**章 水电工程项目
水电是清洁能源，可再生、无污染、运行费用低，便于进行电力调峰，有利于提高资源利用率和经济社会的综合效益。在地球传统能源日益紧张的情况下，水电建设事业取得了飞速发展。
**节 全球水电工程项目开发状况
水能具有资源量丰富、开发利用技术成熟、经济性能好以及能源保障能力强等特点，且利用水能资源的水电工程一般兼具防洪、供水、航运等综合效益。《中美气候变化联合声明》要求：到2030年，非化石能源占一次能源消费比例提高到20%左右。在当前科技水平下，水电无疑是替代化石能源的**主力，积极发展水电是调整能源格局的需要和必然，也是世界各国能源布局的政策方向。
一、水力发电
水力发电利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机动能，再借水轮机为原动力，带动发电机产生电能。水力发电从某种意义上讲，是水的势能转变成机械能，再转变成电能的过程。水力发电原理如图1-1所示。
图1-1 水力发电原理
（一）历史沿革
人类利用水力进行发电的历史可追溯至19世纪。1878年，法国建成世界上**座水电站。1882年，美国威斯康星州的福克斯河上，建造了由一台水车带动两台直流发电机组的水电站，装机容量为25kW。1885年，**座商业性水电站—特沃利水电站，在意大利建成，装机容量为65kW。1895年，在美国与加拿大边境的尼亚加拉瀑布处建造了一座大型水轮机驱动的3750kW水电站。
1910年，中国**座水电站—云南省螳螂川上的石龙坝水电站开始建设，1912年发电，当时装机容量为480kW，其后分期改建、扩建，*终达到6000kW。1949年中华人民共和国成立前，全国建成和部分建成水电站共42座，共装机36万kW，年发电量为12亿kW？h。1950年以后，水电建设有了较快发展，以单座水电站装机容量在25万kW以上为大型，2.5万～25万kW为中型，2.5万kW以下为小型，大、中、小并举，建设了一批大型骨干水电站。其中，*大的水电站为在长江上的三峡水电站。在一些河流上建设了一大批中型水电站，其中有一些串联为梯级。此外，在一些中小河流和溪沟上修建了一大批小型水电站。截至1987年底，全国水电装机容量共3019万kW（不含500kW以下小型水电站），小型水电站总装机容量为1110万kW（含500kW以下小型水电站）。2010年8月25日，云南省有史以来单项投资*大的工程项目—华能小湾水电站四号机组（装机容量为70万kW）正式投产发电，华能小湾水电站成为中国水电装机容量突破2亿kW的标志性机组。
2012～2022年，我国水电装机容量从2.49亿kW增长至4.1亿kW，水电发电量从0.9万亿kW？h增长至1.2万亿kW？h。2014年以来，我国的水电装机容量和发电量一直稳居世界**。
（二）水力发电的特点
水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源。水力发电具有能源的再生性、发电成本低、高效而灵活、工程效益的综合性和一次性投资大等特点。
1. 能源的再生性
水流按照一定的水文周期不断循环，从不间断，因此水力资源是一种再生能源。水力发电的能源供应只有丰水年份和枯水年份的差别，而不会出现能源枯竭问题。但当遇到特别的枯水年份，水电站的正常供电可能会因能源供应不足而受到影响，出力大为降低。
2. 发电成本低
水力发电只利用水流所携带的能量，无须再消耗其他动力资源，而且上一级电站使用过的水流仍可为下一级电站利用。另外，由于水电站的设备比较简单，其检修、维护费用也较同容量的火电厂设备低得多，如计及燃料消耗在内，火电厂的年运行费用为同容量水电站的10～15倍。因此水力发电的成本较低，可以提供廉价的电能。
