用之不竭的“液煤”——水能
水能开发利用的历史也相当悠久。早在古代,我国劳动人民就发明了“水磨”、“水碾”。现代广泛采用的水力发电是人类对水能利用的高级阶段。水能是一种廉价的能源资源,而且还是干净的能源。水能的开发利用一
直受到世界各国的重视,将它放在优先开发的地位。世界水能资源的新统计和开发程度见表 2-3。
表 2 — 3 世界水能资源新统计和开发程度
单位:亿千瓦时/年
洲别 |
理论水能 |
技术可开发 |
经可开发 |
1991 年水 |
开 发 程 度 |
---|---|---|---|---|---|
蕴藏量 |
水能资源 |
水能资源 |
电发电量 |
(%) |
|
全世界 |
350000 |
150000 |
93500 |
22700 |
24.3 |
亚洲 |
150000 |
50000 |
27100 |
5560 |
20.5 |
中南美 |
95000 |
40000 |
30000 |
3900 |
13.0 |
前苏联 |
39420 |
21900 |
10950 |
2260 |
20.6 |
欧洲 |
26231 |
12270 |
8600 |
4390 |
51.0 |
北美 |
15053 |
- |
8000 |
5686 |
71.7 |
非洲 |
- |
14000 |
7000 |
506 |
7.2 |
大洋洲 |
5950 |
- |
1720 |
387 |
22.5 |
世界上某些国家水能资源的开发情况——美国水电装机容量居世界第一
位
据 1992 年 1 月 1 日统计,美国已开发和未开发的常规水电站共 7261 座,
装机容量共计 14670 万千瓦,年发电量 5294 亿千瓦时。另外,已开发和已调
查的抽水蓄能电站有 87 处,共 4750 万千瓦。常规水电站和抽水蓄能电站合
计可开发水电装机容量 19420 万千瓦。
1992 年初统计,已建常规水电站 2304 座,共计装机 7349 万千瓦,年发
电量 3066 亿千瓦时,分别占可开发数的 50%和 58%;已建抽水蓄能电站 38
座(其中 18 座为混合式,20 座为纯抽水蓄能)共 1810 万千瓦。常规水电站
和抽水蓄能电站合计 2324 座,共 9159 万千瓦。
已建 100 万千瓦以上大型常规水电站 10 座,大型抽水蓄能电站 7 座,合
计 17 座共 3110 万千瓦,占总装机容量的 34%。
已建 3 万千瓦以下的小水电站 2007 座,共 823 万千瓦,占总装机的 9%。在能源危机以后,1984~1992 年新建了 686 座小水电站。
正在建设中的常规水电站 130 万千瓦,抽水蓄能电站 97.5 万千瓦。预计,
到 2000 年常规水电可达 8020 万千瓦,抽水蓄能电站 2110 万千瓦,合计 10130 万千瓦。
加拿大水电比重占全国总装机容量的一半以上
至 1991 年底,加拿大已建水电站 6027 万千瓦,占全国电力总装机容量
10542 万千瓦的 57.2%;1991 年水电发电量 3053 亿千瓦时,占总发电量 4930亿千瓦时的 61.9%。加拿大的水电装机容量虽比美国和前苏联少,居世界第三位,但水电年发电量居世界首位,水电装机年利用小时数 5066 小时,设备利用率较高,因其水电站同时担负电力系统的基荷和峰荷。
加拿大全国可开发水电装机容量 16280 万千瓦,1991 年已开发 37%;经济可开发水能资源 5930 万千瓦,现利用率达 51.5%。
加拿大全国 12 个省(区)中,魁北克省和不列颠哥伦比亚省的可开发水
电装机容量分别为 6812 万千瓦和 2739 万千瓦,共计 9551 万千瓦,占全国的58.7%。已开发水电站也主要在这两个省,1991 年底魁北克省已建水电站
2809 万千瓦,水电比重 93.9%;不列颠哥伦比亚省已建水电站 1085 万千瓦,
水电比重 86.9%。两省共有水电站 3894 万千瓦,占全国水电装机容量的 64.6
%。
巴西水电装机容量居世界第四位
巴西 1991 年水电装机容量为 4608 万千瓦,水电发电量 2490 亿千瓦时, 占全国总发电量的比重达 95%。
巴西的水电装机容量居世界第四位,仅次于美国、前苏联和加拿大;水电年发电量已超过前苏联,居世界第三位。
巴西的理论水能蕴藏量为 30204 亿千瓦时/年;经济可开发水能资源
