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水电简史

从最早的开始到现代

中国在公元前 202 年至公元 9 年间的汉朝构思了利用水作为动力的一些首批创新。由垂直设置的水轮驱动的旅行锤被用来敲打和去壳谷物、破碎矿石以及早期的造纸。

长期以来,水电的可用性与启动经济增长密切相关。 1771 年,理查德·阿克莱特 (Richard Arkwright) 在英格兰德文特山谷 (Derwent Valley) 建立了克罗姆福德纺织厂 (Cromford Mill) 来纺棉花,从而建立了世界上最早的工厂系统之一,当时他使用的能源是水力发电。

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涡轮技术的发明

水电技术的一些关键Ku体育官方网站发生在 19 世纪上半叶。 1827 年,法国工程师 Benoit Fourneyron 开发出一种能够产生约 6 马力的涡轮机——这是 Fourneyron 反应式涡轮机的最早版本。

1849 年,英裔美国工程师詹姆斯·弗朗西斯 (James Francis) 开发了第一台现代水轮机——弗朗西斯水轮机,它仍然是当今世界上使用最广泛的水轮机。 1870 年代,美国发明家莱斯特·艾伦·佩尔顿 (Lester Allan Pelton) 开发了佩尔顿轮,一种脉冲式水轮机,并于 1880 年获得专利。

进入20世纪,奥地利教授维克多·卡普兰(Viktor Kaplan)于1913年研制出卡普兰涡轮机——一种叶片可调的螺旋桨式涡轮机。

第一个水电项目

1878 年,世界上第一个水电项目被用来为英格兰诺森伯兰郡克拉格赛德乡间别墅的一盏灯供电。四年后,第一家为私人和商业客户提供服务的工厂在美国威斯康星州开业,并在十年来,有数百个水力发电厂在运行。

在北美,水电站安装在密歇根州大急流城(1880 年)、安大略省渥太华(1881 年)、纽约州多尔格维尔(1881 年)和纽约州尼亚加拉大瀑布(1881 年)。它们被用来供应磨坊和照亮一些当地的建筑物。

到世纪之交,这项技术已遍布全球,德国于 1891 年生产了第一个三相水力发电系统,澳大利亚于 1895 年在南半球启动了第一家公有电厂。 1895 年,世界上最大的电厂当时的水电开发项目是在尼亚加拉大瀑布建造的 Edward Dean Adams 发电厂。

到 1900 年,随着新兴技术在世界范围内的传播,数百个小型水电站投入运行。在中国,1905年在台北附近的新店溪上修建了一座水电站,装机容量为500千瓦。

一个世纪的快速变化

二十世纪见证了水电设施设计的快速创新和变化。

美国总统富兰克林·罗斯福颁布的政策,包括 1930 年代的新政,支持胡佛和大古力水坝等几个多用途项目的建设,到 1940 年,水电占该国发电量的 40%。 [1][2]

从 1940 年代到 1970 年代,最初是在二战的推动下,随后是战后经济和人口的强劲增长,国有公用事业公司在整个西欧以及苏联、北美和日本建设了重要的水电开发项目。[3]

低成本水电被视为满足不断增长的能源需求的最佳方式之一,并且通常与铝冶炼厂和钢铁厂等能源密集型产业的Ku体育官方网站密切相关。

在 20 世纪的最后几十年里,巴西和中国成为水电领域的世界领先者。伊泰普大坝横跨巴西和巴拉圭,于 1984 年启用,容量为 12,600 兆瓦——后来扩大并升级到 14,000 兆瓦——如今在规模上仅次于中国 22,500 兆瓦的三峡大坝。

十年运力增长在 1980 年代后期停滞不前,然后在 1990 年代下降。这是由于日益增加的财政限制以及对水电开发的环境和社会影响表示的担忧,这导致世界各地的许多项目停止。[4]

