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【分析】中国水电的过去与将来

中国水电的过去与将来

1. 水力发展历程

建国六十多年来,我国水电事业飞速发展,至2008年总装机已达1.7亿KW,我国水电发展可分为以下五个阶段:

(1)1912年第一台水轮发电机,石龙坝电厂(德国产品),至1949年,我国水电总装机才16.3万KW。

(2)创业阶段:

1950~1953,自主生产第一台800KW水电发电机组。

(3)自力更生阶段:

1961~1982,标志性的是长江葛洲坝电厂

(4)苏联阶段:

1953~1961,主要依靠苏联技术支持

(5)改革阶段:

1982~1997,龙羊峡,鲁布革等一大批

(6)引进技术创新阶段:

1997~现在,标志性的是长江三峡水电厂

新中国初期,起步晚,规模技术都还不够好,但经过长期的努力,也获得了一定的成绩。当时水电不仅家底薄,还面临国内生产资料奇缺、国际经济封锁等重重困难。就是在这样的条件下,中国共产党领导全国水电工作者自力更生,艰苦奋斗,开启了水电创业新征程。

新安江水电站1957年4月,是建国后中国自行设计、自制设备、自主建设的第一座大型水力发电站。其位于杭州建德市新安江镇以西6公里的桐官峡谷中。被人们誉为“长江三峡的试验田”,是社会主义制度集中力量办大事的范例,是中国水利电力事业史上的一座丰碑、中国人民勤劳智慧的杰作。

中国水电的过去与将来

改革开放后,中国水电开发引入了业主制、招投标制、监理制等市场化机制,水电建设步伐明显加快。80年代,广蓄、岩滩、漫湾、隔河岩、水口等“五朵金花”相继建成;90年代,五强溪、李家峡、天荒坪抽水蓄能电站开工建设;截至2000年底,随着万家寨、二滩、小浪底、天生桥、大朝山等一大批水电站相继建成投产,中国水电装机容量达7,700万千瓦,超过加拿大成为世界第二。

进入21世纪,中国水电技术也全面加速发展并赶超世界先进水平,在水电工程建设方面屡创世界纪录:2008年全面投产的水布垭水电站拥有世界最高的混凝土面板堆石坝;2009年全面投产的龙滩水电站拥有世界最高的碾压混凝土坝;2010年全面投产的小湾水电站拥有当时世界最高的混凝土拱坝;2014年全面投产的糯扎渡水电站是目前亚洲第一、世界第三高的黏土心墙堆石坝。

随着电力体制改革的推进,我国水电行业装机规模实现了突飞猛进的发展。2004年,以公伯峡水电站1号机组投产为标志,中国水电装机容量突破1亿千瓦,超越美国成为世界第一;2010年,以小湾水电站4号机组为标志,中国水电装机容量突破2亿千瓦;2012年,三峡水电站最后一台机组投产,成为世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。此后,溪洛渡、向家坝、锦屏等一系列巨型水电站相继开工建设,中国在世界水电领域保持领先的地位。

近几年投产运行的主要大型电厂有广西龙滩,云南小湾,四川锦屏一级、二级,瀑布沟,青海公伯峡,贵州构皮滩,湖北长江三峡(2008年提前一年全部投产发电)等等。

中国水电的过去与将来

我国大型混流机组代表

长江三峡水利枢纽位于西陵峡中段,下距宜昌约40KM。电站厂房左岸装14台、右岸装12台单机容量700MW的混流式水轮发电机组,总装机18200MW。年发电量847亿KW.H,是世界第一大水电厂,另外还有地下厂房装机9台。船闸为双线平行布置的五级连续船闸,为万吨级船闸,年单向通航能力为5000万吨。水头落差61-113M,是最大水头变化电站。

中国水电的过去与将来

近几年正在开发建设的有溪洛渡(1260万KW),拉西瓦(420万KW),向家坝(单机75万KW),在建的有乌东德(80万KW),白鹤滩等大型电厂(单机将达到100万KW)。

溪洛渡水电站位于金沙江下游河段,距宜宾市184KM,总装机容量为12600MW,仅次于长江三峡,和伊泰普水电站(巴西和巴拉圭合建)并列世界第二,年发电量571亿KW.H。

向家坝水电厂是金沙江开发最末一级,装机6000MW,但单机容量为75OMW,是目前我国投运单机最大的电厂。

抽水蓄能电厂做为调峰调频电厂,具有启动快速,功率大等特点,特别是做为核电厂的配套,前景也非常广阔,目前大的抽水蓄能有广蓄、惠蓄、清蓄、仙居等电站,以后迅速发展的风电、太阳能电厂也需要抽水蓄能电厂来配套调节。

