中國水電的過去與將來

中國水電的過去與將來

1. 水力發展歷程

建國六十多年來,我國水電事業飛速發展,至2008年總裝機已達1.7億KW,我國水電發展可分為以下五個階段:

(1)1912年第一臺水輪發電機,石龍壩電廠(德國產品),至1949年,我國水電總裝機才16.3萬KW。

(2)創業階段:

1950~1953,自主生產第一臺800KW水電發電機組。

(3)自力更生階段:

1961~1982,標誌性的是長江葛洲壩電廠

(4)蘇聯階段:

1953~1961,主要依靠蘇聯技術支持

(5)改革階段:

1982~1997,龍羊峽,魯布革等一大批

(6)引進技術創新階段:

1997~現在,標誌性的是長江三峽水電廠

中國水電的過去與將來

新中國初期,起步晚,規模技術都還不夠好,但經過長期的努力,也獲得了一定的成績。當時水電不僅家底薄,還面臨國內生產資料奇缺、國際經濟封鎖等重重困難。就是在這樣的條件下,中國共產黨領導全國水電工作者自力更生,艱苦奮鬥,開啟了水電創業新徵程。

新安江水電站1957年4月,是建國後中國自行設計、自制設備、自主建設的第一座大型水力發電站。其位於杭州建德市新安江鎮以西6公里的桐官峽谷中。被人們譽為“長江三峽的試驗田”,是社會主義制度集中力量辦大事的範例,是中國水利電力事業史上的一座豐碑、中國人民勤勞智慧的傑作。

中國水電的過去與將來

改革開放後,中國水電開發引入了業主制、招投標制、監理制等市場化機制,水電建設步伐明顯加快。80年代,廣蓄、巖灘、漫灣、隔河巖、水口等“五朵金花”相繼建成;90年代,五強溪、李家峽、天荒坪抽水蓄能電站開工建設;截至2000年底,隨著萬家寨、二灘、小浪底、天生橋、大朝山等一大批水電站相繼建成投產,中國水電裝機容量達7,700萬千瓦,超過加拿大成為世界第二。

進入21世紀,中國水電技術也全面加速發展並趕超世界先進水平,在水電工程建設方面屢創世界紀錄:2008年全面投產的水布埡水電站擁有世界最高的混凝土面板堆石壩;2009年全面投產的龍灘水電站擁有世界最高的碾壓混凝土壩;2010年全面投產的小灣水電站擁有當時世界最高的混凝土拱壩;2014年全面投產的糯扎渡水電站是目前亞洲第一、世界第三高的黏土心牆堆石壩。

隨著電力體制改革的推進,我國水電行業裝機規模實現了突飛猛進的發展。2004年,以公伯峽水電站1號機組投產為標誌,中國水電裝機容量突破1億千瓦,超越美國成為世界第一;2010年,以小灣水電站4號機組為標誌,中國水電裝機容量突破2億千瓦;2012年,三峽水電站最後一臺機組投產,成為世界最大的水力發電站和清潔能源生產基地。此後,溪洛渡、向家壩、錦屏等一系列巨型水電站相繼開工建設,中國在世界水電領域保持領先的地位。

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近幾年投產運行的主要大型電廠有廣西龍灘,雲南小灣,四川錦屏一級、二級,瀑布溝,青海公伯峽,貴州構皮灘,湖北長江三峽(2008年提前一年全部投產發電)等等。

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我國大型混流機組代表

長江三峽水利樞紐位於西陵峽中段,下距宜昌約40KM。電站廠房左岸裝14臺、右岸裝12臺單機容量700MW的混流式水輪發電機組,總裝機18200MW。年發電量847億KW.H,是世界第一大水電廠,另外還有地下廠房裝機9臺。船閘為雙線平行佈置的五級連續船閘,為萬噸級船閘,年單向通航能力為5000萬噸。水頭落差61-113M,是最大水頭變化電站。

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近幾年正在開發建設的有溪洛渡(1260萬KW),拉西瓦(420萬KW),向家壩(單機75萬KW),在建的有烏東德(80萬KW),白鶴灘等大型電廠(單機將達到100萬KW)。

溪洛渡水電站位於金沙江下游河段,距宜賓市184KM,總裝機容量為12600MW,僅次於長江三峽,和伊泰普水電站(巴西和巴拉圭合建)並列世界第二,年發電量571億KW.H。

向家壩水電廠是金沙江開發最末一級,裝機6000MW,但單機容量為75OMW,是目前我國投運單機最大的電廠。

抽水蓄能電廠做為調峰調頻電廠,具有啟動快速,功率大等特點,特別是做為核電廠的配套,前景也非常廣闊,目前大的抽水蓄能有廣蓄、惠蓄、清蓄、仙居等電站,以後迅速發展的風電、太陽能電廠也需要抽水蓄能電廠來配套調節。

