2011可再生能源概論水電能源1

王麗萍教授、博導

9/14/20224:59PM可再生能源概論---我國水電的發(fā)展現(xiàn)狀和前景（一）1講授提綱一、我國水能資源概況二、我國的水電開發(fā)利用三、水電與電網(wǎng)運行四、我國水電發(fā)展前景五、我國部分典型流域水電開發(fā)2一.我國水能資源概況3本節(jié)內(nèi)容提綱我國能源資源與消費結(jié)構能源與環(huán)境問題水能資源的地位我國水能資源概況4我國能源資源結(jié)構我國能源資源的基本特點是富煤、貧油、少氣，水能資源總量排世界第一位。統(tǒng)計表明，我國煤炭資源總量為5.6萬億噸，其中已探明的儲量為1萬億噸，占世界總儲量的11％，剩余探明可采儲量約占世界的13%，排世界第三位，儲采比接近百年；煤層氣預測資源量為136.8萬億立方米,相當于450億噸標準煤,排世界第三位,是未來能源利用可以發(fā)展的方向；5我國石油的資源量為930億噸,最終可采石油儲量140億噸。占世界總儲量的3.08％，居世界第14位。

至2009年底累計探明石油可采儲量92.1億噸,占最終可采資源量的

49.3%,

歷年已累計采原油48.57億噸,

剩余經(jīng)濟可采石油儲量20.43億噸,

儲采比僅為16年。且從1985年以來,新增可采儲量均低于當年采出量,

后備石油資源嚴重不足。6我國天然氣的資源、總量為55.89萬億立方米,最終可采量10.5萬億立方米,占世界總儲量的1.2％。2010年累計探明天然氣地質(zhì)儲量達到8.7萬億立方米,到2006年底累計采出天然氣約3000億立方米,剩余可采儲量約4.79萬億立方米,

儲采比約為49年。

據(jù)2005年的最新資料，我國大陸水能資源的理論蘊藏量為6.994億kW，年發(fā)電量為6.0829萬億kW?h，水能資源的理論蘊藏量和可能開發(fā)的水能資源，均居世界各國第一位。7我國的風能資源很豐富，可開發(fā)的風能儲量約10億kW，其中陸地上可能開發(fā)的風能儲量約2.53億kW，主要分布在東北、西北和華北地區(qū)；海上可能開發(fā)利用的風能儲量約7.5億kW至2010年底，我國風電裝機達到4400萬kW，首次超過美國，躍居世界第一（但風能年電發(fā)電量仍然低于美國）。8“英國電力”預測我國煤炭的可采年限為80年,石油的可采年限為40年,天然氣的可采年限為50年。這個預測雖然不一定準確,但是我國化石能源資源難以保證本世紀我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的需求確是比較一致的看法。

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我國能源消費結(jié)構以煤為主，煤炭占能源消費構成的65%以上（石油占25%左右,水能占7%以上,天然氣占3左右%,核能占0.47%），清潔能源所占比例較低。隨著經(jīng)濟快速增長，能源消耗總量大幅度增長，煤炭、石油和天然氣這些常規(guī)能源的消耗量越來越大，石油的進口量逐年大增。如果能源生產(chǎn)和消費方式不變，未來的能源需求無論從資源、資金還是環(huán)境方面都無法承受。我國能源消費結(jié)構10能源環(huán)境問題突出以煤為主的一次能源消費結(jié)構造成了嚴重的環(huán)境污染。

酸雨率全國40%、廣東70%，

世界污染嚴重的20城市我國占16個；SO2排放量的90%，NOx排放量的60%都來自于燃煤；全國SO2排放總量超過環(huán)境承載能力的70%左右。生態(tài)破壞造成的經(jīng)濟損失已占GDP的8%。已嚴重威脅經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展！11能源安全問題凸現(xiàn)2010年我國大陸能源消費量達22.75億噸標準油，占世界能源消費量的20.3%，僅次于美國，居世界第二位（美國23.82

