能源吉尼斯水力發電之最

最新 03-01

【無所不能文 | 龐名立】水力發電(hydropower）是運用水的勢能轉換成電能的發電方式，其原理是利用水位的落差(勢能)在重力作用下流動(動能)，例如從河流或水庫等高位水源引水流至較低位處，流的水流推動輪機使之旋轉，帶動發電機發電。高位的水來自太陽熱力而蒸發的低位的水分，因此可以視為間接地使用太陽能。由於技術成熟，是目前人類社會應用最廣泛的可再生能源。

2016年全球水力發電僅佔全球一次能源消費的6.9%，但全球水力發電占再生能源發電的67.8%，遠高於光伏、風電。

中國經濟發展快速，必然伴隨著水力發電發展。中國佔據全球水力發電總量的28%；但是發展並沒有達到頂峰。根據世界能源理事會發布的《World Energy Resources 2016》報告，中國尚有47%的水力資源沒有開發。

水力發電有四種形式：大壩式水力發電、抽水蓄能式水力發電、川流式水力發電和潮汐發電。本文反映截至2016年底全球水力發電的最早、最大和最多。這個加到後面一段後面

世界上最大的水電站——三峽大壩

大壩式水力發電

大壩式水力發電（Conventional hydroelectricity），又稱水庫式水力發電。是以堤壩儲水形成水庫，其最大輸出功率由水庫容積及出水位置與水面高度差距決定。此高度差稱為揚程又叫落差或水頭，而水的勢能與揚程成正比。

▲ 世界上第一個水電項目是1878年英格蘭諾森伯蘭郡拉格塞德（Cragside）鄉村酒店用於點燈照明。四年後，美國威斯康星州開設了第一家私營發電站，隨後有數百家水力發電站投入運行，供當地照明。

▲ 石龍壩水電站是中國第一座水電站，位於雲南省昆明市郊螳螂川上。1910年(庚戌年)7月開工，1912年5月28日發電，最初裝機容量為480 kW。2006年05月25日，石龍壩水電站被國務院批准列入第六批全國重點文物保護單位名單。

▲ 2016年全球水力發電裝機容量為1096GW，其中中國佔28%，高於巴西、美國和加拿大的9.0%。

▲ 世界上電力生產最多的國家是中國。根據BP統計，2016年全球發電量為24816.4TWh，中國發電量為6142.5 TWh，佔全球總量的24.8%。

▲ 水力發電是全球電力生產的主要再生能源。2016年全球水力發電佔全球電力生產的16.6%，占再生能源發電的67.7%。

▲ 2015年中國水力發電佔中國再生能源電力的79.3%。佔據再生能源的主導地位。

▲ 根據國際水力發電協會（International Hydropower Association，iha）報告，2017年全球水力發電裝機容量為1245GW，中國為331.1GW，佔全球總量的26.6%，居世界第一；其次美國102.5GW，巴西98.0GW。

▲ 按照兆瓦小時每平方公里（MWh/km2）計算，奧地利460.2 MWh/km2，居世界第一，挪威達373 MWh/km2，居第二。

▲ 按照人均MWh計算，人均發電量依次為加拿大10.46 MWh ，巴拉圭9.27 MWh ，不丹8.87 MWh。中國人均發電量為0.86 MWh。

▲ 世界上最大的發電站是中國三峽水電站（Three Gorges Dam），該發電站採用了32台混流式水輪機（弗蘭西斯水輪機Francis turbines），每台700MW，另外還有兩台50MW渦輪機發電，裝機容量共計22500MW，年發電量達98.8TWh。

▲ 世界上水電站裝機容量在2000MW以上的有70個水力發電站中，其中中國佔據了22座，居世界之首。在中國22座水力發電站之中，長江流域就佔有17座。

中國投產的水力發電站的世界排行

▲ 世界上2023年前在建的2000MW以上的18個水力發電站中，中國佔據了5座，居世界之首。

中國在建的水力發電站

▲ 從葛洲壩逆行而上，經由三峽大壩過長江支流，這是中國西電東輸的主力，也是世界上最大的梯級發電站：長江主流有葛洲壩和三峽兩個、烏江有10座、嘉陵江有16座、岷江有21座、雅礱江有21座、金沙江有20座等約90座水電站。

▲ 世界上儲水量最多的大壩是辛巴威和贊比西的贊比西河（Zambezi River）上的卡里巴大壩（Kariba Dam），1959年建成，儲水量為180.6km3，其次為俄羅斯安加拉河上的布拉茨克大壩（Bratsk Dam）和迦納沃爾特湖阿科松博壩（Akosombo Dam）。

▲ 中國儲水量最多的是丹江口大壩（Danjiangkou Dam），1962年建成，位於長江支流——漢水，儲水量為51.6km3，居世界第21位。

▲ 水力發電在一次能源消費中最多的國家是挪威，2016年占挪威一次能源消費的66.7%。

▲ 挪威是世界上水力發電生產最多的國家。2016年水力發電占挪威電力生產結構的97.9%。

▲ 世界上最高的大壩在中國雅礱江上流的錦屏-I大壩（Jinping-I Dam），混凝土高拱壩，壩高305米，2013年建成。

▲ 2018年中國最高的大壩將是大渡河上的雙江口大壩（Shuangjiangkou Dam），壩高312米。

▲ 2018年建成的羅貢水壩（Rogun Dam，壩高335米）將超越中國雙江口大壩（壩高312米）成為世界上最高的大壩。羅貢水壩位於塔吉克瓦赫什河，裝機容量6 x 600 MW，發電量13.1 TWh 。