11169 亿千瓦时/年,仅次于我国,居世界第二位。1991 年已建水电站对其经济可开发水能资源的利用率为 22.3%。
巴西首先开发离经济发达地区较近的巴拉那河流域,30 年来在各支流和干流上游已陆续建成 10 万千瓦以上大型水电站 30 座,共计装机容量 2669 万千瓦。最近在巴拉那河中游与巴拉圭边境共建的伊泰普水电站,装机容量1260 万千瓦,年发电量 710 亿千瓦时,是当今世界上已建的最大水电站,总
投资达 234 亿美元,为开工时估价 31 亿美元的 7.5 倍。
巴西的水电建设,很注意水库蓄洪补枯,如巴拉那河上游干支流已建水库的调节库容有 1075 亿立方米,加上伊泰普水库的 190 亿立方米,共计 1265 亿立方米,相当于年径流量 2860 亿立方米的 44%,调节性能很好。
挪威能源消费中水电占一半
挪威的终端能源消费中,水电占 50%,石油产品占 37%,煤和焦炭占 8
%,木材和造纸废物占 5%。
挪威现有电力装机容量 2700 万千瓦,其中 99%是水电,仅有 1%即 27 万千瓦的工厂备用火电机组。年发电量中 99.6%为水电。
挪威按人口平均年用电量达 24700 千瓦时,比美国还高出一倍多。
挪威水电建设的最大特点,是在高山上利用原有湖泊或建高坝形成大水库,利用它调节洪枯径流,在其下游建高水头水电站。水库调蓄电能达 768 亿千瓦时,相当于全国年发电量 1083 亿千瓦时的 71%,可以进行很好的多年调节,在水电比重高达 99%情况下,不论丰枯水季都能满足用户用电要求。
另一特点是在山区所建水电站,地下厂房很多。全国大小水电站约 600
座中,有 200 座的发电厂房设在地下,开挖隧洞总长度达 3000 公里。工程较艰巨,但较经济,工期较短。
挪威的水电站,国有的占 29.1%,市镇所有的占 51.5%,工厂自备和私营的占 19.4%。所有水电站都自愿联入地区电网。纵贯全国南北长达 1700 公里的全国电网,将中部的国有水电站与南方和北方的地区电网相连,进行统一调度。国家电力局所建输电设施占 90%。挪威的电网还与邻国相联,相互补充,出入相抵输出较多。
挪威水能资源的理论蕴藏量为 5000 亿千瓦时/年,技术可开发 1700 亿千
瓦时/年,经济可开发 1250 亿千瓦时/年。现已开发 1083 亿千瓦时/年,还有一定资源可供开发。目前主要对早期所建老水电站进行现代化改造,扩建或重建。
日本有 78%水能资源得到利用
1991 年底,日本水电装机容量 3912 万千瓦,其中常规水电 2091 万千瓦,
抽水蓄能 1821 万千瓦。常规水电年发电量 892 亿千瓦时,占经济可开发水能资源 1143 亿千瓦时的 78%。
日本所建大型水电站(单站装机大于 25 万千瓦)包括常规水电和抽水蓄
能电站共 30 座,合计装机 1878 万千瓦,占全部水电装机的 48%。
其中已建大型抽水蓄能电站 24 座,共装机 1684 万千瓦,最大的是新高
濑川电站,为 128 万千瓦。
日本所建中小型水电站比较多,共有 1700 多座,合计 2034 万千瓦,占水电装机的 52%。
正在建设的常规水电站 55 座,共 175 万千瓦,都是中小型水电站。在建
的抽水蓄能电站 8 座,共 548 万千瓦。调查研究中的抽水蓄能电站有 44 处,
共可装机 3.29 亿千瓦。当前准备兴建的葛野川抽水蓄能电站,利用水头 714
米,安装 4 台单机容量为 40 万千瓦的可逆式抽水蓄能机组,将是日本水头最高、装机容量和单机容量最大的水电站。
计划到 2000 年水电装机将达 4450 万千瓦,其中常规水电 2150 万千瓦,
抽水蓄能 2300 万千瓦,2010 年的水电装机拟达 5170 万千瓦,其中常规水电
2500 万千瓦,抽水蓄能 2670 万千瓦。计划中两个 10 年的水电装机平均年增长率分别为 1.6%和 1.5%。
独联体水电建设近况
光电水泵
1992 年底,独联体共有水电装机容量 6436 万千瓦,其中俄罗斯 4257 万
千瓦。1992 年独联体水电年发电量共 2254 亿千瓦时,其中俄罗斯 1670 亿千
瓦时,塔吉克 140 亿千瓦时,乌克兰 110 亿千瓦时,格鲁吉亚 100 亿千瓦时, 其他诸共和国分别为几十亿千瓦时或几亿千瓦时。