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水力機組型式

(1)衝擊式(特高水頭,小流量)

衝擊式水輪機僅利用了水流的動能.藉助特殊的導水裝置把高壓水流變為高速的自由射流,通過射流與轉輪的相互作用,將水流能量傳遞給轉輪.轉輪和導水裝置都安裝在下游水位以上,轉輪在空氣中旋轉,水流沿轉輪鬥葉流動過程中,水流具有與大氣接觸的自由表面,水流壓力一般等於大氣壓,從轉輪進口到出口水流壓力不發生變化,只是轉輪出口流速減小了.轉輪不是整週進水,因此過流量較小。

(2)軸流式(中等水頭,如葛洲壩電廠)

水流由軸流式水輪機的軸向流入轉輪而又軸向流出,葉片軸線垂直於水輪機的主軸軸線安裝在轉輪體上。

葉片與轉輪體的結合分為:定漿式,即葉片角度不能調節;轉漿式,即葉片角度可隨水頭、負荷的改變而自動改變葉片安裝角,它與導水機構協聯工作,使水輪機始終保持在最優工況下運行。調漿式則介於兩者之間,它可根據水頭及負荷的變化,停機調漿,而成定漿式運行。其引水室一般為混凝土蝸殼或金屬蝸殼,小型軸流式水輪機還可用明槽式和有壓明槽式引水室,其結構簡單,成本低廉。

(3)反擊式(混流式、軸流式、貫流式、泵式)

混流式(高水頭,大流量,如三峽,溪洛渡等主要電廠)

介於衝擊式和軸流式之間的一種中高水頭水力發電機。同時兼顧了高水頭大壓力,和低水頭大流量的特點,適用於功率稍大,水頭屬於中-高之間。

混流式水輪發電機組結構緊湊,運行可靠,效率高,能適應很寬的水頭範圍,是目前應用最廣泛。

(4)貫流式(低水頭,大流量,如白石窯、飛來峽)

按其結構型式可分為燈泡式、軸伸式、豎井式和全貫流式等。

電站從進水到出水方向基本上是軸向貫流。如燈泡貫流式水電站的進水管和出水管都不拐彎,形狀簡單,過流通道的水力損失減少,施工方便。

貫流式水輪機具有較高的過流能力和大的比轉速,所以在水頭和功率相同的條件下,貫流式水輪機直徑要比轉漿式小10%左右。

貫流式水輪機適合作可逆式水泵水輪機運行,由於進水流道沒有急轉彎,使水泵工況和水輪機工況均能獲得較好的水力性能。

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制約水電發展的因素

(1)體制因素

水、火電之爭,火電仍占主導地位,水火比例不協調。

(2)東西部差異

分佈極不均衡,我國15個水電基地大部分集中在西部地區,金沙江總裝機規模可達58580MW,長江上游33197MW;東部開發已所剩無幾,但西部開發還不到10%。

(3)技術方面

設計,製造水平(隨著三峽機組的設計,製造成功,我國設計製造水平邁上一個新的臺階),電力輸出瓶頸;

(4)投資效益方面

近期效益與遠期效益

中國水電的過去與將來

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目前國家在大力倡導循環經濟和低碳經濟,國際上通過《京都議定書》對各國CO2等排放有嚴格的限制。水電開發是最大的環保工程,如三峽水電站建成後,年發電量847億KWH,每年可節省標準煤5000萬噸,減少SO2排放100萬噸,CO2一億噸。國家鼓勵和支持水能資源的有序開發,到2020年,我國的水電裝機遠遠不是以前估計的2億KW,將達到3億KW。因此水電今後的開發前景仍非常可觀。

我國以付出環境代價換取火電建設,全國已有1/3的國土被酸雨覆蓋,(有報載,廣東省只有河源不下酸雨)。可以看出,今後能源建設的重點不再是火電,而是清潔環保型的水電及其它新能源。

通過近三十年的大力開發水電,目前我國的水電建設已具備國產化能力,無論從設計、設備製造、施工、運行管理,我國都已進入世界先進行列。

中國水電的過去與將來

《水電發展“十三五”規劃》在指導思想中如此強調:“把發展水電作為能源供給側結構性改革、確保能源安全、促進貧困地區發展和生態文明建設的重要戰略舉措。”相關資料顯示,在我國的水電建設中,更加註重統籌考慮和正確處理生態環境保護、移民安置、地方經濟發展等多方面關係,努力使流域沿線的人民群眾都能因為水電建設而享受到改革發展帶來的成果。

而在水電與其他清潔能源多能互補方面,水電協同多種新能源互補互濟,是未來清潔能源的發展方向。水電具有良好的年、季、日調節能力,可通過與風、光等多種新能源跨時空協同開發,實現大範圍互補互濟,提高清潔能源發電利用效率。

21世紀水電建設在中國,世界水電技術進步靠中國。

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