为什么中国三峡大坝年发电量还不如第二名高呢?

三峡大坝总工期18年,总投资超过了2000亿元,库区最终的移民数量达到140万人,可每年的发电量比不上全球第二大水利设施,难道三峡大坝真如人们想象中的那么不堪么?

三峡水电站,是我国有史以来建造最大的工程项目,从它开工的那天起,争议一直伴随左右。例如环境问题、移民问题、投资回报问题等等。就算是现在,仍然有很多人认为,建设三峡水电站完全没有必要。

甚至还有人提出疑问,三峡水电站做为世界上最大的水利枢纽,每年的发电量还比不上世界第二的水利枢纽,可事实真的是这样么?

首先,我们先了解下世界第二大水利枢纽

很多人对“世界第一”非常熟悉,但对“世界第二”知之者甚少。说道世界第二大水利枢纽,就是位于巴西和巴拉圭交接的伊泰普水电站,在三峡水电站建成之前,伊泰普是世界上最大的水利枢纽。

从上世纪初开始,巴西经济增长强劲,对应而来的是电力供不应求。为了满足国内的用电需求,上世纪七十年代,巴西决定和巴拉圭合作,在巴拉那河建造当时世界上最大的水电站—伊泰普水电站。

伊泰普水电站于1975年正式开工建造,到1983年第一台发电机投入运行,再到1991年工程的全面竣工,整个建设周期长达16年,耗资180亿美元

水电站主坝高196米,长1500米。左接溢洪道,溢洪闸长483米,最大泄洪量为62200立方米/秒。水库控制流域面积82万平方公里,总库容290亿立方米,有效库容190亿立方米。

2001年,伊泰普水电站进行工程扩建,又增加了两台发电机组,最终的发电规模为20台70千瓦水轮发电机组,总装机容量达到了1400万千瓦

该水电站在发电量上已连续15年保持世界第一。2016年,伊泰普水电站创下了其最高发电量——1030亿度,其巨大的产能令人叹为观止。无论是总装机容量还是年发电量都创下了当时的世界之最。

伊泰普水电站不仅满足了巴拉圭的全部用电,而且还供应着巴西全国20%以上的用电量。2009年11月10日,强烈雷雨天气引发巴西电网故障,导致伊泰普水电站中止工作,结果半个巴西陷入漆黑,5000多万人受到影响。

这一方面反映出巴西电网脆弱的现实,另一方面也体现出了伊泰普水电站的重要地位。

三峡大坝的年发电量真的不如伊泰普水电站高么?

有人提出这样的疑问,其实是来源于下图中的一组数据。

从图中的数据我们可以看出,三峡水电站的年发电量为847亿千瓦时,伊泰普水电站的年发电量为900亿千瓦时。仅凭此项数据的话,三峡的发电量确实比不上伊泰普水电站。

事实真的如此么?

实际上,这张图片的数据是几年前的老数据了。三峡水电站初期的规划是26台70万千瓦的发电机组,总装机容量1820万千瓦时,年发电量847亿千瓦时。后来在右岸大坝白石尖山体内增加了6台70万千瓦的水轮发电机,再加上三峡电站自身的两条5万千瓦的电源电站,总装机容量达到了2240万千瓦时

加装数台发电机组的三峡大坝,2014年全年发电量达988亿千瓦时,创单座水电站年发电量新的世界最高纪录,首次超越伊泰普并成为世界上年度发电量最高的水电站

2020年,三峡水电站的年发电量达到了1031亿千瓦时,打破了2016年伊泰普水电站以1030亿千瓦时创造的世界纪录。

两座水电站的总装机容量相差巨大,为何年发电量相差不大呢?

