水力發電
水力發電是運用水的势能和动能转换成电能來發電的方式，是目前人類社會應用最廣泛的可再生能源。以水力發電的工廠稱為水力发电厂，简称水电厂，又称水电站。
在2006年，全球水力發電廠的裝機容量逹七千七百七十億瓦 (777GWe)，向全球提供約二萬九千九百八十億度(2998TWh) 電力，相當於生產了全球20%的電力[1]。在可再生能源所供應的電力當中，水力發電佔有率逹88%[2]。
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[编辑] 原理
水的落差在重力作用下形成动能，从河流或水库等高位水源处向低位处引水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转，切割磁力线产生交流电。
而低位水通过吸收阳光進行水循环分布在地球各处，从而回复高位水源。
[编辑] 水電與其他發電方法之比較
水力發電在目前來說，是唯一技術已發展成熟、可以大规模开发的清洁可再生能源。此外，水電每度電的發電成本顯然較目前廣泛應用的火電、核電、太陽能、風能低[3]，各發達國家在面對溫室氣體過度排放的威脅時，都優先考慮發展水電。
在電力工業角度來說，水電是調節性最好的電源之一。由於只需一開閘門就立刻可以發電，水電通常在電網中扮演重要角色，以承擔調峰、調頻、事故備用等重要功能。而普通的燃煤的火電，就必須讓煤燃燒，產生足夠水蒸氣後，才可開始發電。在調節性能這一點上，能夠與水電比美的只有石油及天然氣發電。
相比之下，火力發電 (包括燃煤發電、石油及天然氣發電) 被指是過度排放溫室氣體二氧化碳的元凶，因此京都議定書对各个发达国家规定了指标，限制二氧化碳排放，在可預期將來，火電所佔發電比例會逐漸減少。至於太陽能及風能，由於存有發電成本過高，供電不穩定和技術未趨成熟等因素，因此到現在還未能满足大规模电网的需要。儘管太陽能和風能在未來前景遠大，但現時並未能取代火電和水電的地位，而且在發達國家中，太陽能及風能在清潔能源中所佔的比例不到百分之二十。
地熱能由於選址受限制，雖然被認為是可再生能源，但卻未能大規模應用。核能亦是可大規模應用的能源，有效減低温室氣體的排放，而且發電成本少於火電，但是核能的安全性一直受到質疑，2011年3月的日本福島核電廠事故，更令反核聲音進一步加大。
2002年在南非約翰內斯堡舉行的聯合國可持續發展委員會的高峰會議，根據該調查報告和非洲國家的強烈要求，通過激烈的辯論，會議最終明確表明大型水電站應該與小水電一樣，享有清潔的可再生能源的地位[4][5]。同時為了減少全球溫室氣體的排放，會議還制訂了計畫書、鼓勵國際合作、支持有關國家開發水利水電，實現可持續發展。
[编辑] 水电厂的種類
- 按集中落差的方式分类
- 堤坝式水电厂
- 引水式水电厂
- 混合式水电厂
- 潮汐水电厂
- 抽水蓄能电厂
- 按径流调节的程度分类
- 无调节水电厂
- 有调节水电厂
- 按照水源的性质，一般为常规水电站，即利用天然河流、湖泊等水源发电。
- 按水电站利用水头的大小，可分为高水头（70米以上）、中水头（ 15-70米）和低水头（低于15米）水电站。
- 按水电站装机容量的大小，可分为大型、中型和小型水电站。一般装机容量5,000kW以下的为小水电站，5,000至100,000kW为中型水电站，10万kW或以上为大型水电站，或巨型水电站。
[编辑] 有利方面
- 清潔：水能为可再生能源，基本无污染。
- 营运成本低，效率高；
- 可按需供电；
- 取之不尽、用之不竭、可再生
- 控制洪水泛滥
- 提供灌溉用水
- 改善河流航運
- 有关工程同时改善该地区的交通、电力供供应和经济，特別可以发展旅游业及水产养殖。
[编辑] 不利方面
- 生态破坏：大坝以下會造成淤泥堆積，河流的变化及对动植物的影响等。不过，这些负面影响是可预见并减小的。如水庫效應
- 需筑坝移民等，基础建设投资大
- 降水季节变化大的地区，少雨季节发电量少甚至停发电
- 下游肥沃的沖積土減少
[编辑] 世界各國使用水電的情況
