水能資源的開發(fā)與利用概述

水能資源的開發(fā)與利用摘要：中國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家。淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6%,僅次于巴西、俄羅斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，僅為世界平均水平的1/4、美國(guó)的1/5,是全球13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。A水資源現(xiàn)狀：水資源短缺、水污染嚴(yán)重、水土流失嚴(yán)重、水價(jià)嚴(yán)重偏低、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重A南方水多，北方水少。A西部水少，沿海水多。Aa引言：中國(guó)水資源總量雖然較多，但人均量并不豐富。水資源的特點(diǎn)是地區(qū)分布不均，水土資源組合不平衡；年內(nèi)分配集中，年際變化大；連豐連枯年份比較突出；河流的泥沙淤積嚴(yán)重。這些特點(diǎn)造成了中國(guó)容易發(fā)生水旱災(zāi)害，水的供需產(chǎn)生矛盾，這也決定了中國(guó)對(duì)水資源的開發(fā)利用、江河整治的任務(wù)十分艱巨。正文：隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和水利科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類對(duì)于水能資源開發(fā)利用的程度越來(lái)越高，調(diào)配水資源、利用水能、開發(fā)水利的強(qiáng)度越來(lái)越大。水能是一種可再生資源，是清潔能源，是指水體的動(dòng)能、勢(shì)能和壓力能等能量資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規(guī)能源，一次能源。水能資源最顯著的特點(diǎn)是可再生、無(wú)污染。開發(fā)水能對(duì)江河的綜合治理和綜合利用具有積極作用，對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，緩和由于消耗煤炭、石油資源所帶來(lái)的環(huán)境污染具有重要意義，因此世界各國(guó)都把開發(fā)水能放在能源發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先地位。從水能利用的角度看，水能利用是一項(xiàng)巨大的系統(tǒng)工程，是和水資源的綜合利用聯(lián)系在一起的。水資源的利用就是要充分合理地利用江河水域的地上和地下水源，以獲得最高的綜合效益。水能利用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其任務(wù)是根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要和水資源條件，在河流規(guī)劃和電力系統(tǒng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，擬訂出最優(yōu)的水心愿利用方案。而河流規(guī)劃的主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)河流自然條件、流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況的勘察、探測(cè)和分析研究，提出河流的水電開發(fā)方案。因此，我們也可看到水力發(fā)電在水能利用中的重要作用。水力發(fā)電是將水能直接轉(zhuǎn)換成電能。水力發(fā)電的基本原理就是利用水力（具有水頭）推動(dòng)水力機(jī)械（水輪機(jī)）轉(zhuǎn)動(dòng)，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如果在水輪機(jī)上接上另一種機(jī)械（發(fā)電機(jī)）隨著水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)便可發(fā)出電來(lái)，這時(shí)機(jī)械能又轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。水力發(fā)電在某種意義上講是水的勢(shì)能變成機(jī)械能，又變成電能的轉(zhuǎn)換過(guò)程。就我國(guó)具體情況而言，我國(guó)河流眾多，徑流豐沛、落差巨大，蘊(yùn)藏著非常豐富的水能資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)河流水能資源蘊(yùn)藏量6.76億kW，年發(fā)電量59200億kWh；可能開發(fā)水能資源的裝機(jī)容量3.78億kW，年發(fā)電量19200億kWh。不論是水能資源蘊(yùn)藏量，還是可能開發(fā)的水能資源，中國(guó)在世界各國(guó)中均居第一位。我國(guó)水能蘊(yùn)藏量居世界第一，可能開發(fā)量居世界首位，但以國(guó)土面積平均，每平方公里的可能開發(fā)容量，我國(guó)僅居世界第11位，瑞士居第一。以人口平均，我國(guó)的位次更低，挪威居世界第一。我國(guó)可開發(fā)的水能資源約占世界總量的15%，人均資源量只占世界平均值的70%左右。