三峡水电站的装机总容量是2240万千瓦时,伊泰普水电站装机总容量为1400万千瓦时,两者的差距这么明显,但年发电量相差始终不是很大。

伊泰普水电站建在世界第五大河—巴拉那河上。巴拉那河全长5290公里,总流域面积280万平方公里,平均年径流量7250亿立方米,水量充沛、落差也较大

最主要的是,巴拉那河所处的气候属于热带季风气候,几乎全年降雨,每年大量的雨水补充到巴拉那河之上,一年四季高水位运行,水库具有年调节性,因而能基本持续保持高水头、高功率满发电。

反观三峡大坝,地理位置上属于温带季风气候,虽然南方的降雨量同样充沛,但和巴拉那河相比还是差了不少,一年中有明显的枯水期和泄洪期,真正做到全力发电的只有降雨充沛的那几个月。

除此之外,三峡大坝是个以防洪为主,兼顾发电、航运、供水、生态等多方面的综合性水利工程,为保防洪,三峡大坝有三分之二的时间是低水位发电,甚至在汛前和汛初将近四个月的时间,是超低水位发电。为了保证航运和中下游的供水,还要在枯水期加大下泄流量,导致发电能力损失巨大。

而伊泰普只是一个纯水力发电站,没有防洪、航运、供水、生态上影响发电的因素。

说在最后

有人问,三峡工程投资那么多,到底值不值?要我说,值。

一个三峡水电站相当于3个内蒙古托克托火电厂(世界第一大燃煤电厂),每年的发电量能省下来的煤炭数以亿吨。不但减小了对环境的污染,成本方面也节省很多。

三峡工程从1993年开工,到2003年首批机组发电的这11年时间里,工程不产生任何回报,但水电机组一旦投产之后,养护成本、原材料成本、运行维护费用等都要优于其它发电形式。




三峡大坝:投入超2000亿,移民124.55万,发电量不如第二名大?

从目前的情况来看,全世界最大的水电站依然是三峡大坝,这个从提出设想到完成建设历时超过100年的水利水电工程,在一开始也存在不少争议,比如:

投入太大,涉及到124.55万人移民,仅仅是修建的时候成本就超过2000亿,收回本都要很长时间;

大坝截流以后,直接封堵了鱼类洄游的通道,三峡库区曾经的四大家鱼产卵场可能都会不复存在;

另外,在项目建设的过程中,以及完成建设后正常运行的时候,难免会产生不少生活垃圾、污水、废水、危险固体废弃物和一些坝前漂浮物,而粉尘和噪音更是不在话下,这些问题不能妥善处理,各种废弃物又不能得到有效管理,便很可能对周围的生态环境、乃至长江下游的城市带来不好的影响,正如2013年的时候,上游城市的一些垃圾就直接顺着江水往下漂流,然后出动了2700多只清漂船。

而全世界排名第二大的水电站,其实是由巴西和巴拉圭两国共建完成,名叫伊泰普水电站,1400万千瓦的总装机容量,可实现900亿度的年发电量水平,比如2008年的发电量就高达948.6亿度,多年来的平均发电量都在900亿kW·h的样子。当然,这个水电站的发电量和发电机组,同样也会平均分到两个国家。

尽管个别年份里,三峡大坝的发电量只有八百多亿千瓦时,但如果真的要论装机容量和累计发电量大小,伊泰普水电站还是排在三峡大坝之后,这不是自己夸自己,我们可以通过三峡电站历年的发电量来证明。

在2018年的时候,三峡水电站就在一年时间里突破1000亿千瓦时的发电量,创下了当时单座水电站年发电量的世界新纪录。而且,在2020年的时候,三峡大坝又再次被刷新了自己此前的记录,达到1118亿千瓦时的清洁电能产出实力,至于伊泰普水电站的最大发电量,则是在2008年创下的948.6亿度。

当然,伊泰普水电站的发电能力不如三峡大坝也不奇怪,这一点我们可以从多个方面来进行对比:

首先,从水电设备本身的硬件条件来说,三峡水电站安装70万千瓦水轮大电机的数量,就达到了32台之多,另有5万千瓦水轮发电机两台,这还不包括6台放置在地下厂房的6台水轮发电机组。

如果把三峡水电站的装机容量加起来,实际就达到了2250万千瓦,这个配备足以实现1000亿度的年度发电量,这也是为什么三峡电站会被称为全世界最大的水电站。而伊泰普水电站则只有1400万千瓦的总装机容量,一共配备了20台70万千瓦的发电机组,从总装机容量这个维度来说,少了好几百万千瓦。

