 עוקף על ידי המאחרים של אנרגיה חדשה.אם הזמן מתארך, ניתן לומר שאנרגיה חדשה תעקוף אותו.