Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов - Гидроэнергетические ресурсы

Гидроэнергетические ресурсы СССР
СССР располагает большими возможностями развития гидроэнергетики; на территории СССР сосредоточено около 12% мировых запасов гидроэнергии.
Энергетический потенциал речного стока по отношению к уровню морей или базисов эрозии для замкнутых бассейнов определен для всей территории СССР в размере 3 942 млрд. кВт-ч в среднем в год. Это соответствует эффекту равномерно действующей круглый год установки мощностью в 450 млн. кВт.
Энергия рек в силу влагооборота на земле возобновляема. Ее цикличность полностью зависит от речного стока, и поэтому гидроэнергетические ресурсы неравномерно распределяются внутри года и изменчивы из года в год. В обобщенном виде гидроэнергетические ресурсы характеризуются, как и водные ресурсы, среднемноголетней величиной.
Энергия рек в естественных условиях тратится или гасится на размыв дна и берегов русла, на переработку и перенос твердого материала, на выщелачивание и перенос солей, на преодоление трения. Такого рода эрозионная деятельность рек приобретает иногда вредный, или даже грозный характер, например нарушение устойчивости берегов, разрушения при наводнении и др. В ряде случаев речная эрозия имеет полезный для деятельности человека характер, например вынос из горных пород рудных и минеральных веществ, вынос галечника в районы размываемых морских побережий, вынос и накопление строительных материалов и т. п., однако во всех этих случаях коэффициент полезного действия использования энергетического ресурса, как правило, ничтожно мал.
Гидроэнергетические ресурсы СССР как и водные, неравномерно распределены по территории страны, наименьшая доля их приходится на районы Русской равнины.

 Таблица 2-8
Распределение гидроэнергетических и водных ресурсов на территории СССР

На величину и распределение гидроэнергетического потенциала в значительной мере влияет, кроме водных ресурсов, рельеф территории и разность между средней высотой данной территории и местным базисом эрозии. В табл. 2-8 это характеризуется величиной валового гидроэнергетического потенциала крупных, средних и малых рек. отнесенного к 1 км³ поверхностного стока данной территории.
Эродирующее воздействие речного стока хорошо характеризуется величиной валового потенциала гидроэнергоресурсов, приходящегося на 1 км2 территории. На европейскую территорию страны приходится 130 тыс. кВт-ч в год на 1 км2-, для районов Русской равнины эта величина находится в пределах от 17. до 100 тыс. кВт-ч в год на км2, для Кавказа от 360 до 2 285 тыс. кВт-ч в год на 1 км2.
Из общего валового потенциала энергии речного стока обычно выделяют потенциал крупных и средних рек.
Гидроэнергетический потенциал 4 483 крупных и средних рец страны равен 3 338 млрд. кВт-ч, в том числе рек европейской части СССР и Кавказа — 588 млрд. кВт-ч, или 17,6%, и рек азиатской части СССР—2 750 млрд. кВт-ч, или 82,4%. Это основной фонд гидроэнергетических ресурсов страны, который может быть использован для гидроэнергетического строительства; он составляет примерно 85% всего валового потенциала энергии речного стока страны. В табл. 2-9 приведены данные о гидроэнергоресурсах крупнейших по величине энергетического потенциала рек СССР.
Процесс использования гидроэнергетических ресурсов сопряжен с неизбежными потерями: гидравлическими — в водоводах, механическими и электрическими — в оборудовании: часть участков рек (самые верховья и приустьевые участки) практически не может быть использована; часть воды будет потеряна на испарение из водохранилищ, часть ее будет потеряна на фильтрацию. Суммарные потери при освоении гидроэнергетического потенциала составят, в целом для страны, 36%. Следовательно, из общей величины гидроэнергоресурсов средних и крупных рек, оцениваемой в 3338 млрд. кВт-ч, может быть освоено лишь 64%, т. е. 2106 млрд. кВт-ч. Эта последняя величина называется техническим потенциалом, она характеризует технически достижимую величину использования гидроэнергетического потенциала.
Практическое значение имеет экономический потенциал гидроэнергетических ресурсов СССР, т. е. та часть гидроэнергетических ресурсов, которую в свете современных воззрений на развитие энергетики и экономических оценок целесообразно использовать в обозримой перспективе. Оценка экономически целесообразных размеров использования гидроэнергоресурсов производится на основе проектных материалов.
Таблица 2-9
Крупнейшие по величине гидроэнергоресурсов реки СССР

Примечание. Буквой «п» отмечены пограничные реки.