其次,伊泰普水电站的修建地点在世界第五大河巴拉那河上,这条大河全长有5290米,涉及到280万平方公里的流域面积,多年平均年径流量在7250亿立方米的样子。在伊泰普水电站之上的部分,大概有82万平方公里的流域面积,年径流量可以占到整个流域的39%,也就是2860亿立方米。

而水资源总量达到黄河20倍的长江,这是我国水资源最丰富的河流,总量达到了9616亿立方米,全国河流径流量的近36%都在长江里。两个大坝在水位落差大小差不多的情况下,河流的径流量大自然具备更大的发电优势,而长江的水资源明显要比巴拉那河流丰富一些。

不过,这个时候可能会奇怪,既然三峡水电站配备的发电功能这么强大,自身又有更多的水资源可以利用,那为什么两个发电站的实际发电量却并没有很大的差距?

这一点,其实就要从两个水电站的定位来说了!伊泰普的功能单一,就是一个以发电为主的水电工程,只有1米的水库水位消落。

但三峡水电站不过是三峡大坝的一部分,比如汛期的时候,三峡大坝需要泄洪,这些因为泄洪而没有用来发电的径流量,实际是占据了不小的部分。因为,它身上还肩负了众多其它重要用途,比如防洪抗旱和航运效益。

具体来说:

每年南方进入汛期之后,三峡水库都会在防洪工作中发挥巨大作用,该水库运行的时候能够为防洪预留221.5亿立方米的库容,实现27000-33000立方米/秒的洪峰流量削弱能力,世界上没有任何一个水利工程可以做到这么厉害。

三峡大坝还具有改善航运的能力,直接影响了660公里的航运历程,让通航能力从以前的1000万吨,提升到了如今的5000万吨,航运更便捷可以给水上交通带来更大便利,同时也能带来可观的收益,说他是名副其实的枢纽工程也不为过。




为什么中国三峡大坝年发电量还不如第二名高呢?

我国的三峡大坝是世界上最大的水利工程,于2003年开始正式开始发电,总装机容量2250万KW,平均年发电量约847亿千瓦时。而在世界前20位的超级水电站中,位于第二位的是处于巴西和巴拉圭交界处的伊泰普电站,总装机容量为1400万KW,与三峡水电站相比差了一大截,不过它的发电量却达到900亿千瓦时每年,为何会出现这样的情况呢?


我们知道,水电站之所以能够发电,是通过水坝上下水位的落差,在水流下落的过程中,将水体的势能转化为动能,继而带动发电机运转,最终将动能转化为电能。因此,决定水电站发电量的多少,主要取决于水体的径流量、坝体上下水位落差以及发电时间。


从统计数据可以看出,从径流量上看,长江多年平均径流量为1万亿立方米,而长江三峡位于长江的中游,多年通过的江水径流量平均约为4500亿立方米。相比之下,伊泰普电站所在的巴拉那河多年平均径流量约为7000亿立方米,而通过伊泰普水电站的多年平均径流量仅为2800多亿立方米。因此,单纯地从通过的径流量上看,伊泰普水电站和三峡水电站也相差了一个档次。


从电站坝体上下的水位落差来看,三峡水电站的坝体高度185米,上下游水位的最大落差约为113米;而伊泰普电站的坝体高度为196米,上下游水位的最大落差在120米左右。可见,两个水电站的水位落差没有什么太大的差别。所以,如果综合水体径流量和坝体水位落差两个因素,长江三峡占有明显的优势。


但是,别忘了还有第三个影响因素,那就是发电时间。对于一个水电站来说,发电时间取决于径流量在每年内的季节性变化,如果所在河流的径流量的季节性变化非常大,那么在降雨非常集中的时期,水坝为了保障下游区域安全,在蓄水水位超出警戒线之后,会适时启动泄洪操作,而泄洪出去的水是不能够发电的,所以会影响整年的发电量。