俄罗斯联邦、乌克兰共和国、立陶宛共和国、塔吉克共和国、吉尔吉斯共和国、格鲁吉亚共和国等均有一些规模不等的在建工程。
中国水能资源居世界第一位
我国的水能资源理论蕴藏量有 6.78 亿千瓦,年发电量 5.92 万亿千瓦时, 居世界第一位,有美好的开发前景。
到 1991 年,我国已开发水电装机容量 3788 万千瓦,年发电量 1248 亿千瓦时,占经济可开发水电发电量的 9.9%。预计,2000 年我国水电总装机容量可达 9000 万千瓦;2000~2020 年再增加 9000 万千瓦,到 2020 年累计达
1.8 亿千瓦;2020~2050 年再开发 1.1 亿千瓦,将我国经济可开发水能资源全部开发出来,达到 2.9 亿千瓦。到那时,我国的水电发电量将雄居世界首位。
我国水电开发采取大、中、小并举的方针,重点开发黄河上游、长江中下游和红水河、澜沧江等。目前在建的规模达 100 万千瓦以上的有二滩、岩
滩、李家峡、澋湾、五强溪等 10 座水电站,总规模达 2000 万千瓦以上。
1993 年在国家压缩基建规模对投资结构进行宏观调控的情况下,天荒坪
抽水蓄能电站(180 万千瓦)和松江河梯级电站(51 万千瓦)列为正式开工项目。1994 年电力部建议新开工的项目有 8 项(在广西红水河的龙滩、百龙滩,云南澜沧江,广东广州,吉林松花江丰满,湖北清江高坝洲,甘肃黄河小峡,安徽淠河响洪旬),共计装机容量 778.4 万千瓦。
此外,还有 4 项(在湖南沅江凌津滩,福建汀江棉花滩,贵州乌江大冲河洪家渡,四川大渡河支流南桠河)涉及外资(亚洲开发银行)的工程项目。
青海省还采取多方集资,走股份化道路来开发黄河上游水电资源。日前, “尼直康”有限责任公司在西宁召开发起人会议。将由国家能源投资公司、中国华水水电开发总公司黄河水电工程公司、西北电力集团、西北勘测设计院和青海省共同投资 23.3 亿元,建设“尼直康”三座(即尼那、直岗拉卡、
康扬)中型水电站就是一例。合计装机容量 47 万千瓦,年发电量 20.5 亿千瓦时。
黄河上游龙(羊峡)、青(铜峡)段,据西北勘测设计研究院 1993 年补充规划梯级水电站 24~25 座,总装机容量 1608 万千瓦,年发电量 588 亿千瓦时。其中已建龙羊峡(128 万千瓦)、刘家峡(116 万千瓦,拟增容至 130 万千瓦)、盐锅峡(39.6 万千瓦)、八盘峡(18 万千瓦,拟扩建至 25.2 万千瓦)、青铜峡(27.2 万千瓦)等 5 级;在建李家峡(200 万千瓦,计划 1995 年开始发电)。
最近,国家能源投资公司,甘肃省与加拿大合作开发大峡(32.5 万千瓦)、小峡(23 万千瓦)、乌金峡(15 万千瓦),再加上青海拟集资开发“尼直康”3 座,合计 12 座水电站,总装机容量达 667 万千瓦,年发电量 267 亿千瓦时,占黄河上游梯级规划发电能力的 41%和 45%。黄河上游洪枯调节良好的梯级水电站,在西北电网中发挥了重大作用。
长江三峡工程是跨世纪的特大型水利、水电工程,具有防洪、发电、航运、供水及发展旅游的综合效益。
三峡工程共安装单机容量 68 万千瓦的机组 26 台,总装机容量 1768 万千
瓦,年发电量 840 亿千瓦时,相当于 6.5 个已建成的葛洲坝水电站(271.5
万千瓦),或相当于每年节省 5000 万吨火电用煤,还可节省 1600 公里运输线路。与相同的燃煤火电站相比,每年可少排放 1 亿多吨二氧化碳、200 万吨二氧化硫、37 万吨氮氧化物,以及大量废渣、废水。
三峡工程将于 2008 年全部建成,届时将分别向华东和华中输送 600 万~
800 万千瓦电力,它对于这两个地区能源平衡将起到重要作用。这两个地区是我国经济发达地区,随着经济的高速发展,对电力要求也迅速增长,三峡工程的建成在开发长江经济带中将起巨大的推动作用。
三峡水电工程建成之后,华东电网与华中电网实行联合运行,有巨大的错峰效益。因为华东、华中两电网最大负荷出现有季节的差异,华东电网的最大负荷出现在每年的 6~8 月,而华中电网的最大负荷出现在 11~12 月。华东、华中两电网能源结构不同,华中电网水电比重大,汛期有大量季节性电能,联网后可将部分季节性电能转化为华东电网夏季季节性负荷所需的电力,提高华东电网火电机组检修备用容量。将来全国大电网形成后,可实现跨流域水电丰枯季节互补。统一电网有着巨大的经济效益和社会效益。