国际金融机构(IFIs),尤其是世界银行的贷款和其他形式的支持在 1990 年代后期枯竭,这尤其影响了Ku体育官方网站中国家的水电建设。

更加注重可持续性

到本世纪末,全球对环境和社会影响的认识增加,重新评估水电在国家Ku体育官方网站中的价值和作用的过程。 2000 年,世界大坝委员会 (WCD) 发布的一份具有里程碑意义的报告挑战了现有的做法,并启动了水电规划和开发的变革,以关注可持续性和受影响的社区。[5][6]

Ku体育官方网站 (IHA) 于 1995 年在教科文组织的赞助下成立,于 2004 年开始制定 IHA 可持续性准则,其中考虑了 WCD 战略优先事项以及世界银行保障政策、国际金融公司绩效标准、和赤道原则。这些指导方针促成了水电可持续性评估协议 (HSAP) 的开发,这是一种多利益相关方工具,用于评估项目生命周期各个阶段的项目。

这些Ku体育官方网站导致了如何最好地规划、开发和运营水电项目的根本转变,并导致人们越来越认识到该技术在应对气候变化、减少贫困和促进繁荣方面的作用。

水电的新时代

二十一世纪之交后不久,水电开发获得了新的动力,特别是在亚洲和南美洲。

2000 年至 2017 年间,全球水电装机容量增加了近 500 吉瓦,增长了 65%,自 2010 年以来的增长已经超过了本世纪第一个十年的记录。

水电装机容量和发电量的显着增长是由多种通常相互关联的因素驱动的,特别是:

新兴经济体的能源需求

包括巴西和中国在内的Ku体育官方网站中国家需要负担得起的、可靠的和可持续的电力来源来支持经济的快速增长。 自 2000 年以来,中国的装机容量翻了两番多,达到 341 吉瓦(2017 年),占世界总装机容量的一半以上。水电装机容量增长。

南南投资和贸易

南南投资和贸易(Ku体育官方网站中国家之间)的繁荣已成为水电融资和技术转让的重要来源。从 2004 年到 2012 年,水电产品和设备的南南贸易从占全球贸易总额的不到 10% 增加到近 50%。

来自中国、巴西和泰国等新兴经济体的国家开发银行和私人投资者已成为外国直接投资 (FDI) 的主要贡献者,过去,外国直接投资主要由国际开发机构和多边开发银行提供。

作为中国政府“走出去”战略和“一带一路”倡议的一部分,中国企业和银行在 2000 年至 2016 年间在海外项目上投资了近 250 亿美元,并在此过程中成为世界水电开发的领导者。

多边协议和目标

在过去十年中,水电在实现国际商定的Ku体育官方网站成果方面的作用得到了更多的认可,例如通过可持续Ku体育官方网站目标和气候目标,包括影响国家政策目标的巴黎协定。小水电项目(20 兆瓦以下)尤其受益于清洁Ku体育官方网站机制,该机制是根据《京都议定书》(巴黎协定的前身)引入的,旨在鼓励清洁和可持续Ku体育官方网站。  

世界银行和国际金融机构的支持

世界银行用于水电开发的贷款从 1999 年的几百万美元增加到 2014 年的近 20 亿美元。 世界银行 还将其角色从“主要投资者”扩展为重要的“召集人”,在技术知识方面提供帮助并让其他金融家参与进来。虽然世界银行贷款的货币价值仅占投资总额的一小部分每年,该银行对水电的重新承诺,以及包括亚洲开发银行在内的其他国际金融机构都鼓励了更多的私营部门投资和参与。

未来

由于其多种服务和优势,预计水电在未来几年仍将是世界上最大的可再生电力来源,并且具有巨大的未开发水电潜力;预计该行业未来的大部分增长将来自非洲和亚洲。  

2018 年,IHA 在其年度 水电现状报告,据报道,全球水电装机容量已上升至 1,267 吉瓦,估计 2017 年已产生创纪录的 4,185 TWh。

据国际能源署称,为了实现可持续Ku体育官方网站目标中与能源相关的主要组成部分,包括《巴黎协定》中低于 2 摄氏度的承诺,估计需要 800 吉瓦的额外水电在未来二十年。

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