，第三位俄羅斯6.85

）。2010年，我國石油消費量約4.49億噸，其中凈進口2.39億噸，對外依存度超過55%。預測：2020年將達60—70%。2020年我國經(jīng)濟翻兩番，GDP突破1萬美元/人，面臨十分嚴重能源安全問題.事關國家戰(zhàn)略安全、經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展!12水能資源的地位我國常規(guī)能源資源以煤炭和水能為主，水能資源僅次于煤炭，居十分重要的地位。優(yōu)先發(fā)展水電，能夠有效減少對煤炭、石油、天然氣等資源的燃燒，不僅節(jié)約了寶貴的化石能源資源，還減少了環(huán)境污染。為了解決能源短缺、緩解礦物燃料產(chǎn)生的巨大環(huán)境問題，水電能源系統(tǒng)開發(fā)是目前建立可持續(xù)能源支持系統(tǒng)中最具開發(fā)規(guī)模的能源利用方式之一。13我國水能資源概況河流眾多，徑流豐沛，落差巨大，蘊藏著豐富的水能資源。水能資源蘊藏量6.994億kw，年發(fā)電量6.0829萬億kw.h。（至2011年8月我國發(fā)電裝機容量已經(jīng)接超過11億kw，2010年我國發(fā)電量是41413億kw.h)西南地區(qū)的水能資源蘊藏量占我國總蘊藏量的67.8％，云南、貴州、四川三省的水能資源蘊藏量占我國總蘊藏量的50.7％。1415河流落差巨大我國地勢西高東低（四級階梯），河流落差巨大是世界上陸地高差最大的國家（4000多米）河道陡峻，落差巨大，是我國河流的突出特點16我國水能資源總量雖然十分豐富，區(qū)域間的分布卻不均衡。從河流看,水能資源主要集中在長江、黃河中上游，雅魯藏布江中下游，珠江、瀾滄江、怒江和黑龍江上游，這些河段占全國大中型水電資源量的

90%。從區(qū)域看，云、川、藏水能資源占全國的

57%,

而經(jīng)濟較發(fā)達、人口集中的東部11省市,水能資源僅占

6%。

17水能資源18二.我國的水電開發(fā)利用19本節(jié)內(nèi)容提綱我國水電建設歷程常規(guī)水電開發(fā)現(xiàn)狀抽水蓄能建設現(xiàn)狀小水電開發(fā)現(xiàn)狀20我國的第一座水電站我國早在4000年前就開始興修水利，至春秋戰(zhàn)國，水利工程已有相當規(guī)模，建設水利也非常先進。但現(xiàn)代化的水電建設起步很晚。1910年，我國大陸的第一座水電站——石龍壩水電站（云南昆明附近螳螂川）建成，裝機472KW。21第一座自主建成的水電站1960年，浙江新安江水電站建成，是中國第一座自己勘測、設計、施工和自制設備的大型水電站。22到1949年底，全國水電裝機僅16.3萬kW，居世界第20位。新中國成立后，尤其是改革開放以來，水電事業(yè)有了突飛猛進的發(fā)展，到2005年底，我國水電裝機達到1.17億kW，居世界第1位，至2010年8月25日以位于云南省南澗縣的小灣水電站最后一臺機組投產(chǎn)發(fā)電為標志，全國水電裝機總?cè)萘恳淹黄?億kW大關，穩(wěn)居世界第1位。

23在建的大型水電站共182座，總裝機容量為9250萬kW，其中大型水電站35座，總裝機容量為7004萬kW，包括三峽、溪洛渡1260萬、龍灘420萬、小灣420萬、拉西瓦420萬、瀑布溝360萬、錦屏一級360萬、構皮灘300萬、水布埡184萬、彭水175萬、公伯峽150萬等特大型水電站。溪洛渡水電站效果圖龍灘水電站效果圖施工中的水布埡電站24抽水蓄能電站建設除了常規(guī)水電站以外，我國抽水蓄能電站的發(fā)展也很快。抽水蓄能電站主要建于水力資源較少地區(qū)，以適應電力系統(tǒng)調(diào)峰的需要。

至2009年8月，我國己建成20座，裝機總?cè)萘窟_1184.5萬kW的抽水蓄能電站，另有11座在建,在建總?cè)萘?308萬kW。已成為我國電力系統(tǒng)的重要組成部分。抽水蓄能電廠示意圖25抽水蓄能電站廣州抽水蓄能電站總裝機容易240萬kw，是我國第一座也是目前世界上最大的抽水蓄能電站。我國在西藏建設了世界上海拔最高的抽水蓄能電站--羊卓雍湖抽水蓄能電站，總裝機容量11．25萬kW。26抽水蓄能電站建設江蘇天荒坪抽水蓄能電站，總裝機容量為180萬kw，為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站。華北電網(wǎng)最大的抽水蓄能電廠十三陵抽水蓄能電站，裝機容量80萬kw。河北潘家口的混合式抽水蓄能電站，裝有1臺15萬kw常規(guī)水輪發(fā)電機組，還有3臺抽水蓄能機組，每臺9萬kw

天荒坪電站上庫天荒坪電站下庫27小水電建設我國小水電（裝機容量小于25000kw）資源十分豐富，可開發(fā)量8700萬千瓦，居世界第一位，分布在全國1600多個山區(qū)縣，主要集中在西部地區(qū)，約占全國的67%。西南部的廣西、重慶、四川、貴州、云南、西藏等6省(區(qū)、市)和湖北恩施州、湖南湘西州，是我國小水電資源最豐富的地區(qū)，擁有4474萬千瓦，占全國的51.4%28三.水電與電網(wǎng)運行29本節(jié)內(nèi)容提綱我國的電力工業(yè)水電機組的特點我國的電網(wǎng)分布水電在電網(wǎng)中的作用與效益30我國的電力工業(yè)