我國(guó)水能資源有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）資源豐富，但分布不均。中國(guó)水能資源西多東少，大部分集中于西部和中部。在全國(guó)可能開發(fā)水能資源中，東部的華東、東北、華北三大區(qū)共僅占6.8%，中南地區(qū)占15.5%，西北地區(qū)占9.9%，西南地區(qū)占67.8%，其中，除西藏，四川、云、貴三省占全國(guó)的50.7%。（2）大型電站比重大，且分布集中。各?。▍^(qū)）單站裝機(jī)10兆瓦以上的大型水電站有200多座，其裝機(jī)容量和年發(fā)電量占總數(shù)的80%左右，而且，70%以上的大型電站集中分布在西南四省。（3）我國(guó)水電在一次能源生產(chǎn)消費(fèi)中的比例較低，到2005年底按水電年發(fā)電量計(jì)算，我國(guó)尚不足總量的7%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的水平（加拿大大于25%，挪威50%，日本40%）。（4）中國(guó)氣候受季風(fēng)影響，降水和徑流在年內(nèi)分配不均，夏秋季4?5個(gè)月的徑流量占全年的60?70%，冬季徑流量很少，因而水電站的季節(jié)性電能較多。為了有效利用水能資源和較好地滿足用電要求，最好建水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流。中國(guó)地少人多，建水庫(kù)往往受淹沒損失的限制，而在深山峽谷河流中建水庫(kù)，雖可減少淹沒損失，但需建高壩，工程較艱巨。（5）中國(guó)大部分河流，特別是中下游，往往有防洪、灌溉、航運(yùn)、供水、水產(chǎn)、旅游等綜合利用要求。在水能開發(fā)時(shí)需要全部規(guī)劃，使整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到最大的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。中國(guó)河流眾多，水系龐大而復(fù)雜。從北到南主要有黑龍江水系、松花江水系、鴨綠江水系、遼河水系、海灤河水系、黃河水系、淮河水系、長(zhǎng)江水系、珠江水系、東南沿海及島嶼水系等；西南有瀾滄江、怒江、雅魯藏布江等國(guó)際河流水系；西北有額爾齊斯河、伊犁河水系，還有塔里木河及新疆、甘肅、內(nèi)蒙、青海等內(nèi)陸水系。由此可以看出，我國(guó)水能利用的潛力很大，在水能資源富集地區(qū)，已規(guī)劃建設(shè)若十個(gè)大水電基地。由于水電工程一般是綜合開發(fā)利用項(xiàng)目，除發(fā)電外，兼有防洪、灌溉、供水、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游等社會(huì)效益，因此優(yōu)先開發(fā)水能資源仍是我國(guó)，乃至世界能源政策的主要目標(biāo)。但從中國(guó)水能資源的特點(diǎn)出發(fā)，小水電成為中國(guó)發(fā)展水能的一個(gè)重要選擇。小水電是指容量為12?0.5MW的小水電站，容量小于0.5MW的水電站又稱農(nóng)村小水電，運(yùn)行壽命長(zhǎng)，堅(jiān)固耐用，價(jià)格穩(wěn)定，并且水資源是可再生的。對(duì)于用電規(guī)模較小的邊遠(yuǎn)地區(qū)來(lái)說(shuō)，所有這些優(yōu)點(diǎn)使水力電站成為最具有吸引力的選擇對(duì)象。中國(guó)有豐富的水力資源，可開發(fā)量達(dá)3.78億KW，其中小水電開發(fā)量0.75億KW。小水電資源分布也很廣泛，在全國(guó)2166個(gè)縣（市）中有1573個(gè)縣有可開發(fā)小水電資源，其中可開發(fā)量在10-30MW的縣有470個(gè)，30-100MW的縣有500個(gè)，超過(guò)100MW的縣有134個(gè)。鑒于中國(guó)小水電發(fā)展的成就，1986年中國(guó)在杭州建立了亞太小水電研究培訓(xùn)中心；1998年聯(lián)合國(guó)開發(fā)計(jì)劃署（UNDP）又正式把國(guó)際小水電中心設(shè)在中國(guó)。這表明中國(guó)的小水電已從中國(guó)走向世界。中國(guó)小水電取得了令人驕傲的成績(jī)，這一點(diǎn)勿庸置疑。但同時(shí)我國(guó)在大型水利工程建設(shè)方面也取得了舉世矚目的成績(jī)。最典型的例子就是三峽水利工程的實(shí)施。長(zhǎng)江流域因其豐富的水資源和水能資源、日益成為現(xiàn)代水利開發(fā)的重點(diǎn)。建國(guó)以來(lái)，一直在醞釀、最終付諸實(shí)施的三峽工程就是其中的典例。素有“四百里天然立體畫廊”之稱的長(zhǎng)江三峽位于長(zhǎng)江上游，西起四川奉節(jié)白帝城，東到湖北宜昌南津關(guān)，全長(zhǎng)192公里，由瞿塘峽、巫峽、西陵峽以及三座峽之間的香溪寬谷和大寧河寬谷所組成。1991年榮登“中國(guó)旅游勝地四十佳”榜首，1995年被評(píng)為“中國(guó)十大風(fēng)景名勝”之一。在此修建的三峽水利樞紐工程也以十個(gè)“世界之最”聞名于世：（1）三峽水庫(kù)總庫(kù)容393億立方米，防洪庫(kù)容221.5億立方米，水庫(kù)調(diào)洪可消減洪峰流量達(dá)每秒2.7-3.3萬(wàn)立方米，能有效控制長(zhǎng)江上游洪水，保護(hù)長(zhǎng)江中下游荊江地區(qū)1500萬(wàn)人口、2300萬(wàn)畝土地，是世界上防洪效益最為顯著的水利工程。