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水能资源

2020-04-09 21:01

以位能、压能和动能等形式存在于水体中的能量资源,又称水力资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋热能资源;狭义的水能资源指河流水能资源。在自然状态下,水能资源的能量消耗于克服水流阻力,冲刷河床、海岸,运送泥沙与漂浮物等。采取一定的工程技术措施后,可将水能转变为机械能或电能,为人类服务。

水能资源的估算方法可分为3个层次:

(1)理论水能资源。对于河流水能资源采用河流分段的平均流量(或中水年、枯水年流量)和分段水位落差,逐段计算其能量后,累计的数字即为该河流的理论水能资源。由于统计范围不同,分段长短不同,以及水文、地形资料的准确程度不同,估算成果也常有出入。对于潮汐资源,按河口、海湾可能围堤形成水库库容,当地的平均潮差,计算潮汐理论水能资源。

(2)技术可开发的水能资源。根据河流水能开发规划和潮汐电站开发规划,初步拟定装机容量和年发电量统计得出技术可开发的水能资源。河流和海湾由于工程技术条件或其他自然、社会条件的限制,理论水能资源不可能全部被利用。因此,技术上可开发的水能资源要比理论水能资源小。

(3)经济上可能利用的水能资源。在技术可开发水能资源的基础上,根据造价、淹没损失、输电距离等条件,挑选技术上可行、经济上合理的水电站进行统计,得出经济上可能利用的水能资源。

由于技术水平的不断提高,经济条件的不断变化,环境保护要求的提高,技术上可开发的水能资源和经济上可能利用的水能资源,也随之而变化。在估算水能资源数字时,一般都在某种程度上同时考虑了技术和经济两个因素。世界各国一般采用“可能开发的水能资源”来综合考虑技术上和经济上可能开发的水能资源。

水能利用的基本措施是集中水头、调节径流、安装水力机械或水力发电装置,把水能转变成机械能或电能,供生产和生活使用。

(1)水力机械能利用。把水能转变为机械能加以利用。世界上水力利用已有二三千年的历史,如利用水能转变为机械能作动力鼓风的水排;利用水能舂米、磨面的水碓、水磨和潮汐磨;利用水能推动筒车、水车进行灌溉和排涝等。20世纪40年代,发明了水锤泵和水轮泵,用近代机械将水能转变为机械能用于提水或带动工作机械。

(2)水力电能利用。在河流或沿海的适当地点建设水力发电站、潮汐电站或波浪能电站,将水能转变为机械能,并将机械能转变为电能。20世纪以来水力发电已大大超过水力的直接利用,成为水力利用的主要形式。水电是可再生能源,也是清洁能源,水电站的寿命长,运行人员少,日常维修和大修费用省,而且调节灵活,启停快捷,是电力系统理想的调峰、调频、调相和事故备用电源,与其他电力生产比较有很大的优越性。随着水工、施工和机械制造技术的进步,水力发电的规模越来越大,经济效益也越来越好,已与火电和核电并列为重要的发电能源。

建设水力发电站,特别是建设有调节水库的水电站,往往同时具有防洪、灌溉、供水、航运、水产养殖、旅游等综合利用效益,可以提高其经济效益和社会效益。制约水能资源开发主要是技术、经济因素,移民和淹没耕地、森林、矿藏、文物、古迹等也是值得慎重考虑的重要方面。

关于中国和世界水能资源及其开发利用状况,参见河流水能资源和海洋水能资源。

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