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水電在可持續發展中的作用

09-03 12:57:12  瀏覽次數:357次  欄目:水利水電工程
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  摘要:水電是利用水的落差所產生的電能,發電過程簡單。實際上,按照電力服務要求以及特定的站址情況,水力發電過程具有許多不同的用途。相應的,水電項目種類繁多,每一個水電項目將提供不同種類的服務,產生不同的環境和社會影響,以及取得不同性質和幅度的效益。因此,必須對每一個水電項目所提供的有關服務進行評估。在提供社會相同服務的基礎上,必須對供電項目進行比較。

  關鍵詞:水電 可持續發展 作用

  水電是利用水的落差所產生的電能,發電過程簡單。實際上,按照電力服務要求以及特定的站址情況,水力發電過程具有許多不同的用途。相應的,水電項目種類繁多,每一個水電項目將提供不同種類的服務,產生不同的環境和社會影響,以及取得不同性質和幅度的效益。因此,必須對每一個水電項目所提供的有關服務進行評估。在提供社會相同服務的基礎上,必須對供電項目進行比較。水庫的蓄水和狀況成為最重要的影響因素。然而,水庫也提供了最大限度的供電服務,因為它是儲存大量能源的最有效方式,同時,電站能夠通過大量釋放能源對電力需求立即進行調節。而且,除了儲存能源外,水庫還有許多其它用途,例如,在下游進行低成本徑流式電站的開發,而不會對環境造成任何影響。

  1.水電對世界上目前電力供應的貢獻

  2001年,水力發電量為2,740TWh(2740×109度),占世界發電總量的19%.在66個國家的電力供應中,水電占了至少50%;24個國家中占了90%多。歐洲和北美占了這些容量和發電量的一半左右。但是,隨著亞洲和拉美對新的水電站進行大量開發,這一比例正在改變。對于那些貧窮的山區國家,如老撾或尼泊爾,水電出口為經濟的增長提供了新的財政收入。在許多發展中國家,如:安哥拉、布隆迪、喀麥隆、扎伊爾、剛果、埃塞俄比亞、莫桑比克、納米比亞、盧旺達、烏干達、阿富汗、不丹、格魯吉亞、老撾、尼泊爾、斯里蘭卡以及所有的中南美洲,水電已經在電力生產中占據主導地位。即便如此,水電的發展潛力仍然十分巨大。

  2.充分利用現有的水電設施

  雖然我們對能源需求的增長深信無疑,但不必自動地按比例增加發電設施,改善現有電站的運行狀況和容量將減少對更多發電設施的需求壓力。事實上,對世界上已有方案進行升級的潛力巨大,從而能夠增加新的容量而不必耗資進行新的施工建設。對水電而言,世界上只有大約20%的大壩用于發電,增加現有大壩的水力發電容量空間巨大。例如,美國最近對水電資源評估后得出,通過對約2,500個已經開發的壩址增加發電機組,可以獲得大約20GW的新增水電容量。

  水電技術的蓬勃生機已經由無數運行上百年的項目驗證。譬如,位于瑞士弗里堡的梅格洛基水電項目,自從1872年投入運行,在過去的120多年來為當地城市的經濟發展起到了重要作用。由于在水庫區域內建立了生物的多樣性,此電站項目現在處于保護區內。

  通過采取不同的措施,水電項目的運行壽命能夠超出最初規劃的年限,得以延長幾十年。同時,電站出力能夠在其使用年限內得到優化以滿足電力市場的需要。可以采用一系列的技術來增加現有設備的出力。通過用水管理,對能源產出進行優化,如使電站在最優的效率狀態下運行,或者調整流量增加水頭,能夠獲得重大的收益。這并不需要任何投資,唯一的耗費只是進行設備性能測試和對運行人員開展培訓。在加拿大魁北克的博哈諾埃和蓋提羅兩電站采取了此種方法。一些土建工程能夠增加水輪機的進水量,通過使水流通道更暢通并進行一些細微的變化,這利于減少水能損失。其中一個例子便是位于新西蘭、1971年完工的馬拉波里電站。2002年,此電站新增了一條10公里長的尾水渠,將尾水引出水輪機。對渠道的改造設計使電站的出力大大提高。升級改造常常能夠利用水工建筑物較長的使用壽命,用改進的工藝來更換原有的設備。經過多年的運行經驗和取得的水文數據,能夠進行再投資,利用現有的技術來延長其運行年限和/或改變其運行方式。當具備季節性的較大流量時,通過增容,可以增加電站的發電量。巴西的許多電站就是通過這種方式進行升級的。一些情況下,決定用新的設備來全部更換電站的主要設備。例如,經過50多年的運行,位于斯洛文尼亞德拉瓦河上的德拉瓦格雷德電站、委瑞尼卡電站和馬里博斯基電站中的所有發電設備都已經得到更換。升級換代后,流量增加了,三個電站的發電量增加了10%多。通過調整廠房內的一些特殊設備(如:引進先進的控制和調節設備),電站的能源產出、甚至容量都能得到增加。隨著新技術和計算機模擬,專業承包商可以對原來陳舊的設備進行重新設定,如可以修正水輪機的轉輪葉片,使機組的效率比以前大為提高,例如,新西蘭的阿拉普尼電站。一個普遍的趨勢是使帶水庫的電站容量更大,發電量能夠滿足電力系統的需要。因此,水輪發電機在運行時可以與電網聯接,在干旱季節里能夠立即滿足突然增加的電力需求。當對電站進行長期升級時,可取得顯著的額外收益和完善。甚至出力方面的小小收益和/或發電靈活性的完善將會帶來實質上的區別。在成熟的系統中對水電站的陳舊設備進行升級換代所遇到的阻力比開發一個新的項目要小得多。當具備升級換代的潛力時,考慮到社會、環境和經濟方面的因素,可以進行最小的投資。因而能在可持續發展中發揮重要作用。

  3.水力發電容量新增潛力

  用于水電開發的資源全球廣布。約150個國家仍存在開發潛力,大約70%經濟可行的水電資源有待開發——大部分位于能源緊缺的發展中國家。

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