我国长江流域所流经的区域,大部分处在亚热带季风气候区,受冬、夏季风交替控制的情况非常明显,主要表现为夏季炎热多雨、冬季寒冷少雨,而且雨热同期,每年的6、7、8三个月份的径流量,要占到年总径流量的70%左右,而12、1和2三个月份的径流量,仅占到年总径流量的10%左右。对于三峡电站来说,出库径流量最集中的时间为每年的5-10月,占全年总出库量的60-80%。当长江流域每年开启梅雨季节,到雨季结束的10月份,三峡电站是基本不进行蓄水操作的,大量集中的径流会通过泄洪直接排放掉,据不完全统计,每年三峡泄洪出去的水量,将达到2000多亿立方米,相当于近一半的径流没有用来发电


反观伊泰普电站,它于巴西和巴拉圭交界,所在的巴拉那河气候类型为亚热带湿润气候,年均降雨量在1300毫米左右,在东南信风的吹拂下,从大西洋过来的湿热气流常年被带到南美大陆腹地,因此巴拉那河的降雨季节性变化不大,只在上游的部分地区呈现出冬季降雨较少的状态,所以伊泰普电站在每年的任何时候,通过电站的径流量相对稳定,基本没有降雨特别集中、径流量增加非常迅速的时段,很少会遇到必须泄洪的时候,所以对径流的利用率非常高。


综上所述,虽然伊泰普电站所在的巴拉那河径流量远比不上长江,水位落差基本与三峡相当,但是巴拉那河的径流量季节性变化很小,几乎没有泄洪的压力,流经电站的径流基本上全部可以用来发电,所以发电量超过三峡大坝就非常正常了。所以,伊泰普电站与三峡大坝以防洪、发电、航运兼备的功能相比,更多地体现在发电上,从该电站所发出的电,可以供应巴拉圭全境,同时供应巴西30%的区域。




三峡大坝装机容量是2250万瓦,但年发电量只有847亿度,还不如第二名装机容量1400的伊泰普水电站,它的发电站900亿度,这是为什么呢?

水电站的发电能力与拦河坝的落差、河流的径流量有很大关系,而伊泰普水电站的落差与三峡水库并无特别大差别,差别就出现在河流的径流与水库的功能上,下面我们先看看伊泰普水电站是一种什么情况。如下图:

伊泰普水电站位于巴西与巴拉圭的交界上,水库下面不远处紧邻阿根廷,可以说是位于三国交界的地方。但水库的水域面积却在巴拉圭和巴西境内,两国以这座水库为界,左岸是巴西,右岸是巴拉圭。

伊泰普水电站建在的巴拉那河上,巴拉那河全长5290公里,总流域面积280万平方公里,平均年径流量7250亿立方米,这条河在南美洲仅次于亚马逊河,成为第二条大河,无论从长度、流量来说,这条河还不能与我们长江相比,还差一个大档次。但巴拉那河也有不同于长江的优势,就是径流季节变化小,这一点来看,这条河是不可多得的优势,这意味着每年洪水灾害小了很多,这是人类所求之不得的。

卫星图上显示伊泰普水电站,水库右岸有一个很大的溢洪道,这项设计在整个水电站点占有很大一部分,拉蓄洪水能力就很差了,该坝坝高196米,设计水头118.4米,最高水头124米时。伊泰普坝址以上的流域面积82万平方公里,平均年径流量为2860亿立方米,总库容为 290亿立方米。

而我们三峡水电站坝高185米,坝基海拔110米,控制流域面积100万平方千米,多年平均年径流量4510亿立方米,总库容为393亿立方米。

从上两组数据来看,两座水电站各有优势,三峡的水库落差要比伊泰普小一些,总库容、多年平均径流量要比伊泰普大很多,这意味着我们三峡的径流远远比伊泰普水电站丰富,可是河流径流丰富并不意味着发电量占优势,虽然说水多就能发电,但径流量的季节变化对发电影响还非常大。

长江属于季风区河流,降水主要集中在6月份的梅雨期,这一阶段占三峡水库径流量多少呢?我们可以用30天洪水量统计:

1998年宜昌水文站30天洪水量为1379亿立方米,1954年30天洪量为1386亿立方米,1870年(清同治九年)30天最大洪量1650亿立方米。为了防洪,这么多洪水量就要弃掉,是不能发出电来。有时梅雨期还要超长,会有更多的洪水被弃掉,每年从9月初华西秋雨来了长江三峡才开始蓄水,意味着长达近三个月的时间,长江三峡不敢拦截洪水,有近2000亿立方的径流只能白白流入大海。

