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水能資源是全國科學技術名詞審定委員會公布的一個科技名詞。

漢字作為一種形、音、義三位一體的符號系統[1],源於日月鳥獸之形,作為中華文明之標誌[2],連接中華民族的歷史、現在和未來,方正之間充滿美感。

名詞解釋

以位能、壓能和動能等形式存在於水體中的能量資源,又稱水力資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能和海洋熱能資源;狹義的水能資源指河流水能資源。在自然狀態下,水能資源的能量消耗於克服水流的阻力,沖刷河床、海岸、運送泥沙與漂浮物等。採取一定的工程技術措施後,可將水能轉變為機械能或電能,為人類服務。

狹義水能資源

水能資源指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源 。是自由流動的天然河流的出力和能量,稱河流潛在的水能資源,或稱水力資源。

廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源;狹義的水能資源指河流的水能資源。水能是一種可再生能源(見新能源與可再生能源)。 到20世紀90年代初,河流水能是人類大規模利用的水能資源;潮汐水能也得到了較成功的利用;波浪能和海流能資源則正在進行開發研究。

人類利用水能的歷史悠久,但早期僅將水能轉化為機械能,直到高壓輸電技術發展、水力交流發電機發明後,水能才被大規模開發利用。目前水力發電幾乎為水能利用的唯一方式,故通常把水電作為水能的代名詞。

構成水能資源的最基本條件是水流和落差(水從高處降落到低處時的水位差),流量大,落差大,所包含的能量就大,即蘊藏的水能資源大。全世界江河的理論水能資源為48.2萬億度/年,技術上可開發的水能資源為19.3萬億度。中國的江河水能理論蘊藏量為6.91億千瓦,每年可發電6萬多億度,可開發的水能資源約3.82億千瓦,年發電量1.9萬億度。水能是清潔的可再生能源,但和全世界能源需要量相比,水能資源仍很有限,即使把全世界的水能資源全部利用,在20世紀末也不能滿足其需求量的10% 。

廣義水能資源

人類開發利用水能資源的歷史源遠流長。根據《中華人民共和國可再生能源法釋義》(全國人大常委會法工委編)對水能的定義是:風和太陽的熱引起水的蒸發,水蒸氣形成了雨和雪,雨和雪的降落形成了河流和小溪,水的流動產生了能量,稱為水能。

當代水能資源開發利用的主要內容是水電能資源的開發利用,以致人們通常把水能資源(Water power resources)、水力資源(hydraulic power resources)、水電資源(hydroelectric power resources)作為同義詞 ,而實際上,水能資源包含着水熱能資源、水力能資源、水電能資源、海水能資源等廣泛的內容。

水熱能資源

水熱能資源也就是人們通常所知道的天然溫泉。在古代,人們已經開始直接利用天然溫泉的水熱能資源,建造浴池,沐浴治病健身。現代人們也利用水熱能資源進行發電、取暖。如冰島,該國2003年水電發電量為70.8億千瓦時,其中利用地熱(即水熱能資源)發電就達14.1億千瓦時,全國86%的居民已利用地熱(水熱能資源)取暖。我國西藏地區已建成裝機2.5萬千瓦的羊八井電站,也是利用地熱(水熱能資源)發電,據專家預測,我國近百米內土壤每年可採集的低溫能量(以地下水為介質)可達15000億千瓦。目前我國地熱發電裝機3.53萬千瓦。

水力能資源

水力能包括水的動能和勢能,中國古代已廣泛利用湍急的河流、跌水、瀑布的水力能資源,建造水車、水磨和水碓等機械,進行提水灌溉、糧食加工、舂稻去殼。18世紀30年代,歐洲出現了集中開發利用水力資源的水力站,為麵粉廠、棉紡廠和礦山開採等大型工業提供動力。現代出現的用水輪機直接驅動離心水泵,產生離心力提水,進行灌溉的水輪泵站,以及用水流產生水錘壓力,形成高水壓直接進行提水灌溉的水錘泵站等,都是直接開發利用水的力能資源。

水電能資源

19世紀80年代,當電被發現後,根據電磁理論製造出發電機,建成把水力站的水力能轉化為電能的水力發電站,並輸送電能到用戶,使水電能資源開發利用進入了蓬勃發展時期。

現在我們所說的水電能資源通常稱為水能資源。在水能資源中,除河川水能資源外,海洋中還蘊藏着巨大的潮汐、波浪、鹽差和溫差能量。據估計,全球海洋水能資源為760億千瓦,是陸地河川水能理論蘊藏量的15倍多,其中潮汐能為30億千瓦,波浪能為30億千瓦,溫差能為400億千瓦,鹽差能為300億千瓦。當前人類對海洋水能資源的利用只有對潮汐能的開發利用技術達到了可以大規模開發的實用性階段,其他的能源的開發利用,都還需進一步研究,在技術經濟的可行性上取得突破性成果,達到實用的開發利用程度。我們通常所提到的開發利用海洋能,最主要是開發利用潮汐能。月球和太陽對地球海水面吸引力引起海水水位周期性的漲落現象,稱為海洋潮汐。海水漲落就形成了潮汐能。從原理上講,潮汐能是一種利用潮位漲落產生的機械能。

公元11世紀出現了潮汐磨坊,20世紀初,德國和法國開始建造小型潮汐電站。

據估算,全世界可開發利用的潮汐能為10億~11億千瓦,年發電量約12400億千瓦時。我國潮汐能可開發資源裝機容量為2158萬千瓦,年發電量為300億千瓦時。

目前世界上最大的潮汐電站是法國的朗斯潮汐電站,裝機容量為24萬千瓦。我國第一個潮汐電站量1958年建成的廣東雞州潮汐電站,裝機40千瓦。1985年建成的浙江江廈潮汐電站,總裝機容量3200千瓦,居世界第三位。

此外,在我國海洋中,波浪能蘊藏量約1285萬千瓦,潮流能蘊藏量約1394萬千瓦,鹽差能蘊藏量約1.25億千瓦,溫差能約13.21億千瓦。綜上,我國海洋能總計約15億千瓦,超過陸地河川水能理論蘊藏量6.94億千瓦2倍多,具有廣闊的開發利用前景。現在,世界各國都大量投入,競相研究如何開發利用蘊藏在海洋中的巨大能源的技術途徑。

參考文獻