3. 高效而灵活
水力发电的主要动力设备为水轮发电机组，不仅效率较高，而且启动、操作灵活。它可以在几分钟内从静止状态迅速启动投入运行，在几秒钟内完成增减负荷的任务，适应电力负荷变化的需要，而且不会造成能源损失。因此，利用水电承担电力系统的调峰、调频、负荷备用和事故备用等任务，可以提高整个系统的经济效益。
4. 工程效益的综合性
一方面，筑坝拦水形成了水面辽阔的人工湖泊，控制了水流，因此兴建水电站一般兼有防洪、灌溉、航运、供水以及旅游等多种功能；另一方面，建设水电站后，也可能造成泥沙淤积，淹没良田、森林和古迹等，可能造成库区附近疾病传染，建设大坝还可能影响鱼类的生活和繁衍，库区周围地下水位大大提高会对其沿岸的果树、作物生长产生不良影响。同时，大型水电站建设还可能影响流域的气候，导致干旱或洪水，还有可能诱发地震。
5. 一次性投资大
兴建水电站土石方和混凝土工程量巨大；而且会造成相当大的淹没损失，须支付巨额的移民安置费用；工期也较火电厂建设工期长，影响建设资金周转。即使由各受益部门分摊水利工程的部分投资，水电的单位千瓦投资也比火电高出很多。
二、全球水能资源
全球水能资源理论蕴藏量约为390966亿kW？h/a，其中技术可开发量为146531亿kW？h/a，经济可开发量为87279亿kW？h/a。五大洲中亚洲水能资源理论蕴藏量居*位（197016亿kW？h/a），占全球的50.4%。各大洲水能资源蕴藏量及可开发量如图1-2所示。
在亚洲，中国和印度水能资源*为丰富。中国水能资源理论蕴藏量为60829亿kW？h/a，经济可开发量为24740亿kW？h/a。印度水能资源理论蕴藏量位列世界第五，约为26380亿kW？h/a，经济可开发量为4400亿kW？h/a（负载系数为60%）。东南亚和南亚国家水能资源也较丰富，马来西亚、缅甸、尼泊尔、越南、老挝、巴基斯坦等国家水能资源理论蕴藏量分别为13100亿kW？h/a、5700亿kW？h/a、43000亿kW？h/a、1800亿kW？h/a、1400亿kW？h/a、1300亿kW？h/a。另外，中亚和西亚国家也有较丰富的水能资源。
图1-2 世界水能资源蕴藏量及可开发量
北美洲水能资源理论蕴藏量为75745亿kW？h/a，占全球的19.4%，水电是该地区应用*广的可再生能源。其中，加拿大水能资源理论蕴藏量为12238亿kW？h/a，经济可开发量为5230亿kW？h/a；美国水能资源理论蕴藏量约为10630亿kW？h/a，经济可开发量为3760亿kW？h/a。
南美洲水能资源理论蕴藏量为56960亿kW？h/a，约占全球的14.6%。其中，巴西水能资源理论蕴藏量为30204亿kW？h/a，技术可开发量为8000亿kW？h/a；哥伦比亚、阿根廷水能资源理论蕴藏量分别为10000亿kW？h/a、1720亿kW？h/a，技术可开发量分别为2000亿kW？h/a、1300亿kW？h/a。
欧洲水能资源理论蕴藏量仅占全球的7.4%。而挪威拥有西欧*多的水能资源，理论蕴藏量为6000亿kW？h/a。瑞典、瑞士水能资源理论蕴藏量分别为1760亿kW？h/a、1500亿kW？h/a，技术可开发量分别为1300亿kW？h/a、410亿kW？h/a。东欧水能资源不如西欧，仅有少数国家水能资源较为丰富。
非洲水能资源理论蕴藏量为25902亿kW？h/a，仅占全球的6.6%。刚果（金）是非洲水能资源理论蕴藏量*大的国家，约为14000亿kW？h/a，技术可开发量占55%。埃塞俄比亚水能资源居非洲第二，理论蕴藏量为6500亿kW？h/a，技术可开发量超过2500亿kW？h/a。其他水能资源比较丰富的国家中，莫桑比克、赞比亚水能资源理论蕴藏量分别为720亿kW？h/a、288亿kW？h/a。