（2）三峽水電站總裝機(jī)1820萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量846.8億千瓦時(shí)，是世界上最大的電站。（3）三峽大壩壩軸線全長(zhǎng)2309.47米，泄流壩段長(zhǎng)483米，水電站機(jī)組70萬(wàn)千瓦X26臺(tái)，雙線5級(jí)船閘+升船機(jī)，無(wú)論單項(xiàng)、總體都是世界上建筑規(guī)模最大的水利工程。（4）三峽工程主體建筑物土石方挖填量約1.34億立方米，混凝土澆筑量2794萬(wàn)立方米，鋼筋制安46.30萬(wàn)噸，金結(jié)制安25.65萬(wàn)噸，是世界上工程量最大的水利工程。（5）三峽工程2000年混凝土澆筑量為548.17萬(wàn)立方米，月澆筑量最高達(dá)55萬(wàn)立方米，創(chuàng)造了混凝土澆筑的世界記錄，是世界上施工難度最大的水利工程。（6）三峽工程截流流量9010立方米/秒，施工導(dǎo)流最大洪峰流量79000立方米/秒，是施工期流量最大的水利工程。（7）三峽工程泄洪閘最大泄洪能力10.25萬(wàn)立方米/秒，是世界上泄洪能力最大的泄洪閘。（8）三峽工程的雙線五級(jí)、總水頭113米的船閘，是世界上級(jí)數(shù)最多、總水頭最高的內(nèi)河船閘。（9）三峽工程升船機(jī)的有效尺寸為120X18X3.5米，最大升程113米，船箱帶水重量達(dá)11800噸，過(guò)船噸位3000噸，是世界上規(guī)模最大、難度最高的升船機(jī)。（10）三峽工程水庫(kù)動(dòng)態(tài)移民最終可達(dá)113萬(wàn)，是世界上水庫(kù)移民最多、工作也最為艱巨的移民建設(shè)工程。綜合起來(lái)，三峽水利樞紐具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)、供水等巨大綜合利用效益。三峽工程地處我國(guó)腹地，與華北、華中、華南、華東、川東的電力負(fù)荷中心相距都在500公里至1000公里之間。三峽機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，將促進(jìn)西電東送和形成全國(guó)電力聯(lián)網(wǎng)。三峽電力將對(duì)我國(guó)電力格局產(chǎn)生積極影響。三峽電站全部投產(chǎn)后年發(fā)電量將達(dá)847億千瓦時(shí)，加上葛洲壩電站，總裝機(jī)容量超過(guò)2000萬(wàn)千瓦。其強(qiáng)大的動(dòng)力供應(yīng)可以緩解華中、華東、廣東及川渝電網(wǎng)電力供應(yīng)緊張局面，促進(jìn)當(dāng)?shù)貒?guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在枯水期，其強(qiáng)大的調(diào)峰能力也將為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。此外，三峽電站的建成投產(chǎn)，極大地促進(jìn)了全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的步伐。國(guó)家電網(wǎng)公司以三峽投產(chǎn)送電為契機(jī)，大力推進(jìn)i°西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)i土，實(shí)現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)在更大的范圍內(nèi)進(jìn)行電力資源的優(yōu)化配置。屆時(shí)，以三峽電站為核心，向東、西、南、北四個(gè)方向輻射，形成以北、中、南三大送電通道為主體、南北網(wǎng)間多點(diǎn)互聯(lián)、縱向通道聯(lián)系較為緊密的全國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)格局。這標(biāo)志著全國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程進(jìn)入一個(gè)新的階段。三峽工程發(fā)電可增加西電東送容量，擴(kuò)大電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域，促進(jìn)電力競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的形成。隨著三峽電站向華中、華東和廣東送電容量的增加，加大了全國(guó)西電東送的力度。到2010年，三峽送華中電力800萬(wàn)千瓦，將占華中電力負(fù)荷的7.3%；送廣東電力300萬(wàn)千瓦，將占廣東省電力負(fù)荷的5.5%。三峽電力送入后將直接參與當(dāng)?shù)貐^(qū)域電力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，擴(kuò)大了電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)區(qū)域，有利于全國(guó)電力競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的形成。三峽工程將為全中國(guó)人民造福。結(jié)束語(yǔ)： 發(fā)展是永恒的，在發(fā)展中我們經(jīng)歷磨難，面臨挑戰(zhàn)，也找尋著答案。在世界