伊泰普水电站上的巴拉那河流域降水情况如何呢?我们看下图:

伊泰普水电站上的巴拉那河段,从纬度来看,正处于南回归线以北地带,属于热带气候区,这里常年盛行东南方向的信风,虽然信风带也会移动,但一年变化幅度不会太大,这意味着常年盛行从南大西洋吹来的海风,会把大量的水汽带到巴拉那河流的上游,四季都会产生很多降水,降水量达到1200毫米。

伊泰普控制的流域相当于我国华南地区降水量,但又不同于华南,这里四季降水量差别不会太大,一年四季非常均匀,没有特别的干旱季,所以巴拉那河是一条非常稳定的河流,一年少有洪水期,这与长江季风区形成明显对比,为此伊泰普水电站有很少丢弃掉的洪水。所以伊泰普水电站尽管比长江三峡小,但发电量并不差多少,比长江还高一些。

2019年长江三峡发电量就超过伊泰普,实际上二座水电站发电量不分伯仲,只能说巴位那河比长江还小,但比长江三峡发电量还高一些,这是让人非常惊奇的事。

说说航运,巴拉那河上游,包括干流和格兰德河及巴拉那伊巴河都有许多瀑布,航运条件极差,只有瓜伊拉至米皮亚电站河段可通航,但仅限于吃水浅的小船。待巴拉那河上游各级通航船闸全部建成后,通航里程上至伊利亚索耳泰拉水库,下至巴拉那河中游航道。其中伊泰普4级船闸可克服水头120m,年通过能力3600万吨。

长江三峡5级船闸可通过万吨级船队,设计单向年通过能力5000万吨,三峡蓄水达到175米,万吨级轮船可以直接开到重庆,三峡水库没有建成时,三峡成了航运的“鬼门关”,急流,暗礁非常多,通航能力极差。三峡水库建成后,航运能力来看有了很大改善,意义非常重大。

总结一下,长江是一个大型水利枢纽,主要承担防洪任务,今年长江洪水大家都感受到了,没有三峡这颗“定海神针”,今年的洪水灾害可能非常严重。防洪之外才是发电,发电只是三峡水库一个功能,其次还有改善航道。而伊泰普主要功能是水力发电,用来解决两国能源不足的问题。所以两座水库职能差别太大了,担负的职责也不一样。




话说在三峡建成之前,全球最大的水电站是巴西与巴拉圭交界的巴拉那河上的伊泰普水电站。伊泰普水电站的装机容量是1400万千瓦,由20台70万千瓦的发电机组共同构成。曾经在2013年的时候,创造了当时的发电记录:986亿千瓦时

三峡建成后,伊泰普水电站只能排第二。三峡的装机容量为:2250万千瓦,由32台70万千瓦的水轮发电机组和2台5万千瓦的电源机组共同组成。

其中,32台水轮发电机组就被安装在大坝的后侧,,其中左岸14台、右岸12台、右岸地下6台。

从装机容量来看,三峡水电站比伊泰普水电站多了850万千瓦,那么三峡水电站的年发电量应该是要比伊泰普水电站的年发电量更大才是。

可是一直以来,在网上有一种说法认为,三峡水电站的年发电量不如伊泰普水电站,不仅如此,还有相应的数据作为佐证,这也引发了很多人的讨论。

那么问题来了,这个说法到底准确吗?为何装机容量更大,咋发电量却更少呢?

其实,这说法是有问题的,它只是在一段时间内是正确的。但是从2014年开始,这个说法就是错误的。那究竟是咋回事呢?