Ко времени последнего учета гидроэнергоресурсов СССР, на 1965 г., страна располагала проектным материалом с различной детальностью проработок по 1351 гидроэлектростанции на общую мощность 315,7 млн. кВт, с суммарной выработкой 1420 млрд. кВт-ч. При обобщении этих данных был определен экономический потенциал гидроэнергоресурсов СССР в размере 1095 млрд. кВт-ч среднегодовой выработки. В табл. 2-10 приведены данные о распределении экономического потенциала гидроэнергоресурсов по территории СССР. Там же в последнем столбце показан для каждого района возможный средний к.п.д. использования энергетического ресурса; эта величина определилась как отношение величины экономического потенциала к величине валового потенциала гидроэнергии.
Из табл. 2-10 видно, что огромные гидроэнергетические ресурсы сосредоточены в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Многоводные реки, стекающие с Сибирского плоскогорья, образуют систему бассейна Енисея, обладающую высоким энергетическим потенциалом, это кладовая гидроэнергетических богатств СССР.
Районом наиболее высокой концентрации гидроэнергии является горная система Памиро-Алая в пределах Таджикской ССР. Здесь экономический потенциал гидроэнергии на каждый квадратный километр территории составляет в среднем по 592 тыс. κвτ·ч в год.

Таблица 2-10
Распределение экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов на территории СССР
Для каждого района учтен речной сток как формирующийся на данной территории, так и поступающий из смежных районов.
Условно включена территория Калининградской области.
Европейская часть СССР принята с включением Урала, но без его восточной территории, расположенной в бассейне р. Оби. По европейской части СССР учтена также западная часть Казахстана до р. Урала.
Без учета островов Северного Ледовитого океана.

Таблица 2-11
Экономический потенциал гидроэнергетических ресурсов отдельных стран

Почти столь же высокой концентрацией гидроэнергии характеризуются районы Большого Кавказа — Грузинской ССР — 455 тыс. кВт-ч на 1 км2. Высокой концентрацией гидроэнергии выделяются и районы Малого Кавказа — Армянской ССР.
В этих же районах, как это следует из табл. 2-10, каждый кубический метр (километр) воды является носителем высокого энергетического потенциала.
Экономический потенциал гидроэнергии является основной характеристикой гидроэнергоресурсов во всем мире, и методика его оценки примерно одинакова в большинстве стран. По запасам гидроэнергетики СССР значительно превосходит все страны мира (табл. 2-11).
СССР является третьей страной в мире по уровню развития гидроэнергетики, хотя у нас освоена лишь незначительная часть гидроэнергетических богатств. Выработка всех гидроэлектростанций в 1969 г. составила 115,2 млрд. кВт-ч.
Для оценки степени освоения гидроэнергетического потенциала характерна проектная выработка действующих и строящихся гидроэлектростанций (табл. 2-12).
В табл. 2-13 приведены сопоставительные данные о степени освоения гидроэнергетического потенциала и величине выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях в 12 ведущих странах мира. Таблица составлена но материалам, представленным на Мировую энергетическую конференцию 1968 г.
Таблица 2-12
Освоение экономического потенциала гидроэнергетических ресурсов СССР на 1 января 1970 г.

Степень освоения гидроэнергетических ресурсов наиболее обжитой части страны — европейской территории и Кавказа, где сосредоточено свыше 75% населения, достаточно велика — 31,7%. почти наравне с США. В целом же по стране действующими гидроэлектростанциями используется всего лишь 10% экономического потенциала. В резерве имеются огромные ресурсы.
Данные табл. 2-12 показывают, что с учетом строящихся гидроэлектростанций степень освоения экономического потенциала гидроэнергоресурсов на европейской территории страны становится большой. Этим и объясняются затруднения с выдвижением новых объектов гидроэнергетического строительства в районах Северо-Запада, Центра, Поволжья, Юга и Урала (рис. 2-3). Большие возможности гидроэнергетического строительства имеются на Кавказе.