據2004年統計，世界上大約有五分之一的電力供應是來自水力發電，有24個國家的水電比重超過90%，至少有三分之一的國家的電力供應以水電為主。有75個國家主要依靠水壩來控制洪水，全世界約有近40%的農田是依靠水壩提供灌溉。[6]
[编辑] 中國水力發電的情況
中國水能資源十分豐富，在總儲量居世界第一，而且人均佔有量與世界平均水準最接近，達到世界人均值的81%，[7]但是按照2008年中國初級能源消費結構的數據，中國的水電、風電和核能占能源消費總量的比重偏低，只有百分之八點九[8]。比較其他已發展國家來說，中國的水能利用率偏低是不爭的事實，因此中國的水力發電還有很大的發展空間。
根據中國在2004年的水能資源普查結果計算，如果將已知的（可開發）水能資源充分開發，以100年計算，中國的常規一次能源總量將能夠增30%以上，相應地煤炭在總能源中的比重則可下降至 51.4%，水能資源比重將上升到44.6%。如果要以200年計算，水能資源將大大超過其他任何能源資源，成為中國的第一大常規能源。[7]
以2004年曾引起激烈爭論的虎跳峽水電站作為例子，假若虎跳峽水電站一旦建成，就相等於建造一座三峽水電站。如果加上其自身的發電效益，其總發電量效益幾乎接近於兩個三峽水電站。相當於每年節省8000萬噸原煤，如果不選擇建設虎跳峽水電站，就相等每年流失掉8000萬噸原煤，以及同時增加8000萬噸原煤所製造出來的溫室氣體。[7]
[编辑] 各国的水电总发电量
| 國家 | 年發電量 | 總裝機容量 |
|---|---|---|
| 中国 | 401,300 GWh | 117,000 MW |
| 加拿大 | 341,312 GWh | 66,954 MW |
| 美国 | 319,484 GWh | 79,511 MW |
| 巴西 | 285,603 GWh | 57,517 MW |
| 俄罗斯 | 160,500 GWh | 44,000 MW |
| 挪威 | 121,824 GWh | 27,528 MW |
| 日本 | 84,500 GWh | 27,229 MW |
| 印度 | 82,237 GWh | 22,083 MW |
| 法国 | 77,500 GWh | 25,335 MW |
[编辑] 著名水电站
[编辑] 中國
- 三峡水电站：中國最大的水电站，以面積計算，在全球人工水庫中排第24位
- 葛洲坝水电站：位於長江中游，三峽大壩下游38公里
- 小浪底水电站：位於黃河中游，三門峽水電站下游130公里，現時小浪底水庫被稱為北方的「小千島湖」，景色優美。
- 新安江水庫：又稱千島湖，位於中國浙江省杭州市西南部的淳安縣和建德市境內。
- 丹江口水庫：位於湖北省丹江口市和河南省淅川縣之間，南水北調工程中線起點。
[编辑] 美國
[编辑] 巴西
[编辑] 其他国家
[编辑] 參考資料
- ^ Energy Information Administration international statistics database
- ^ Renewables Global Status Report 2006 Update, REN21, published 2007, accessed 2007-05-16; see Table 4, p. 20.
- ^ California levelized energy costs for different generation technologies in US dollars per megawatt hour (2007)
- ^ 水電具有明顯的低碳排放特性中國新能源網
- ^ 二十一世纪议程聯合國可持續發展 段落9.9
- ^ 揭穿世界性拆坝的谣言——走出拆坝的误区新語絲網站 作者：水博 (原名張博庭)(中國水力發電工程學會副秘書長) 2005年1月28日
- ^ 7.0 7.1 7.2 根據我國的國情，加速水電開發是最大的節能——從虎跳峽大壩建設看節能 新語絲網站 作者：水博 (原名張博庭) (中國水力發電工程學會副秘書長) 2005年7月30日
- ^ 中國能源消費對國際之影響2010年1月 P.36 「國際能源透視」 作者：呂嘉容 「資料來源：中國統計年鑑（2009)」 「表1 中國初級能源消費結構比」
[编辑] 參見