大洋洲水能资源理论蕴藏量全球*低，不到全球的2%，仅6334亿kW？h/a。
三、全球水电工程项目开发现状及潜力
受地理环境和气候条件影响，全球水能资源分布很不均匀。从技术可开发量分布来看，占比为亚洲50%、南美洲18%、北美洲14%、非洲9%、欧洲8%和大洋洲1%。据国际水电协会（International Hydropower Association，IHA）2020年报告，截至2019年底，全球水电装机容量1308GW，其中抽水蓄能电站装机容量158GW，全年发电量4306TW？h。2019年新增装机容量15.6GW，新增发电量106TW？h，其中，亚洲的中国、老挝、巴基斯坦，南美洲的巴西，非洲的安哥拉、乌干达和埃塞俄比亚，横跨亚洲和欧洲的土耳其的新增贡献*大。
全球水电开发程度按照年均发电量计算，约占技术可开发量的27.3%。分地区看，欧洲、北美洲国家水电开发程度较高，增长潜力有限。非洲、南亚和东南亚地区水电开发程度较低，开发潜力大。南美洲基本与全球平均水平持平。总体而言，全球水能资源开发程度不高，未来还有很大的发展空间。
第二节 中国水电工程项目开发状况
水电工程项目开发是有效增加清洁能源供应、优化能源结构、保障能源安全、改善大气环境、刺激经济发展、实现可持续发展的重要措施，具有不可替代的地位。改革开放40多年来，中国水电的发展虽然经历了很多*折，但成绩斐然、令人瞩目。放眼未来，中国水电发展的前景依然广阔。一方面，中国水电还有超过60%的开发潜力待挖掘；另一方面，水电的发展和作用的发挥可以帮助中国实现能源转型、可持续发展以及兑现碳减排的承诺。
一、中国水电发展现状
中国水能资源丰富，无论是水能资源理论蕴藏量，还是可能开发的水能资源，在世界各国中均居**位。根据2000～2004年进行的全国水力资源复查成果，中国水电资源理论蕴藏量装机6.94亿kW，约占全球总量的1/6，其中技术可开发量为5.42亿kW[1]。不仅如此，受气候、地形、地势等因素的影响，中国水能资源具有河道陡峻、落差巨大的突出特点，对开发水力发电十分有利。经过几代人的努力，中国水力发电行业得到了长足发展，2000～2022年中国水力发电装机容量及增长率如图1-3所示，2000～2022年中国水力发电量及增长率如图1-4所示。
图1-3 2000～2022年中国水力发电装机容量及增长率
图1-4 2000～2022年中国水力发电量及增长率
2022年，中国水电装机容量达4.1亿kW，年发电量1.40万亿kW？h，双双继续稳居世界**。此外，据不完全统计，中国已建5万kW及以上大中型水电站700余座。中国水电无论从规模、效益、成就，还是从规划、设计、施工建设、装备制造水平上，都已经处于****水平。截至2022年，不仅世界上单机70万kW的水轮发电机组绝大部分都安装在中国，而且，单机达到80万kW和100万kW的水轮发电机也只在中国才有。另外，中国水电建设队伍与100多个国家和地区建立了水电工程项目开发多形式的合作关系，承接了60多个国家的电力和河流规划，业务覆盖全球140多个国家，拥有海外权益装机容量超过1000万kW，在建项目合同总额达1500多亿美元，国际项目签约额名列中国“走出去”的行业前茅，累计带动数万亿美元国产装备和材料出口。近年来，中国的水电人已经在“一带一路”沿线国家建立起多个“三峡工程”，如马来西亚巴贡水电站、苏丹麦洛维水电站、几内亚凯乐塔水电站等。
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