水能资源利用技术的研究综述

顾永和，席 静，王 静，梁 斌

(1.兰州石化职业技术学院 监察(审计)处，甘肃 兰州 730060；2.兰州石化职业技术学院 应用化学工程学院，甘肃 兰州 730060)

水能资源利用主要指的是利用水体的机械能(动能、势能、静压能)。所以利用水能资源的最基本条件是有水流和形成落差(即水从高位降到地位时的水位差)。因此水流的流量越大，水位的落差越大，所包含的能量就大，即可利用的水能资源就越多。广义上的水能资源主要包括河流、潮汐、海洋能等能量资源；而狭义的水能资源指的是河流的水能资源[1]。

1 水能资源的特点

1.1 世界水能资源的特点

水能资源作为一种清洁的可再生资源，在利用的过程中还可多次循环重复利用，对人类生活以及世界经济发展都具有一定经济价值。在世界范围内，水能资源分布广泛，但是全世界不到30%的水能资源得到了利用开发，尚未开发利用的水能资源大部分位于发展中国家。

1.2 我国水能资源的特点

我国范围内蕴藏的水能资源量居世界第一位。但是在我国也存在水能资源分布不均的问题。我国的水能资源有约70%分布在西南三省一市和西藏自治区，其中长江水系最多。截至目前，我国已开发的水能资源主要集中在长江、黄河和珠江的上游[2]。

2 水能资源的利用

据记载，我国对水能资源的利用历史悠久，早在古代，我国就发明了“水磨”、“水碾”等主要利用，主要是将水能转化为机械能。随着社会的进步，水能可以被转换为电能，即水力发电。所谓水力发电其实就是将水能通过水轮机先转化为机械能，然后通过水轮机带动发电机发电，实现将水能转换成电能的过程。而在现代，水利资源利用已经是一项庞大的综合工程，将水资源的利用系统的联系在一起。可以说，在现代，水能资源除发电外，兼有防洪、灌溉、供水、航运、养殖、旅游等利用价值，产生的社会效益和环境效益不容小觑。无论如何利用，水能资源的利用的主旨就是要充分合理地利用江河水域的水源(包括地上和地下)，以此来获得最优的综合效益[3]。

2.1 我国水力发电的进展

目前我国的水力发电装机容量居世界第二。从新中国成立后，在大规模经济建设的推动下，结合江河治理，我国水电事业持续快速发展。改革开放后，水电建设的步伐进一步加快。而在我国水力发电技术方面，因为西部大开发举措和“西电东送”战略的制定，在一定程度上支撑着我国水电事业的发展，这一重大举措将我国的水力发电技术推向了世界的前列。而且我国水力发电建设在发展的这些年，通过合理开发、引进外资、招标承包等一系列与时俱进的举措，已经逐步建立起了既能够适应市场经济，同时又具有中国特色的水电开发、建设机制[4]。

2.2 我国水力发电的成就

从我国水能资源的优势特点来看，小型水力发电已经成为了我国开发利用水能资源的一个重要选择。所谓小型水力发电(简称小水电)，指的是容量为12～0.5MW的小型水力发电站，而容量小于0.5MW的小水电又称农村小水电。这些小型水力发电站最典型的优势特点是运行过程中坚守耐用，使用寿命较长，坚固耐用，且市场价格稳定。这些特点使得小水电成为了用电规模较小，同时区域较偏远的地区主要的选择对象。同时在我国小水电资源分布很广泛，据数据统计，在我国的2166个县(市)中有1573个县存在可开发利用的小水电资源。1998年的时候，联合国开发计划署(UNDP)正式把国际小水电中心设在我国，这一成就表明了我中国的小水电已从国内走向了世界[5]。

3 水能资源利用技术的前景

水能资源作为清洁无污染的新能源，在世界范围内都具有非常高的环境效益和经济价值。据数据记载，全世界的水能资源在理论上约为34万亿kW·h/a，其中已现有的技术可以开发利用的水能资源约为14万亿kW·h/a，在理论上占据水能蕴藏量的41%。而目前已经开发利用的水能资源仅有2.1万亿kW·h/a，只占了能够开发利用的水能资源的15%以及水能资源理论蕴藏量的6.2%。可以说，人类目前已经开发利用的水能资源其实只占了总水能资源很小的一部分，换句话说，无论是世界范围内还是我国范围内，水能资源的开发前景巨大[6]。

4 我国水能资源开发利用中存在的主要问题

尽管水能资源有着众多独有的特点和优势，但是开发利用却仍然未到达成熟期。这不仅是技术层面的问题，还有其他方面的问题。

4.1 水能资源开发利用过程中的环境争议问题

在我国，除了存在水能资源分布不均，开发技术尚待完善的问题之外，还存在一些其他方面的问题。其中，最受关注的问题就是水能资源的开发利用过程中带来的环境问题。即使水能资源利用和资源环境保护之间不存在根本对立的问题，即使从全方位考虑，水力发电建设是有利于环境保护的，也符合世界范围内可持续发展的战略要求，但是无论如何，在水能资源的开发利用过程中对水体环境以及水体生物的确会带来一些不良影响，甚至还涉及到部分区域的自然保护区的开发问题。这些都对我国的水能资源的开发利用带来了一定的限制。

4.2 水能资源开发利用过程中的体制建设方面的问题

目前在我国，水能资源开发利用的建设体制方面建设尚未完善，尤其是在水力发电建设方面，存在着多种开发利用模式。比如一条河流基本由一家投资主体开发，或者一条河流的不同梯级发电站由不同投资者开发的模式。这两种开发模式都在一定程度上存在着缺陷，尤其是第二种开发模式。在同一条河流的水能资源利用过程中，如果上中游段因为灌溉以及工业供水等方面耗掉大量的水能资源，这样到河流下游段，水力发电甚至农田灌溉的水能资源就会可能出现短缺不够用的问题。这些问题都会限制我国水能资源开发利用的综合发展。

5 展望

水能资源是清洁资源，可再生资源，且能循环利用，对人类生活和经济发展具有很高的经济价值。随着现代化进程的逐步推进，人类对能源的需求量也逐步增加，相对于其他矿物能源，水能资源具有清洁无污染、可再生、能循环利用、运营成本低等优点。因此，我们要加快水能资源的开发，逐步改善能源利用状况，加大水能利用比重，营造一个清洁、可循环的能源利用环境。