▲ 世界上最大的壩體是巴基斯坦塔貝拉大壩（Tarbela Dam），1976年建成，構築物高達143米，大壩體積為153百萬立方米，裝機容量3478MW。

▲ 中國最大的壩體是三峽大壩（Three Gorges Dam）2008年建成，構築物高達181米，大壩體積為27.4百萬立方米，裝機容量22500MW。世界排名第21位。

▲ 擬建的英戈大壩（Grand Inga Dam）位於剛果民主共和國剛果河英戈瀑布。壩高205 m，預計裝備52台水輪機，每台750MW，裝機總容量39000 MW。投資800億美元，預計開工時間2020-2025年。一旦建成，英戈大壩將是三峽水電站（22500MW）近兩倍。

▲雅魯藏布江是中國最長的高原河流，位於西藏自治區境內，也是世界上海拔最高的大河之一。理論上雅魯藏布江水電站建成後，裝機容量達50000MW，發電量將是三峽大壩發電量（98.8 TWh）的3倍，達到300TWh，將是世界上發電量最大的發電站。

抽水蓄能式水力發電

抽水蓄能式水力發電（Pumped-storage hydroelectricity），是一種儲能方式，但並不是能量來源。當電力需求低時，多出的電力產能繼續發電，推動電泵將水泵至高位儲存，到電力需求高時，便以高位的水作發電之用。此法可以改善發電機組的使用率，在商業上非常重要。

▲ 世界上最大的抽水蓄能電站是美國巴斯縣抽水蓄能電站（Bath County Pumped Storage Station），裝機容量達3003MW。

▲ 中國最大的抽水蓄能電站是（Huizhou Pumped Storage Power Station），裝機容量為2448MW。

▲ 中國第二大的抽水蓄能電站是廣東抽水蓄能水電站（Guangdong Pumped Storage Power Station），裝機容量為2400MW。

▲ 中國在建的抽水蓄能電站居世界第一。裝機容量在1000MW以上有三座：豐寧抽水蓄能電站（Fengning Pumped Storage Power Station，裝機容量3600MW，2019-2021年建成）、績溪抽水蓄能電站（ Jixi Pumped Storage Power Station，裝機容量1800MW，2018年建成）和荒溝抽水蓄能電站（ Huanggou Pumped Storage Power Station，裝機容量1200MW，2019年建成）。

川流式水力發電

川流式水力發電（Run-of-the-river hydroelectricity，ROR），也稱作徑流式水電，為一種雖藉由水力但僅需要少量的水或不需儲存大量的水來進行發電的水力發電形式。川流式水力發電幾乎完全不需要水的儲存，或僅需要興建極小的儲水設施，而在興建小型儲水設施時，這種儲水設施便被稱為調整池或是前池。由於沒有大型儲水設施的建置，川流式發電對於引用水源的季節性水量變化十分敏感，因此川流式發電廠通常被定義為間歇性的電力（intermittent energy source）來源。而如果川流式發電廠中建置一座可在任何時間調節水流量的調整池，將可作為一座調峰電廠或是基載電廠。

▲ 世界上最大的的川流式水力發電站是巴西馬德拉河上的傑瑞大壩（Jirau Dam），壩高63m，壩長1500m，裝機容量3075MW，2016年竣工。

▲ 世界上第二大的川流式水力發電站是美國哥倫比亞河上的約瑟夫酋長大壩（Chief Joseph Dam），壩高72m，壩長1817m，裝機容量為2620MW，年發電量9780 GWh，1979年竣工。

▲ 中國最大的的川流式水力發電站是天生橋二級水電站（Tianshengqiao-II Dam），位於南盤江上，壩高58.7m，壩長471m，大壩體積4800000m3，裝機容量為1320MW，1997年竣工。

潮汐發電

潮汐發電(Tide power)是以因潮汐引致的海洋水位升降發電。一般都會建水庫儲內發電，但也有直接利用潮汐產生的水流發電。全球適合潮汐發電的地方並不多，英國有八處地適合，估計其潛能促以滿足該國20%的電力需求。

▲ 世界上第一座潮汐電站是朗斯潮汐電站（Rance tidal power plant），位於法國朗斯，從1960年到1966年建造了6年。裝機容量240MW。

▲ 世界上最大的潮汐電站是韓國華湖潮汐電站（Sihwa Lake Tidal Power Station），裝機容量為254MW，2011年竣工。

▲ 北美洲第一座潮汐發電站是安納波利斯潮汐電站（Annapolis Royal Generating Station），位於加拿大新斯科舍省安納波利斯羅亞爾，在芬迪灣的入口處。裝機容量20MW，1984年竣工。

▲ 中國最大的潮汐電站是江廈潮汐電站（Jiangxia Tidal Power Station ），位於杭州南邊，裝機容量僅為3.2MW，1985年開始運行。

▲ 北美洲岩灘潮汐發電示範工程（(Race Rocks Tidal Power Demonstration Project）第一台潮汐流能發電機（in-stream tidal current generator）2006年9月安裝在加拿大溫哥華島（Vancouver Island）瑞斯礁岩（Race Rocks）。

▲ 目前世界上最大的潮汐發電項目——MeyGen（MeyGen tidal energy project）在蘇格蘭北部彭特蘭灣（Pentland Firth）建造，裝機容量398MW，預計2021年竣工。

▲ 印度古吉拉特邦計劃建造南亞第一個商用潮汐發電站。在印度西海岸卡奇灣（Gulf of Kutch）安裝裝機容量為50MW的電站，2012年初動工。

▲ 擬建中的俄羅斯勘察加半島品仁納灣潮汐電站（ Penzhin Tidal Power Plant Project），裝機容量達87100MW，年發電量可達200TWh，將成為世界上最大的潮汐電站。一旦品仁納灣潮汐電站建成將是目前三峽發電站的裝機容量的四倍。