水力 ⚡ 透过数据了解能源

什么是水力？

水力发电，或称水电，是可再生能源之一。其原理是用河流或瀑布流动产生的动能使涡轮机运转，驱动发电机发电。

古希腊和中国在过去就懂得使用水坝，并在中世纪时用水坝碾碎谷物。19世纪时期，世界第一个水电涡轮机诞生，在1895年安装在尼亚加拉瀑布，至今仍在运行。自20世纪发展以来，水力发电发展迅速，2022制造了4224TWh的电力，比1970年多了整整4倍。

比起核能（9.3%）、风力（7.6%）和太阳能（4.8%），水电产量占世界电力总量的15.3%。中国大陆的水电产量从2006年的436TWh增至2020年的1294TWh，增长了2倍。另外，巴西65.5%的电力和加拿大60.4%的电力也都来自水力发电。

水电站的大坝除了有发电的功能外，还能通过蓄水的方式储存能量，作为间歇性能源（如风力、太阳能等）的补偿能源。

水力是低碳能源吗？

是的，由于其生命周期排放量相对较低，水力被认为是一种低碳能源。

水力对生命周期排放的预估中值为24 gCO2eq / kWh。我们的排放量数据源自哪里？

风力	11 gCO2eq / kWh	低碳
核能	12 gCO2eq / kWh	低碳
水力	24 gCO2eq / kWh	低碳
地热能	38 gCO2eq / kWh	低碳
太阳能	45 gCO2eq / kWh	低碳
生物燃料	230 gCO2eq / kWh	低碳
天然气	490 gCO2eq / kWh	高炭/ 化石燃料
石油	650 gCO2eq / kWh	高炭/ 化石燃料
燃煤	820 gCO2eq / kWh	高炭/ 化石燃料

水力与其它的低碳电力比较图表

以下列出了最重要的水力发电生产国和地区

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水力发电的优点：

水力发电是一个人们熟知已久的可再生能源，它所排放的温室气体非常少，有助于减缓全球暖化，并以有竞争力的价格提供电力。

水力发电有助减缓全球暖化

首先，水力发电是可再生能源之一，像是巴西65.5%和加拿大60.4%的水力发电对全球暖化的影响非常小。

事实上，比起煤炭 (820 gCO2eq / kWh)与天然气（490 gCO2eq / kWh），水电在供电过程中产生的温室气体是最低的（24 gCO2eq / kWh），因此它也是低碳能源之一。

水力发电的价格比煤炭便宜，与天然气相当

第二，根据国际能源署（IEA）的统计，水力发电的平均价格为72美元/兆瓦时（USD/MWh），相比陆上风力（50 USD/MWh）、太阳能（56 USD/MWh）、天然气（71 USD/MWh）、煤炭（88 USD/MWh）来的更加经济实惠。

虽然水力发电的前期投资费用较高，但其寿命几乎是无限的，因此往往能够回收成本。例如1895年设立在尼亚加拉大瀑布的水轮机至今仍在运作。

https://www.iea.org/reports/projected-costs-of-generating-electricity-2020

液压能源自公元前6000年以来仍不断地进步。

公园前6000年就能看到古埃及使用水力的痕迹。考古学家在尼罗河上发现了最早的水坝迹象，认为这些水坝有助于防洪和灌溉农作物。

这种技术也在公元前2000年的古希腊米诺斯文明和公元前2世纪的中国所发现。

https://www.mdpi.com/2071-1050/12/22/9760/pdf

http://www.history.alberta.ca/energyheritage/energy/hydro-power/hydro-power-in-ancient-times.aspx

https://www.hydropower.org/iha/discover-history-of-hydropower

Benoît Fourneyron于1827年发明了第一台水力发电涡轮机。这项通过水力发电的技术于19世纪在法国和德国快速发展起来。1895年，它被安装在尼亚加拉大瀑布上，至今仍在使用。

随后，水电于20世纪在工业化国家得到大规模的发展。自1970年到2022年，水电生产的电力增加了4倍，占全球电力的15.3%，使水电成为低碳电力中的第一大来源，排在后面的是核能（9.3%）、风力（7.6%）和太阳能（4.8%）。

水力发电是一种可再生能源

水力发电与风力、太阳能和地热能一样，是可再生的低碳能源。一旦水坝安装完毕，它只需要利用水流产生的天然能量，不像化石燃料需要燃料来发电。

利用水力发电进行能源储存

水力发电可依照需求储存能源，当间歇性可再生能源（风力、太阳能）产生大量电力时，水将被抽到上游的水坝中；而当间歇性能源的供电产量较少时，便可以用水力发电所储存的能量补偿，进而稳定输电网路。这样的特性是实现净零排放的关键之一。

水力发电的缺点：

水力发电设施的前期投资费用高昂。

许多水电设施是大型的设施项目，需要建造水坝、水库和发电涡轮机，需要大量的财务投资。

因此，前期的建设成本往往较高。然而，这些设施一般可持续50至100年（有时甚至更长），这让他们成为值得投资的项目之一。像是尼亚加拉瀑布至今仍在运作。这样长寿的成果让它的竞争性价格平均落在68美元和72美元/兆瓦时之间。这个价格比其他可再生能源，如陆上风力（50美元/兆瓦时）和太阳能（56美元/兆瓦时）更贵，但它与天然气（71美元/兆瓦时）相当，更比最严重的污染源：煤（88美元/兆瓦时）便宜得多。

https://www.iea.org/reports/projected-costs-of-generating-electricity-2020