各国重新审视水电,全球水电迎来复苏浪潮
各国在扩大可再生能源装机、推动能源结构多元化的过程中,大多优先发展太阳能与风能。与此同时,许多无水电开发基础的国家往往忽视水电的价值。近期美以伊冲突持续,全球油气供应严重紧张,化石能源价格持续走高。在此背景下,世界各国纷纷审视自身能源安全状况,考虑开发多种能源,推动能源供应多元化,降低过度依赖单一能源所带来的供应风险。
水电长期在全球能源供给中占据重要地位,全球诸多国家依托水能资源供应大量清洁能源。水电开发最早兴起于19世纪,如今已是全球仅次于煤炭、天然气的第三大发电电源,年发电量约4500太瓦时,占全球总发电量的14%,这一发电量规模与全球太阳能、风能发电量总和相当。
中国水电装机容量约占全球总装机的29%,位居世界第一,其后依次为巴西、美国、加拿大。部分国家对水电依赖度极高,挪威、巴拉圭、刚果(金)、阿尔巴尼亚的绝大部分电力都由水电供应。
不过,国际能源署署长法提赫·比罗尔指出,水电的价值一直被外界忽视,他将水电称作“被遗忘的能源巨头”。比罗尔表示,水电本应在国际能源议题讨论中占据重要地位,却常常被排除在外,尤其是未来全球电力需求增速将高于整体能源需求增速。2021年,国际能源署发布水电专题重磅报告,明确了全球水电市场具备巨大的扩容潜力。
新兴及发展中经济体约60%的水能资源尚未开发。加大该领域投资,能够提升电力普及水平、支撑工业化发展,进而拉动经济增长。
与太阳能、风能不同,水电具备极高的运行灵活性。水电站可根据用电需求快速增减发电量,机组启停便捷,能够以较低成本高效适配电网负荷波动。正因如此,水电能够成为清洁能源多元化发展的关键,在无光、无风导致新能源出力不足时补足电力缺口。
水能资源同样可用于能源储能。抽水蓄能电站(PSH)可充当巨型储能电池,以水体储能替代化学储能。目前抽水蓄能是全球规模最大的电力储能形式,储能容量是电化学电池的30倍。此外,新型技术可大幅提升水电站运行效率,对老旧电站开展翻新升级,能够有效提高发电量与储能能力。
当前全球抽水蓄能装机容量接近200吉瓦,承担了全球约90%的长时储能需求。未来数年,全球规划新增抽水蓄能装机570吉瓦。以中国三峡大坝为代表的常规水电站,通过水库蓄水、放水驱动水轮机组发电。而抽水蓄能素有“水电池”之称,其运行原理为:利用富余电能(主要来自新能源发电),将下水库的水抽至上水库储存;在新能源出力低谷、用电紧张时段,依靠重力让水流回流发电,补充电力供应。
尽管长期备受忽视,近几个月来水电在美国获得了更多关注,这一转变源于特朗普政府对传统清洁能源项目的政策调整。北美五大湖是全球面积最大的淡水湖群,沿岸毗邻芝加哥、多伦多、蒙特利尔、底特律等诸多北美大城市,目前该区域正引入新型潜式水电发电技术进行开发。
五大湖湖面本身缺乏能够支撑大规模发电的潮汐与水流落差,但其周边部分内河河道具备开发条件。今年2月,海洋可再生能源电力公司(ORPC)宣布,将在蒙特利尔境内的圣劳伦斯河落地首个城市水电项目。该公司计划于年内投运两台水流发电装置,该区域可开发水能资源潜力为60至90兆瓦。机组搭载碳纤维涡轮机,依靠自然水流驱动发电。该技术近年关注度持续上升,韩国、英国也已布局同类开发项目。
水电虽是成熟的传统清洁能源,但其在全球能源多元化战略中的潜力长期被严重低估。如今世界各国都在寻求路径保障自身能源安全,降低对油气这类价格波动剧烈能源的依赖。在此背景下,水电不仅能够成为重要的清洁替代电源,还可依托自身储能属性充当巨型电网储能单元,提升整个能源系统的供电稳定性。