三峡大坝

三峡大坝是混凝土重力坝,位于位于中国湖北省宜昌市夷陵区三斗坪镇境内,距下游葛洲坝水利枢纽工程38公里,并和葛洲坝水电站形成梯级调度电站。关于在长江三峡建造大坝的设想,其实最早可以追溯到孙中山。1918年,他曾发表了开发三峡水电资源的论著。

1950年2月,长江水利委员会正式成立;1955年,正式开始全面开展关于长江流域的规划和三峡工程的相关勘测、科研、计划等工作。这一系列的工作持续到了1957年年底,就基本完成了;1970年12月26年,葛洲坝工程批准兴建,这是在为建设三峡工程作实战准备。

1994年12月14日,三峡工程正式开工修建。2006年5月20日,三峡大坝全线修建成功。

为何伊泰普水电站发电量会更大?

1973年4月26日,巴西和巴拉圭签署了为两国的水电开发巴拉那河的法律文书:伊泰普条约。1975年10月,伊泰普水电站开始动工修建,1991年5月竣工,最后一台机组开始发电。

伊泰普水电站大坝长度为:7744米,大坝高度为:196米,总库容为290亿立方米。

三峡作为全球最大的水利水电工程,共包括了主体建筑物及导流工程两个部分。其中,大坝的长度为:2335米,大坝高度为185米,总库容为393亿立方米。

从基础数据上来看,伊泰普水电站的大坝高度要略高于三峡水电站。不过,这个数据的意义不大,因为水电站发电依靠的是前后落差,三峡大坝的前后有效水位落差大概为113米,而伊泰普大坝前后有效水位落差大概为:118米,两者仅相差5米,且三峡的装机容量更大,照理说,不应该三峡的发电量小于伊泰普水电站才是。那是不是还存在其他影响因素?

除了前后有效水位落差之外,平均年径流量也是一大影响因素。平均年径流量是指一年内通过河流某一过水断面的水量

平均年径流量的情况来看,长江上游的宜昌站的平均年径流量是:4510亿立方米,这也就是三峡大坝所在地的平均年径流量;而伊泰普水电站所在地区的平均年径流量为2860亿立方米。

照理说,在不考虑发电机组情况下,平均年径流量越大,能发电量应该越大。而三峡发电机组的总功率更大,发电量也应该更大才对。那么问题到底出在了哪里?

其实核心原因在于两者的定位有些许不同!

伊泰普水电站的总库容为290亿立方米,在枯水期,要装满也就是十来天的时间。之所以总库容相对三峡小这么多,就在于它的功能其实主要是用来发电的,它供应了巴拉圭电力消耗的75%和巴西电力消耗的17%。

2009年11月10日,由于伊泰普水电站的传输线路被风暴破坏,导致巴拉圭整个国家停电15分钟,巴西首都里约热内卢以及圣保罗停电2个小时,根据相关媒体的报道,大概有5000万人受到了停电的影响。由此可见,伊泰普水电站对于巴拉圭和巴西供电的重要性。

反观三峡的总库容是393亿立方米,它的发电量只占全国发电量的2.5%,发电只是它众多任务中的其中一个,它还肩负着许多其他重要的任务,其中就包括了防洪抗旱航运

尤其是到了每年的汛期,三峡需要在防洪方面扮演极其重要的作用,确保长江两岸居民安居乐业,此时会对发电进行有效的管理,宁愿牺牲一些发电量。这才导致三峡有时候的发电量会比伊泰普水电站少,如果三峡只是纯粹的发电站,那发电量一定比伊泰普水电站更多。

三峡发电量已是世界第一

不过,三峡大坝实际上在这些年的运营当中也在慢慢地调整,大大提高了发电的效率。2014年的发电量就超越了伊泰普水电站,后来2017年一直到2019年,发电量都要高于伊泰普水电站。

也就是说,三峡的总发电量也只是在2014年之前,没有比伊泰普水电站多,而在最近这些年,已经超越了伊泰普水电站,2018年,三峡水电站发电量更是突破了1000亿千瓦时,创单座电站年发电量世界新纪录,而2020年,三峡水电站还刷新了这个记录。

所以,网络上说三峡水电站发电量排名第二都是很早以前的数据了,都是过时的说法,而现在三峡发电量多年稳坐第一的位置。

展开阅读全文

页面更新:2024-04-11

标签:发电量   巴拉圭   径流   库容   巴西   长江   水电站   水位   大坝   落差   航运   电站   中国   水库   机组   平均   财经

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top