水能資源利用技術的研究綜述

顧永和，席 靜，王 靜，梁 斌

(1.蘭州石化職業技術學院 監察(審計)處，甘肅 蘭州 730060；2.蘭州石化職業技術學院 應用化學工程學院，甘肅 蘭州 730060)

水能資源利用主要指的是利用水體的機械能(動能、勢能、靜壓能)。所以利用水能資源的最基本條件是有水流和形成落差(即水從高位降到地位時的水位差)。因此水流的流量越大，水位的落差越大，所包含的能量就大，即可利用的水能資源就越多。廣義上的水能資源主要包括河流、潮汐、海洋能等能量資源；而狹義的水能資源指的是河流的水能資源[1]。

1 水能資源的特點

1.1 世界水能資源的特點

水能資源作為一種清潔的可再生資源，在利用的過程中還可多次循環重復利用，對人類生活以及世界經濟發展都具有一定經濟價值。在世界范圍內，水能資源分布廣泛，但是全世界不到30%的水能資源得到了利用開發，尚未開發利用的水能資源大部分位于發展中國家。

1.2 我國水能資源的特點

我國范圍內蘊藏的水能資源量居世界第一位。但是在我國也存在水能資源分布不均的問題。我國的水能資源有約70%分布在西南三省一市和西藏自治區，其中長江水系最多。截至目前，我國已開發的水能資源主要集中在長江、黃河和珠江的上游[2]。

2 水能資源的利用

據記載，我國對水能資源的利用歷史悠久，早在古代，我國就發明了“水磨”、“水碾”等主要利用，主要是將水能轉化為機械能。隨著社會的進步，水能可以被轉換為電能，即水力發電。所謂水力發電其實就是將水能通過水輪機先轉化為機械能，然后通過水輪機帶動發電機發電，實現將水能轉換成電能的過程。而在現代，水利資源利用已經是一項龐大的綜合工程，將水資源的利用系統的聯系在一起。可以說，在現代，水能資源除發電外，兼有防洪、灌溉、供水、航運、養殖、旅游等利用價值，產生的社會效益和環境效益不容小覷。無論如何利用，水能資源的利用的主旨就是要充分合理地利用江河水域的水源(包括地上和地下)，以此來獲得最優的綜合效益[3]。

2.1 我國水力發電的進展

目前我國的水力發電裝機容量居世界第二。從新中國成立后，在大規模經濟建設的推動下，結合江河治理，我國水電事業持續快速發展。改革開放后，水電建設的步伐進一步加快。而在我國水力發電技術方面，因為西部大開發舉措和“西電東送”戰略的制定，在一定程度上支撐著我國水電事業的發展，這一重大舉措將我國的水力發電技術推向了世界的前列。而且我國水力發電建設在發展的這些年，通過合理開發、引進外資、招標承包等一系列與時俱進的舉措，已經逐步建立起了既能夠適應市場經濟，同時又具有中國特色的水電開發、建設機制[4]。

2.2 我國水力發電的成就

從我國水能資源的優勢特點來看，小型水力發電已經成為了我國開發利用水能資源的一個重要選擇。所謂小型水力發電(簡稱小水電)，指的是容量為12～0.5MW的小型水力發電站，而容量小于0.5MW的小水電又稱農村小水電。這些小型水力發電站最典型的優勢特點是運行過程中堅守耐用，使用壽命較長，堅固耐用，且市場價格穩定。這些特點使得小水電成為了用電規模較小，同時區域較偏遠的地區主要的選擇對象。同時在我國小水電資源分布很廣泛，據數據統計，在我國的2166個縣(市)中有1573個縣存在可開發利用的小水電資源。1998年的時候，聯合國開發計劃署(UNDP)正式把國際小水電中心設在我國，這一成就表明了我中國的小水電已從國內走向了世界[5]。

3 水能資源利用技術的前景

水能資源作為清潔無污染的新能源，在世界范圍內都具有非常高的環境效益和經濟價值。據數據記載，全世界的水能資源在理論上約為34萬億kW·h/a，其中已現有的技術可以開發利用的水能資源約為14萬億kW·h/a，在理論上占據水能蘊藏量的41%。而目前已經開發利用的水能資源僅有2.1萬億kW·h/a，只占了能夠開發利用的水能資源的15%以及水能資源理論蘊藏量的6.2%。可以說，人類目前已經開發利用的水能資源其實只占了總水能資源很小的一部分，換句話說，無論是世界范圍內還是我國范圍內，水能資源的開發前景巨大[6]。

4 我國水能資源開發利用中存在的主要問題

盡管水能資源有著眾多獨有的特點和優勢，但是開發利用卻仍然未到達成熟期。這不僅是技術層面的問題，還有其他方面的問題。

4.1 水能資源開發利用過程中的環境爭議問題

在我國，除了存在水能資源分布不均，開發技術尚待完善的問題之外，還存在一些其他方面的問題。其中，最受關注的問題就是水能資源的開發利用過程中帶來的環境問題。即使水能資源利用和資源環境保護之間不存在根本對立的問題，即使從全方位考慮，水力發電建設是有利于環境保護的，也符合世界范圍內可持續發展的戰略要求，但是無論如何，在水能資源的開發利用過程中對水體環境以及水體生物的確會帶來一些不良影響，甚至還涉及到部分區域的自然保護區的開發問題。這些都對我國的水能資源的開發利用帶來了一定的限制。

4.2 水能資源開發利用過程中的體制建設方面的問題

目前在我國，水能資源開發利用的建設體制方面建設尚未完善，尤其是在水力發電建設方面，存在著多種開發利用模式。比如一條河流基本由一家投資主體開發，或者一條河流的不同梯級發電站由不同投資者開發的模式。這兩種開發模式都在一定程度上存在著缺陷，尤其是第二種開發模式。在同一條河流的水能資源利用過程中，如果上中游段因為灌溉以及工業供水等方面耗掉大量的水能資源，這樣到河流下游段，水力發電甚至農田灌溉的水能資源就會可能出現短缺不夠用的問題。這些問題都會限制我國水能資源開發利用的綜合發展。

5 展望

水能資源是清潔資源，可再生資源，且能循環利用，對人類生活和經濟發展具有很高的經濟價值。隨著現代化進程的逐步推進，人類對能源的需求量也逐步增加，相對于其他礦物能源，水能資源具有清潔無污染、可再生、能循環利用、運營成本低等優點。因此，我們要加快水能資源的開發，逐步改善能源利用狀況，加大水能利用比重，營造一個清潔、可循環的能源利用環境。