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发电量不是全球第一?装机第一的三峡大坝,发电量还不如第二名?

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“三峡水电站大坝高程185米,蓄水高程175米,安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组,总装机容量达到2250万千瓦,从2012年7月4日已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地”


  这就是百度百科中查到的资料,因此在大家的印象中,三峡水电站就是全球第一,但事实上它装机容量确实是全球第一,但年发电量却不如装机容量不及它2/3的伊泰普水电站!


  全球装机容量第一的三峡水电站

  三峡水电站选址在我国最长的河流长江中游的宜昌市西陵峡段,1993年初开工兴建,2003年7月10日,第一台机组并网发电,到2009年全部完工,2010年10月26日,三峡工程水库试验性蓄水首次达到175米最终水位。


  三峡库区是一个极其狭长的河道型水库,全长640多千米,库区面积1084平方千米,库容量超过393亿立方米。


  三峡电站的机组布置在大坝的后侧(下游侧),总共安装了32台70万千瓦(700MW)水力涡轮机组,左岸14台、右岸12台、右岸地下6台,另外还有2台5万千瓦的电源机组,因此总装机容量为2,250万千瓦(有些资料中是2240万千瓦,不计算电源机组)全球第一,年发电量约1,000亿千瓦·时。


  三峡水电站装机容量遥遥领先,为什么发电却不如伊泰普水电站

  这里确实有个问题,从年发电量来看,三峡甚至还不如装机容量只有1400万千瓦的伊泰普水电站,比如在2016年,伊泰普水电站的年发电量为103,098GWh,而三峡水电站则只有93,533GWh,虽然相差不是特别大,但伊泰普水电站装机容量不足三峡的2/3,究竟是什么原因导致了两者之间如此反差?


  决定发电量的几个要素

  水力发电利用的是水资源的重力势能,那么能决定它的几个参数就是总水量多少(河流径流量),水坝前后的有效水位落差,以及总装机容量与年发电时间。

  

  • 长江年均径流量为9600亿立方米,坝体前后有效水位落差约113米(实际可利用水位小于此高度),装机容量上文已经有述。
  • 伊泰普水电站所在的巴西与巴拉圭交界的巴拉那河,年均净流量为5582亿立方米,坝高196米,坝体前后有效水位落差为120米左右(实际有效水头为118米)。

  两个电站都在中游,径流量比例也接近一半,落差也差不大,整体优势上三峡非常明显,因为决定发电量最关键的一个因素是径流量,而三峡大坝所在的长江,径流量是巴拉那河的2倍,但问题是三峡电站的发电量居然不如伊泰普水电站,难道是三峡设计先天不足?


  决定性因素:发电有效流量与年发电时间

  长江的径流量尽管很大,但有一个非常不利的因素,长江存在丰水期和枯水期,每年的夏秋季(5-10月)是长江的丰水期,抗洪抢险一般就发生在这几个月份,此时的上游来水超出了三峡库区的极限,就需要泄洪,当然在洪峰到来之前,还要把三峡库区的水位降到防汛限制水位,以便留出足够的库容迎接洪峰,防止直接冲击下游。

  三峡大坝泄洪


  因此大量的径流量就这样被泄洪槽白白地排入了下游,这些水会被计算在径流量之内,但对发电却没有任何帮助,不过对调节水库的泥沙淤积是有用的。长江丰水期的流量占了全年总量的70%以上,长江丰水期大约有50%左右的流量就是这样被消耗的。


  而巴拉那河地处南美热带雨林,流域内降水丰富,尽管也存在枯水期,但时间比较短,主要集中在8~9月,而且巴拉那河支流水系遍布南美洲东西部,径流量还存在互补,因此对伊泰普水电站全年发电时间比较有利的。


  不过伊泰普水电站还是吃亏于总径流量偏低,因为三峡水电站年发电量自2014年超过伊泰普水电站之后,就只有2016年略低,其余年份都是吊打伊泰普,所以三峡电站要说世界第一,还真名副其实,但这个名号是从2014年才真正开始的。

  伊泰普水电站控制室


  延伸阅读:发电站发出来的电没人用时,电能到哪里去了?

  这可能是大家一直疑惑的问题,这发电站日夜不息的在发电,但晚上大家都不用电时这些多余的电都去哪了呢?


  估计有朋友会回答,你不用电,不代表工厂不用电不是吗?但事实上凌晨时段确实是用电低谷,发电站此时多余的电,去了哪里?


  答案倒是非常简单,整个电网中都没有多余的电,用电端用多少,发电机发多少,当然还有线损与变电所等损耗,整体上是能量守恒的,不存在多余一说,这是负荷降低时发电站也会减少水流量,关闭发电机组等保证水力资源不浪费等。


  当汛期或者太阳能与风能无法限制这些机组时候,只能泄洪或者关闭,或者使用储水蓄能将这些能量利用起来,等到用电高峰期再发电回馈电网。

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