水力发电

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水力发电

  “君不见,黄河之水天上来,奔流到海不复回。”水从高处往低处流,流动的水包含着能量,急湍的大河包含着巨大的能量,因此,水能是人类利用很早的一种能源。

  早在3000年前,我们祖先创造了靠水的力量转动的各种机械装置,如碾米、舂米的水碾,用来磨粉的水磨,车水灌溉农田的水车,用来纺纱的水轮等等。

  水力发电通常要有两个条件:一是水源必须维持一定的落差;二是水源必须具有相当的流量。为此,人们在江河干流上建造拦河坝,筑蓄水库,迫使上游水位抬高,水坝前后的水位落差增大。高高在上的水库里的水,通过输水管引导,以很大流速冲击到水轮机上,使水轮机旋转带动发电机发电,产生电能。

  水力发电比火力发电经济。因为水力发电的原料——水是免费的,所以,水电成本只有火电的四分之一。水力发电不污染环境,还可以解决防洪、灌溉、航运等各种水利问题。

  地球上成千上万条奔流不息的江河为人类提供了极其丰富的水能资源。这是一种流动的再生能源,可以不断地供应,反复使用。尽管人类制造水车来带动机械碾谷、磨面至少有2000年的历史了,但是,水能的大规模开发和利用只不过是近100多年来的事。1882年,世界上出现了第一台水轮发电机以后,随着远距离输电技术的不断提高,水力发电便迅速发展起来,水能成为仅次于石油、天然气和煤炭的主要能源。

  构成水力资源的最基本的条件是水流和落差。就自然条件来说,这主要取决于降水量和地形。只要有较好的精确的地形图和有关河流的流量等资料,就可以相当准确地估算出水能资源的理论蕴藏量。但由于受到技术和经济上的种种条件限制,这样算出的理论蕴藏量大部分无法利用。

  地球上的水能资源蕴藏量相当丰富。理论上估计,年发电量为44亿亿度,相当于装机容量51亿千瓦,足够目前人类1年所需全部能量的70%~80%。但技术上和经济上可开发的水能资源,每年可发电仅10万亿度,也可以满足当前世界能源总需要量的1/7。可惜,实际上,人类现在所消费的能源只有2%左右来自水电。可喜的是,人们已经充分认识到了水电的优越性及其重要意义,正在加紧开发这种能源。例如,1991年5月6日,世界上最大的一座水电站在南美州正式运行。它耗资183亿美元,建在巴西和巴拉圭交界处的巴拉那河上。坝长7.7千米,高196米,共有18台发电机组,功率为1260万千瓦,占巴西总发电量的38%,给这两个国家带来了很大的经济效益。

  我国地域辽阔,水力资源得天独厚,许多地区雨量充沛,河流众多,而且山区多,地形高差大,水能资源相当丰富,理论蕴藏量为6.8亿千瓦,年发电量为5.9万亿度;可开发的水能资源为3.8亿千瓦,年发电量为1.9万亿度,其中,近期可开发的为1.03亿千瓦,年发电量4300亿度,居世界首位。

  至1983年,我国已建成了大型水电站100多座,还有9万多座小型水电站遍及1500多个县。这时的水力发电装机容量已占总装机容量的27.6%,发电量占全国总发电量的16.8%。然而,这些发电量还只占可能开发水力资源的2.5%。到1986年,我国水电装机容量达到2754万千瓦,已跃居世界第6位,年发电量为945亿度,可占到可开发水能资源的5%。由此可见,我国开发水能资源的潜力依然很大。所以,自80年代以来,我国继续大力发展水力发电。在黄河上游,除了继续巩固和提高装机容量已达120万千瓦的刘家峡水电站外,又在龙羊峡建立了装机容量为150万千瓦的大型水电站。在长江三峡的出口还兴建了我国最大的水电站—葛洲坝水电站,装机容量为271.5万千瓦。它是长江三峡水利枢纽工程的重要组成部分。长江三峡是世界著名的大峡谷,可开发的水资源占全国53%,是天下无双的水力资源“富矿”。在这里筑坝拦洪,兼收防洪、发电、航运之利,以综合治理开发长江,这是中国几代志士仁人的梦想。1992年4月3日,全国七届人民代表大会通过了经过近一个世纪的风雨历程的三峡工程,从此三峡工程开始走出梦境。三峡工程的坝址是在三斗坪,大坝全长1983米,共装26台机组,总装机容量为1768万千瓦,年发电量840亿千瓦时,为目前全国发电量的1/8,相当于3个年产1500万吨的矿区,相当于14座120万千瓦的火电站,输电范围1000千米。该工程计划15年,每年有4台机组投产,相当于每年有一座葛洲坝电站装机总容量投产。三峡工程是一项十分复杂的工程,在以后整个勘测设计和施工时间内会遇到许多困难,要付出很大的代价,但三峡工程建成后,长江可长治久安,可造福于子孙后代。

  水力发电还有一些最受欢迎的优点。例如,它是一种最干净、最安全的能源,它没有火力发电站那样的环境污染,也不存在核电站那样的潜在污染和危险,又不会产生任何难以处理的有害废料。同时,它还是最廉价的能源,水电的生产成本只有火电的1/3,而且其资金积累也比火电快1倍。因此,世界上许多发达的工业国都很注意尽早地开发水能资源,它们的实际开发量已达到可开发量的40%~95%。特别是1973年西方发生能源危机以来,水电的身价更是倍增。所以,水能已成为目前世界上唯一实际大规模应用的可再生能源。

  但是,任何事物都不是十全十美的,水力发电也还有一些缺点值得考虑和克服。譬如,一般来说,水电站的投资较大,建设周期较长;筑坝蓄水——建水库,会淹没大片地区,还会限制鱼群的回游,改变河流中淤泥的流动方式,使水库本身淤塞等等。我们相信,这些问题,随着科学技术的发展和社会的进步,将来一定能得到妥善的解决,水力发电技术会跃向更高的水平。