中国水电的过去与将来

水力机组型式

(1)冲击式(特高水头,小流量)

冲击式水轮机仅利用了水流的动能.借助特殊的导水装置把高压水流变为高速的自由射流,通过射流与转轮的相互作用,将水流能量传递给转轮.转轮和导水装置都安装在下游水位以上,转轮在空气中旋转,水流沿转轮斗叶流动过程中,水流具有与大气接触的自由表面,水流压力一般等于大气压,从转轮进口到出口水流压力不发生变化,只是转轮出口流速减小了.转轮不是整周进水,因此过流量较小。

(2)轴流式(中等水头,如葛洲坝电厂)

水流由轴流式水轮机的轴向流入转轮而又轴向流出,叶片轴线垂直于水轮机的主轴轴线安装在转轮体上。

叶片与转轮体的结合分为:定浆式,即叶片角度不能调节;转浆式,即叶片角度可随水头、负荷的改变而自动改变叶片安装角,它与导水机构协联工作,使水轮机始终保持在最优工况下运行。调浆式则介于两者之间,它可根据水头及负荷的变化,停机调浆,而成定浆式运行。其引水室一般为混凝土蜗壳或金属蜗壳,小型轴流式水轮机还可用明槽式和有压明槽式引水室,其结构简单,成本低廉。

(3)反击式(混流式、轴流式、贯流式、泵式)

混流式(高水头,大流量,如三峡,溪洛渡等主要电厂)

介于冲击式和轴流式之间的一种中高水头水力发电机。同时兼顾了高水头大压力,和低水头大流量的特点,适用于功率稍大,水头属于中-高之间。

混流式水轮发电机组结构紧凑,运行可靠,效率高,能适应很宽的水头范围,是目前应用最广泛

(4)贯流式(低水头,大流量,如白石窑、飞来峡)

按其结构型式可分为灯泡式、轴伸式、竖井式和全贯流式等。

电站从进水到出水方向基本上是轴向贯流。如灯泡贯流式水电站的进水管和出水管都不拐弯,形状简单,过流通道的水力损失减少,施工方便。

贯流式水轮机具有较高的过流能力和大的比转速,所以在水头和功率相同的条件下,贯流式水轮机直径要比转浆式小10%左右。

贯流式水轮机适合作可逆式水泵水轮机运行,由于进水流道没有急转弯,使水泵工况和水轮机工况均能获得较好的水力性能。

中国水电的过去与将来

制约水电发展的因素

(1)体制因素

水、火电之争,火电仍占主导地位,水火比例不协调。

(2)东西部差异

分布极不均衡,我国15个水电基地大部分集中在西部地区,金沙江总装机规模可达58580MW,长江上游33197MW;东部开发已所剩无几,但西部开发还不到10%。

(3)技术方面

设计,制造水平(随着三峡机组的设计,制造成功,我国设计制造水平迈上一个新的台阶),电力输出瓶颈;

(4)投资效益方面

近期效益与远期效益

中国水电的过去与将来

中国水电的过去与将来

目前国家在大力倡导循环经济和低碳经济,国际上通过《京都议定书》对各国CO2等排放有严格的限制。水电开发是最大的环保工程,如三峡水电站建成后,年发电量847亿KWH,每年可节省标准煤5000万吨,减少SO2排放100万吨,CO2一亿吨。国家鼓励和支持水能资源的有序开发,到2020年,我国的水电装机远远不是以前估计的2亿KW,将达到3亿KW。因此水电今后的开发前景仍非常可观。

我国以付出环境代价换取火电建设,全国已有1/3的国土被酸雨覆盖,(有报载,广东省只有河源不下酸雨)。可以看出,今后能源建设的重点不再是火电,而是清洁环保型的水电及其它新能源。

通过近三十年的大力开发水电,目前我国的水电建设已具备国产化能力,无论从设计、设备制造、施工、运行管理,我国都已进入世界先进行列。

《水电发展“十三五”规划》在指导思想中如此强调:“把发展水电作为能源供给侧结构性改革、确保能源安全、促进贫困地区发展和生态文明建设的重要战略举措。”相关资料显示,在我国的水电建设中,更加注重统筹考虑和正确处理生态环境保护、移民安置、地方经济发展等多方面关系,努力使流域沿线的人民群众都能因为水电建设而享受到改革发展带来的成果。

而在水电与其他清洁能源多能互补方面,水电协同多种新能源互补互济,是未来清洁能源的发展方向。水电具有良好的年、季、日调节能力,可通过与风、光等多种新能源跨时空协同开发,实现大范围互补互济,提高清洁能源发电利用效率。

21世纪水电建设在中国,世界水电技术进步靠中国。


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