Таблица 2-13
Степень освоения гидроэнергетических ресурсов в различных странах мира

Степень использования гидроэнергоресурсов определена по фактической выработке ГЭС за указанный год.

В Восточной Сибири действующими и строящимися гидроэлектростанциями будет освоено около одной трети экономического потенциала гидроэнергоресурсов.
Гидроэлектростанции всегда рассматривались как источник получения электроэнергии и мощности.

Рис. 2-3. Диаграмма (площадная) распределения по крупным экономическим районам СССР экономического потенциала гидроэнергии [млрд. кВт·ч] с показанием степени освоения его действующими и строящимися гидроэлектростанциями по состоянию на 1/1 1970 г.
I — Закавказье; II — Северный Кавказ; III — Юг; IV — Центр, Поволжье и Урал; V — Северо-Запад; VI — Средняя Азия и Казахстан; VII — Дальний Восток; VIII — Восточная Сибирь; IX — Западная Сибирь;
1—действующие ГЭС; 2 — строящиеся ГЭС.

Гидроэнергетические ресурсы СССР

Примечание. Европейская часть СССР принята с включением Урала, но без его восточной территории, расположенной в бассейне р. Оби. По европейской части СССР учтена также западная часть Казахстана до р. Урала.

В ряде случаев роль гидроэлектростанций в топливно-энергетическом балансе была столь же значима, как в в балансе мощностей. В современных крупных энергетических системах, в которых начинают преобладать мощные блочные агрегаты с высокими параметрами пара и растет мощность атомной энергетики, возникает все больший спрос на высокоманевренные электростанции для покрытия пиковой части графика нагрузок. Таковыми являются гидроэлектростанции. В этих случаях основная ценность гидроэлектростанции определяется ее мощностью. При одной и тон же величине используемого энергетического ресурса мощность гидростанции будет различной в разных энергосистемах. Отсюда следует, что применяемая у пас характеристика гидроэнергетических ресурсов в киловатт-часах не полностью отображает в настоящее время их практическую ценность. Ее необходимо восполнить еще и показателями располагаемого потенциала мощности, как это делается в большинстве других стран.

Экономический потенциал гидроэнергетических ресурсов СССР и степень его освоения на 1 января 1970 г.

Примечания: 1. Данные табл. 2-15 получены: столбцы 4, 6 и 7 из табл. 2-14; 5 — по статистке и подсчетом; 3— как сумма столбцов 5 и 7.

1. Данные столбцов 4 и 5 приведены по ГЭС крупнее 5 тыс. кВт.
2. Европейская часть СССР принята с включением Урала, но без его восточной территории. расположенной и бассейне р. Оби. По европейской части СССР учтена также западная часть Казахстана до р. Урале.

В расчетах по развитию энергетики страны в перспективе, выполненных за последние годы, была определена рациональная структура электростанций энергосистем и выявлены возможная роль гидроэлектростанций и требования к гидроэнергетике. Обобщая эти материалы, можно с достаточной степенью приближения оценить для каждой из объединенных энергосистем среднее наиболее вероятное число часов использования мощности вновь вводимых ГЭС. Для европейской территории это около 2000 ч. для восточных районов — около 4 000 ч в год. В табл. 2-14 приведены данные по районам и соответствующая этому числу часов использования мощность, при которой может быть рационально израсходован экономический потенциал гидроэнергии. Эта таблица характеризует возможности, которыми

располагает страна в области гидроэнергетического строительства.
В дальнейшем для полноты картины следовало бы осветить также в возможности строительства гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС). В настоящее время кадастровые материалы по ГАЭС еще не разработаны в такой степени, чтобы можно было сделать обобщения. Это весьма перспективное направление гидроэнергетики проходит сейчас стадию первичного накопления проектных материалов и кадастровых разработок.
Состояние освоения экономического потенциала гидроэнергии страны характеризует табл. 2-15.