1882年我國第一臺發(fā)電機組在上海安裝發(fā)電,從此誕生了中國的電力工業(yè)。新中國成立前的近70年中,電力工業(yè)發(fā)展緩慢。新中國成立后,經(jīng)過50余年的努力,到2011年8月我國發(fā)電裝機容量已經(jīng)超過11億kw，2010年我國發(fā)電量是41413億kw.h,無論是裝機容量還是年發(fā)電量都已居世界第1位。

31我國電網(wǎng)分布32我國電網(wǎng)分布33電力負荷圖12腰荷區(qū)峰荷區(qū)基荷區(qū)電力負荷482420160時間h34水電機組的運行特點水電機組啟停靈活。水電機組易于開停機，開停機費用可以忽略不計，且不受機組啟停次數(shù)、最小停運時間以及最小持續(xù)運行時間等限制。水電機組有良好的調(diào)節(jié)性能。水電機組可調(diào)節(jié)容量范圍大，升降出力速度快，能有效地跟蹤負荷變化。35水電的優(yōu)點清潔、可再生的綠色能源運行成本低，價格低廉運行可靠性高，調(diào)節(jié)性能好，是良好的調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用電源除了發(fā)電外還同時可以具有防洪、供水、防凌等重要功能作用36水電的缺點建設投資巨大，還貸壓力沉重發(fā)電能力不確定。由于天然入庫水量隨機變化，水電廠(尤其是水庫調(diào)節(jié)性能差的水電廠)運行管理人員難以準確預計水電廠未來的發(fā)電能力水電管理復雜。除了發(fā)電外，還需重點考慮水的調(diào)度，如大壩防汛、城鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)灌溉、北方江河防凌災、水庫優(yōu)化調(diào)度、水庫沖沙及航道通航等綜合利用37水電在電網(wǎng)中的作用與效益靜態(tài)效益：作為常規(guī)能源，提供優(yōu)質(zhì)、可靠的電力。動態(tài)、可靠性效益：承擔電網(wǎng)必需的調(diào)峰、調(diào)頻、備用容量。綜合社會效益：水庫還具有防洪、灌溉、航運、防凌、旅游等功能。38四.我國水電發(fā)展前景39本節(jié)內(nèi)容提綱我國的水電發(fā)展空間我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略我國水電開發(fā)的總方針特殊水能資源--海洋能及其利用40我國的水電發(fā)展空間

世界上有24個國家依靠水電為其提供90%以上的能源，如巴西、挪威等國；有55個國家依靠水電為其提供50%以上的能源，包括加拿大、瑞士、瑞典等國。發(fā)達國家水電的平均開發(fā)度已在60%以上，其中美國水電資源已開發(fā)約82%，日本約84%，加拿大約65%，德國約73%，法國、挪威、瑞士也均在80%以上。我國的水電開發(fā)度僅為24%。41我國的能源發(fā)展戰(zhàn)略我國已經(jīng)明確制定“優(yōu)先發(fā)展水電”的能源發(fā)展戰(zhàn)略;按照能源規(guī)劃目標，到2020年我國水電裝機將超過3億千瓦，占全國總裝機的30%左右。這意味著在未來的10年，我國新增水電裝機將是歷史總和的兩倍左右，即平均每年需要新增裝機約1000萬千瓦;我國正在進入一個水電建設高速發(fā)展的黃金時期，水電能源開發(fā)具有極其廣闊的前景。42我國水電開發(fā)的總方針優(yōu)先主要開發(fā)調(diào)節(jié)性能好的水電站，并從全電力行業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展的角度綜合考慮和研究水電開發(fā)強度，避免出現(xiàn)浪費；大力開發(fā)西部水電,我國的水能資源主要分布在西部地區(qū)（四分之三以上），目前開發(fā)率僅為8％,通過“西電東送”戰(zhàn)略對我國東、西部地區(qū)自然資源和經(jīng)濟資源的差異進行互補重構;協(xié)調(diào)發(fā)展中、東部地區(qū)的抽水蓄能電站；加強水電“流域、梯級、滾動、綜合”開發(fā)的模式；更加注重環(huán)境問題和生態(tài)問題。43加快水電能源基地建設44加快水電能源基地建設45繼續(xù)重視小水電的開發(fā)

我國的小水電資源十分豐富。小水電除了無污染、可再生、成本低廉外，還具有資源分散，對生態(tài)環(huán)境負影響小，技術成熟，投資少，易于修建等諸多特點，因而適宜于農(nóng)村和山區(qū)，特別是我國廣大的農(nóng)村和山區(qū)。小水電開發(fā)對農(nóng)村現(xiàn)代化建設貢獻巨大加快了邊遠山區(qū)、少數(shù)民族地區(qū)和革命老區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。促進了生態(tài)環(huán)境建設和可持續(xù)發(fā)展。