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水能

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水能(Hydroenergy)

目錄

什么是水能[1]

  水能是指水體的動(dòng)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(dòng)能。

  早在一千九百多年前,我們的祖先就制造了木制的水輪,利用流水沖擊水輪轉動(dòng)帶動(dòng)水磨來(lái)碾谷子、磨面.流水的動(dòng)能通過(guò)帶動(dòng)水輪轉化為水輪的動(dòng)能.由于物體的動(dòng)能大小取決于物體的質(zhì)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(lèi)社會(huì )進(jìn)入19世紀,人們掌握了電的知識,能利用水輪機帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電,再把電輸送到工廠(chǎng)中去,這樣,工廠(chǎng)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筑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(shí)轉化成的動(dòng)能也越大.水通過(guò)進(jìn)水閘門(mén)和導管流下來(lái)帶動(dòng)水輪機工作,從而帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)電.現代大型水電站的攔河壩的高度超過(guò)了300m。

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

水能的優(yōu)缺點(diǎn)

水能的優(yōu)點(diǎn)

  水能其優(yōu)點(diǎn)是成本低、可連續再生、無(wú)污染。首先水能是可以再生的能源,能年復一年地循環(huán)使用,而煤炭、石油、天然氣都是消耗性的能源,逐年開(kāi)采,剩余的越來(lái)越少,甚至完全枯竭。其次水能用的是不花錢(qián)的燃料,發(fā)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(méi)有污染,是一種干凈的能源。再次就是水電站一般都有防洪啟溉、航運、養殖、美化環(huán)境、旅游綜合經(jīng)濟效益,水電投資跟火電投資差不多,施工工期也并不長(cháng),屬于短期近利工程。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(yíng)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(dòng)。

水能的缺點(diǎn)

  不利方面有:水能分布受水文、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(tài)破壞:大壩以下水流侵蝕加劇,河流的變化及對動(dòng)植物的影響等。不過(guò),這些負面影響是可預見(jiàn)并減小的。如水庫效應。需筑壩移民等,基礎建設投資大,搬遷任務(wù)重。降水季節變化大的地區,少雨季節發(fā)電量少甚至停發(fā)電。

我國水能資源及特點(diǎn)[3]

我國水能資源

  我國不論是水能資源蘊藏量,還是可能開(kāi)發(fā)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(shù)可開(kāi)發(fā)量是4.93×108kW,經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)量是3.95×108kW。據統計,中國水能資源可能開(kāi)發(fā)率(即可能開(kāi)發(fā)的水能資源的年發(fā)電量與水能資源蘊藏量的年發(fā)電量之比)為32%,可能開(kāi)發(fā)的水能資源裝機容量為3.78×108kw,年發(fā)電量為1.92×10”kW·h。

我國水能資源的特點(diǎn)

  (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)資源分布不均勻。水能資源主要分布在西南、西北等地區,約占總水能資源量的80%,經(jīng)濟發(fā)達的東部沿海地區只占6%。如長(cháng)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干流水能資源豐富,總裝機容量約占全國經(jīng)濟可開(kāi)發(fā)量的60%,具有集中開(kāi)發(fā)和規模外送的良好條件。

  (3)江河水量變化大。年內由于雨季集中,江河會(huì )出現季節性枯、豐水現象;年際降水量變化也較大,長(cháng)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(kāi)發(fā)率較低。約為32%,與發(fā)達國家有較大差距,例如,美國在1986年時(shí)已開(kāi)發(fā)43.3%,加拿大在1997年時(shí)已開(kāi)發(fā)42.9%,日本在1986年時(shí)已開(kāi)發(fā)95.0%,法國在1986年時(shí)已開(kāi)發(fā)92.1%,意大利在1986年時(shí)已開(kāi)發(fā)93.0%,西班牙在1997年時(shí)已開(kāi)發(fā)61.6%。

中國水能的發(fā)展現狀[3]

  水能發(fā)展現狀水力發(fā)電是最成熟的可再生能源發(fā)電技術(shù),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(jīng)濟發(fā)達國家水能資源已基本開(kāi)發(fā)完畢,水電建設主要集中在發(fā)展中國家。我國十分重視水能資源的開(kāi)發(fā),近年來(lái)水能開(kāi)發(fā)有以下特點(diǎn):

  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(fā)電量來(lái)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(fā)電量為3.952×10¨kW·h;然而水力發(fā)電量比例從1983年的32%開(kāi)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(fā)電量較為集中。主要分布在西南、中南和華中地區,其中,四川、重慶、湖北和湖南占總發(fā)電量的34%;福建、云南、貴州等地區的水電發(fā)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(jīng)發(fā)展成為我國最大、發(fā)展最快的新能源利用領(lǐng)域。我國小型水電站的理論資源是1.8×108kW,技術(shù)可開(kāi)發(fā)資源量是7.5×107kW,其中單站裝機容量為0.1~50MW的技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約為1.28×108kW,年發(fā)電量約為4.5×1011kW·h。遍及全國30個(gè)省(區、市),1600多個(gè)縣(市),其中四川、西藏、云南、新疆是小水電資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)重點(diǎn)省份。

  4、小水電發(fā)展迅速,其發(fā)電量占全國水電發(fā)電量的1/3。截至2004年年底,全國30個(gè)省(區、市),共建成了4.2萬(wàn)多座小水電站,裝機容量達3.87×lo4MW,年發(fā)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(fā)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(fā)電量為1.38×1011kW·h。全國已建成653個(gè)農村水電初級電氣化縣,并正在建設400個(gè)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(yáng)市社會(huì )科學(xué)界聯(lián)合會(huì )編著(zhù).貴陽(yáng)市發(fā)展低碳經(jīng)濟干部讀本.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(huán)境概論.中國水利水電出版社,2011.01.

  

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