水能

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水能(Hydroenergy)

目錄

什麼是水能[1]

  水能是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源,是一種可再生能源,是清潔能源。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,是常規能源一次能源

水能的利用[2]

  在地球上,海水朝夕漲落,江河日夜奔流.海水漲落和江河的奔流都具有大量的動能。

  早在一千九百多年前,我們的祖先就製造了木製的水輪,利用流水衝擊水輪轉動帶動水磨來碾穀子、磨面.流水的動能通過帶動水輪轉化為水輪的動能.由於物體的動能大小取決於物體的質量和速度,所以水輪應安裝在水的流量大、流速大的地方.人類社會進入19世紀,人們掌握了電的知識,能利用水輪機帶動發電機發電,再把電輸送到工廠中去,這樣,工廠就可以建造在遠離江河的更合適的地方.在河流上選擇合適的地方修築攔河壩提高上游水位,水位越高、水量越大,水具有的重力勢能也越大,當水流下時轉化成的動能也越大.水通過進水閘門和導管流下來帶動水輪機工作,從而帶動發電機發電.現代大型水電站的攔河壩的高度超過了300m。

  海水潮汐也具有巨大的能量.人們在潮汐發電方面的研究已經取得了成功,利用海水漲潮和退潮時海水的動能帶動水輪機工作。

水能的優缺點

水能的優點

  水能其優點是成本低、可連續再生、無污染。首先水能是可以再生的能源,能年復一年地迴圈使用,而煤炭石油天然氣都是消耗性的能源,逐年開采,剩餘的越來越少,甚至完全枯竭。其次水能用的是不花錢的燃料,發電成本低,積累多,投資回收快,大中型水電站一般3~5年就可收回全部投資,水能沒有污染,是一種乾凈的能源。再次就是水電站一般都有防洪啟溉、航運、養殖、美化環境、旅游綜合經濟效益,水電投資跟火電投資差不多,施工工期也並不長,屬於短期近利工程。還有就是水能需要的操作、管理人員少,一般不到火電的三分之一人員就足夠了。另外水能的運營成本低,效率高,可按需供電,控制洪水泛濫,提供灌溉用水,改善河流航動。

水能的缺點

  不利方面有:水能分佈受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。水容易受到污染,也容易被地形,氣候等多方面的因素所影響。生態破壞:大壩以下水流侵蝕加劇,河流的變化及對動植物的影響等。不過,這些負面影響是可預見並減小的。如水庫效應。需築壩移民等,基礎建設投資大,搬遷任務重。降水季節變化大的地區,少雨季節發電量少甚至停發電。

我國水能資源及特點[3]

我國水能資源

  我國不論是水能資源蘊藏量,還是可能開發的水能資源,中國在世界各國中均居第一位。最新普查結果顯示,我國水能資源理論蘊藏量的總規模是6.89×108kw,技術可開發量是4.93×108kW經濟可開發量是3.95×108kW。據統計,中國水能資源可能開發率(即可能開發的水能資源的年發電量與水能資源蘊藏量的年發電量之比)為32%,可能開發的水能資源裝機容量為3.78×108kw,年發電量為1.92×10”kW·h。

我國水能資源的特點

  (1)總量豐富,人均資源量不高。水能資源量居世界第一,人均資源量卻只占世界平均水平的2/3左右。

  (2)資源分佈不均勻。水能資源主要分佈在西南、西北等地區,約占總水能資源量的80%,經濟發達的東部沿海地區只占6%。如長江、金沙江、雅礱江、大渡河、烏江、紅水河、瀾滄江、黃河和怒江等大江大河的幹流水能資源豐富,總裝機容量約占全國經濟可開發量的60%,具有集中開發和規模外送的良好條件。

  (3)江河水量變化大。年內由於雨季集中,江河會出現季節性枯、豐水現象;年際降水量變化也較大,長江、珠江、松花江最大年際流量與最小年際流量之比可達2~3倍,淮河、海河則可高達15~20倍。

  (4)水能資源可開發率較低。約為32%,與發達國家有較大差距,例如,美國在1986年時已開發43.3%,加拿大在1997年時已開發42.9%,日本在1986年時已開發95.0%,法國在1986年時已開發92.1%,義大利在1986年時已開發93.0%,西班牙在1997年時已開發61.6%。

中國水能的發展現狀[3]

  水能發展現狀水力發電是最成熟的可再生能源發電技術,在世界各地得到廣泛應用。到2005年年底,全世界水電總裝機容量約為8.5×108kW。目前,經濟發達國家水能資源已基本開發完畢,水電建設主要集中在發展中國家。我國十分重視水能資源的開發,近年來水能開發有以下特點:

  1、水電裝機容量逐年上升,但占總裝機容量比例略有下降。從發電量來看,水電裝機容量逐年上升,截至2005年年末,我國水電裝機容量達1.17×108kW(包括約7.0×108kW抽水蓄能電站),年發電量為3.952×10¨kW·h;然而水力發電量比例從1983年的32%開始逐年減少,2002年底比例減少到14.9%,2003年和2004年比例又減少到14.8%和15.09%,2005年有所回升,至19.4%。同樣,水電占總裝機容量的比例也呈輕微下降趨勢,2003年水電裝機容量比例為24.0%,2004年水電裝機占23.79%,2005年下降至22.9%。

  2、水電裝機容量和發電量較為集中。主要分佈在西南、中南和華中地區,其中,四川、重慶、湖北和湖南占總發電量的34%;福建、雲南、貴州等地區的水電發電量占全國的25%;而山東、內蒙古、江蘇、河北等地區的水電之和不到全國的1%。

  3、小水電資源豐富。目前,小水電已經發展成為我國最大、發展最快的新能源利用領域。我國小型水電站的理論資源是1.8×108kW,技術可開發資源量是7.5×107kW,其中單站裝機容量為0.1~50MW的技術可開發量約為1.28×108kW,年發電量約為4.5×1011kW·h。遍及全國30個省(區、市),1600多個縣(市),其中四川、西藏、雲南、新疆是小水電資源技術可開發重點省份。

  4、小水電發展迅速,其發電量占全國水電發電量的1/3。截至2004年年底,全國30個省(區、市),共建成了4.2萬多座小水電站,裝機容量達3.87×lo4MW,年發電量達1.1046×10兒kW·h,分別占全國水電總裝機容量1.0524×105MW的36.7%,全國水電總發電量3.31×10”kW·h的33.4%。2005年農村水電新增裝機突破5300MW,年發電量為1.38×1011kW·h。全國已建成653個農村水電初級電氣化縣,並正在建設400個適應小康水平的以小水電為主的電氣化縣。

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參考文獻

  1. 貴陽市社會科學界聯合會編著.貴陽市發展低碳經濟幹部讀本.貴州人民出版社,2010.07.
  2. 薛金星主編.初中物理基礎知識手冊第8次修訂.北京教育出版社,2010.03.
  3. 3.0 3.1 盧平主編.能源與環境概論.中國水利水電出版社,2011.01.

  

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