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水能资源

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水能资源是全国科学技术名词审定委员会公布的一个科技名词。

汉字作为一种形、音、义三位一体的符号系统[1],源于日月鸟兽之形,作为中华文明之标志[2],连接中华民族的历史、现在和未来,方正之间充满美感。

目录

名词解释

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的阻力,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。

狭义水能资源

水能资源指水体的动能、势能和压力能等能量资源 。是自由流动的天然河流的出力和能量,称河流潜在的水能资源,或称水力资源。

广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。水能是一种可再生能源(见新能源与可再生能源)。 到20世纪90年代初,河流水能是人类大规模利用的水能资源;潮汐水能也得到了较成功的利用;波浪能和海流能资源则正在进行开发研究。

人类利用水能的历史悠久,但早期仅将水能转化为机械能,直到高压输电技术发展、水力交流发电机发明后,水能才被大规模开发利用。目前水力发电几乎为水能利用的唯一方式,故通常把水电作为水能的代名词。

构成水能资源的最基本条件是水流和落差(水从高处降落到低处时的水位差),流量大,落差大,所包含的能量就大,即蕴藏的水能资源大。全世界江河的理论水能资源为48.2万亿度/年,技术上可开发的水能资源为19.3万亿度。中国的江河水能理论蕴藏量为6.91亿千瓦,每年可发电6万多亿度,可开发的水能资源约3.82亿千瓦,年发电量1.9万亿度。水能是清洁的可再生能源,但和全世界能源需要量相比,水能资源仍很有限,即使把全世界的水能资源全部利用,在20世纪末也不能满足其需求量的10% 。

广义水能资源

人类开发利用水能资源的历史源远流长。根据《中华人民共和国可再生能源法释义》(全国人大常委会法工委编)对水能的定义是:风和太阳的热引起水的蒸发,水蒸气形成了雨和雪,雨和雪的降落形成了河流和小溪,水的流动产生了能量,称为水能。

当代水能资源开发利用的主要内容是水电能资源的开发利用,以致人们通常把水能资源(Water power resources)、水力资源(hydraulic power resources)、水电资源(hydroelectric power resources)作为同义词 ,而实际上,水能资源包含着水热能资源、水力能资源、水电能资源、海水能资源等广泛的内容。

水热能资源

水热能资源也就是人们通常所知道的天然温泉。在古代,人们已经开始直接利用天然温泉的水热能资源,建造浴池,沐浴治病健身。现代人们也利用水热能资源进行发电、取暖。如冰岛,该国2003年水电发电量为70.8亿千瓦时,其中利用地热(即水热能资源)发电就达14.1亿千瓦时,全国86%的居民已利用地热(水热能资源)取暖。我国西藏地区已建成装机2.5万千瓦的羊八井电站,也是利用地热(水热能资源)发电,据专家预测,我国近百米内土壤每年可采集的低温能量(以地下水为介质)可达15000亿千瓦。目前我国地热发电装机3.53万千瓦。

水力能资源

水力能包括水的动能和势能,中国古代已广泛利用湍急的河流、跌水、瀑布的水力能资源,建造水车、水磨和水碓等机械,进行提水灌溉、粮食加工、舂稻去壳。18世纪30年代,欧洲出现了集中开发利用水力资源的水力站,为面粉厂、棉纺厂和矿山开采等大型工业提供动力。现代出现的用水轮机直接驱动离心水泵,产生离心力提水,进行灌溉的水轮泵站,以及用水流产生水锤压力,形成高水压直接进行提水灌溉的水锤泵站等,都是直接开发利用水的力能资源。

水电能资源

19世纪80年代,当电被发现后,根据电磁理论制造出发电机,建成把水力站的水力能转化为电能的水力发电站,并输送电能到用户,使水电能资源开发利用进入了蓬勃发展时期。

现在我们所说的水电能资源通常称为水能资源。在水能资源中,除河川水能资源外,海洋中还蕴藏着巨大的潮汐、波浪、盐差和温差能量。据估计,全球海洋水能资源为760亿千瓦,是陆地河川水能理论蕴藏量的15倍多,其中潮汐能为30亿千瓦,波浪能为30亿千瓦,温差能为400亿千瓦,盐差能为300亿千瓦。当前人类对海洋水能资源的利用只有对潮汐能的开发利用技术达到了可以大规模开发的实用性阶段,其他的能源的开发利用,都还需进一步研究,在技术经济的可行性上取得突破性成果,达到实用的开发利用程度。我们通常所提到的开发利用海洋能,最主要是开发利用潮汐能。月球和太阳对地球海水面吸引力引起海水水位周期性的涨落现象,称为海洋潮汐。海水涨落就形成了潮汐能。从原理上讲,潮汐能是一种利用潮位涨落产生的机械能。

公元11世纪出现了潮汐磨坊,20世纪初,德国和法国开始建造小型潮汐电站。

据估算,全世界可开发利用的潮汐能为10亿~11亿千瓦,年发电量约12400亿千瓦时。我国潮汐能可开发资源装机容量为2158万千瓦,年发电量为300亿千瓦时。

目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站,装机容量为24万千瓦。我国第一个潮汐电站量1958年建成的广东鸡州潮汐电站,装机40千瓦。1985年建成的浙江江厦潮汐电站,总装机容量3200千瓦,居世界第三位。

此外,在我国海洋中,波浪能蕴藏量约1285万千瓦,潮流能蕴藏量约1394万千瓦,盐差能蕴藏量约1.25亿千瓦,温差能约13.21亿千瓦。综上,我国海洋能总计约15亿千瓦,超过陆地河川水能理论蕴藏量6.94亿千瓦2倍多,具有广阔的开发利用前景。现在,世界各国都大量投入,竞相研究如何开发利用蕴藏在海洋中的巨大能源的技术途径。

参考文献