/MorandFachot 中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)評價(jià)中心 孟子舒（譯） 張亮（校）/

超過130年，但仍是水電的全盛時(shí)期
——水力發(fā)電已持續(xù)130年仍然前景光明

/MorandFachot 中國電器工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)評價(jià)中心 孟子舒（譯） 張亮（校）/

德國不萊梅威悉河畔水電站的卡普蘭水輪機(jī)

水電仍然是世界上可再生能源的最主要來源。即便在一些地區(qū)還不是最主要來源，但在可預(yù)見的未來，大大小小的水電項(xiàng)目仍在許多地區(qū)正投入建設(shè)。IEC開展的水電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化工作持續(xù)了100多年。未來在很大程度上，可再生能源依賴于發(fā)掘發(fā)電來源。水電的發(fā)展歷史顯示， IEC已經(jīng)將主要的標(biāo)準(zhǔn)化制定工作進(jìn)行了100多年。

像世界文明一樣古老

自古以來，世界上許多文明就已使用水力。水力最早在水磨坊中用來將谷物碾成面粉，后來逐漸發(fā)展為用水車驅(qū)動(dòng)杵錘、驅(qū)動(dòng)織布機(jī)織布或驅(qū)動(dòng)鋸砍伐木材或其他材料。

18世紀(jì)末，蒸汽動(dòng)力成為工業(yè)革命主要?jiǎng)恿χ?，超過了水力。當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)水力可以用來發(fā)電時(shí)，它又煥發(fā)了新活力。

第一個(gè)水電項(xiàng)目的創(chuàng)意亮點(diǎn)

世界上第一個(gè)水電項(xiàng)目來自英國發(fā)明家、工業(yè)家阿姆斯特朗勛爵的點(diǎn)子。1878年，他在位于英格蘭諾森伯蘭郡的克拉格賽格莊園湖邊通過渦輪發(fā)電使用水力，點(diǎn)亮了自己鄉(xiāng)間宅邸的一個(gè)燈泡。

二至三年間，美國和加拿大建立了一系列小型發(fā)電站，為當(dāng)?shù)厮饺撕蜕虡I(yè)客戶，尤其是磨坊，提供電力照明和設(shè)備電力。

1882年，世界上第一個(gè)水力發(fā)電站在威斯康星州（美國）阿普爾頓投入使用。

世界上第一個(gè)大型水電站，亞當(dāng)斯發(fā)電站，在1895年建于紐約州尼亞加拉瀑布城。直至1961年發(fā)電站停止使用，最初的西屋電氣發(fā)電機(jī)仍然在變電站工作。

在第一個(gè)水力發(fā)電站運(yùn)行的十年中，數(shù)以百計(jì)的發(fā)電站投入使用，首先出現(xiàn)在北美，隨后出現(xiàn)在19世紀(jì)90年代的歐洲和20世紀(jì)早期的亞洲（1905年建于臺北，1912年建于中國大陸的石龍壩水電站至今仍在工作）。

19世紀(jì)上半葉，水電站成為世界上最重要的電力來源。

三種不同類型的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制造使水電站的擴(kuò)建成為可能，這三種類型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)如今仍在工作。

1849年，英籍美裔工程師James Francis制造了現(xiàn)今使用最廣泛的法氏水輪機(jī)，即一種反擊式水輪機(jī)。

1880年，美國發(fā)明家Lester Allan Pelton為其十年來一直致力于制造的培爾頓式水輪，即一種沖擊式水輪機(jī)，申請了專利。

1912～1913年間，奧地利工程師Viktor Kaplan發(fā)明了卡普蘭水輪機(jī)，即一種可調(diào)葉片螺旋槳式水輪機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)運(yùn)而生

隨著水電迅速擴(kuò)展到全世界，IEC率先開展了水電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

1911年9月在意大利都靈召開的IEC會(huì)議報(bào)告上的一小段文字，標(biāo)志著IEC開展水電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的第一步。

報(bào)告提到：“意大利委員會(huì)提議，特別委員會(huì)【關(guān)于電氣機(jī)械設(shè)備評級】表達(dá)了希望中央辦公室組織特別委員會(huì)（7個(gè)成員）與意大利委員會(huì)協(xié)作，共同進(jìn)行與發(fā)電站有關(guān)水電機(jī)械裝置若干問題的研究意愿。委員會(huì)可包括非IEC委員的其他成員?！保↖EC12號出版物）

1913年，來自奧地利、英國、法國、德國、意大利、挪威、瑞士和美國的委員會(huì)代表在瑞士蘇黎世出席名為“關(guān)于發(fā)電站原動(dòng)力的特別委員會(huì)”的會(huì)議，落實(shí)了水電設(shè)備的第一步標(biāo)準(zhǔn)化措施。

會(huì)議摘要（IEC21號出版物）列出了會(huì)議上批準(zhǔn)的如下決議：

1）采用kW為“機(jī)械功率的工業(yè)單位”。

2）涉及流量、水頭（水的高度）、電力能源、渦輪機(jī)（水電輸入、額定機(jī)械輸出和負(fù)載速度、最大輸出功率和效率）的水電設(shè)備有關(guān)定義。

3）采納其他技術(shù)參數(shù)。

特別是該文件中針對封閉式和開放式法氏水輪機(jī)及培爾頓式水輪（當(dāng)時(shí)卡普蘭水輪機(jī)尚未在水電設(shè)備中使用）提出了“表現(xiàn)多種水頭”的三個(gè)圖表。

這些1913年1月的IEC提案仍是水力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)化制定的核心內(nèi)容。IEC 技術(shù)委員會(huì)（TC）4：水輪機(jī)，延續(xù)了這項(xiàng)工作，盡管許多標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，TC4仍持續(xù)更新，同時(shí)制定新標(biāo)準(zhǔn)，特別是水電站自動(dòng)化以及水力磨損和腐蝕的相關(guān)問題。

技術(shù)趨于成熟 前景一片光明

繼第一個(gè)水電站開始發(fā)電130年來，水電仍在世界各地?cái)U(kuò)展使用。隨著世界范圍內(nèi)化石燃料和核能轉(zhuǎn)向使用更多可再生能源，其在未來全球能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

比起其他可再生能源，水電擁有諸多優(yōu)勢：不像太陽能光伏發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電的間歇性，水力發(fā)電幾乎可以即時(shí)投入使用。

如果需要對大型土木工程項(xiàng)目進(jìn)行大規(guī)模投資，在操作運(yùn)行、維護(hù)和升級的情況下，基于成熟科技的水電設(shè)備可持續(xù)工作幾十年。這種情況可以通過1912年投入使用且仍在運(yùn)行的中國石龍壩水電站，或83年前第一次使用的加拿大魁北克省博哈諾伊水電站得到證明。

在可預(yù)見的未來，對水電的投資仍在持續(xù)。國際能源署（IEA）發(fā)布的《2014世界能源展望》預(yù)見到，2014～2040年間，將有19000億美元投入水電工程，成為可再生能源設(shè)備投資第二大熱點(diǎn)。

IEA預(yù)測，未來將增加835GW水電容量，同期由于設(shè)備退役減少152GW容量。

其中還提到，“水電在基于可再生能源的生產(chǎn)總量份額將從如今的75%到2040年降至50%”。根據(jù)IEA所述，隨時(shí)間推移，水電擴(kuò)張速度的減緩是新建大型水壩建設(shè)機(jī)會(huì)減少的結(jié)果。

（轉(zhuǎn)載請注明文章來自IEC e-tech。）