1．2　水能资源概述

1．2．1　水能资源定义

1．广义水能资源

人类开发利用水能资源的历史源远流长。根据《中华人民共和国可再生能源法释义》（全国人大常委会法工委编）对水能（hydropower resources）的定义是：风和太阳的热引起水的蒸发，水蒸气形成了雨和雪，雨和雪的降落形成了河流和小溪，水的流动产生了能量，称为水能。

当代水能资源开发利用的主要内容是水电能资源的开发利用，以致人们通常把水能资源（water power resources）、水力资源（hydraulic power resources）和水电资源（hydroelectric power resources）作为同义词，而实际上，水能资源包含着水热能资源、水力能资源、水电能资源和海水能资源等广泛的内容。

（1）水热能资源。水热能资源也就是人们通常所知的天然温泉。在古代，人们已经开始直接利用天然温泉的水热能资源，建造浴池，沐浴治病健身。现代人们也利用水热能资源进行发电和取暖。如冰岛，该国2003年水电发电量为70．8亿kW·h，其中利用地热（即水热能资源）发电就达14．1亿kW·h，全国86%的居民已利用地热（水热能资源）取暖。我国西藏地区已建成装机2．5万kW的羊八井电站，也是利用地热（水热能资源）发电。据专家预测，我国近百米内土壤每年可采集的低温能量（以地下水为介质）可达15000亿kW。目前我国地热发电装机容量为3．53万kW。

（2）水力能资源。水力能包括水的动能和势能，中国古代已广泛利用湍急的河流、跌水和瀑布的水力能资源，建造水车、水磨和水碓等机械，进行提水灌溉、粮食加工、舂稻去壳。18世纪30年代，欧洲出现了集中开发利用水力资源的水力站，为面粉厂、棉纺厂和矿山开采等大型工业提供动力。现代出现的用水轮机直接驱动离心水泵，产生离心力提水，进行灌溉的水轮泵站，以及用水流产生水锤压力，形成高水压直接进行提水灌溉的水锤泵站等，都是直接开发利用水的力能资源。

（3）水电能资源。19世纪80年代，当电被发现后，根据电磁理论制造出发电机，建成把水力站的水力能转化为电能的水力发电站，并输送电能到用户，使水电能资源开发利用进入了蓬勃发展时期。

现在所说的水电能资源通常称为水能资源。在水能资源中，除河川水能资源外，海洋中还蕴藏着巨大的潮汐、波浪、盐差和温差能量。据估计，全球海洋水能资源为760亿kW，是陆地河川水能理论蕴藏量的15倍多，其中潮汐能为30亿kW，波浪能为30亿kW，温差能为400亿kW，盐差能为300亿kW。当前人类对海洋水能资源的利用只有对潮汐能的开发利用技术达到了可以大规模开发的实用性阶段，其他能源的开发利用，都还需进一步研究，只有在技术经济的可行性上取得突破性成果，才能达到实用的开发利用程度。我们通常所提到的开发利用海洋能，最主要是开发利用潮汐能。月球和太阳对地球海水面吸引力引起海水水位周期性的涨落现象，称为海洋潮汐。海水涨落就形成了潮汐能。从原理上讲，潮汐能是一种利用潮位涨落产生的机械能。

11世纪出现了潮汐磨坊，20世纪初，德国和法国开始建造小型潮汐电站。据估算，全世界可开发利用的潮汐能为10亿～11亿kW，年发电量约12400亿kW·h。我国潮汐能可开发资源装机容量为2158万kW，年发电量为300亿kW·h。

目前世界上最大的潮汐电站是法国的朗斯潮汐电站，装机容量为24万kW。我国第一个潮汐电站是1958年建成的广东鸡州潮汐电站，装机容量为40kW。1985年建成的浙江江厦潮汐电站，装机容量为3200kW，居世界第三位。

此外，在我国海洋中，波浪能蕴藏量约1285万kW，潮流能蕴藏量约1394万kW，盐差能蕴藏量约1．25亿kW，温差能约13．21亿kW。综上所述，我国海洋能总计约15亿kW，超过陆地河川水能理论蕴藏量6．94亿kW的2倍多，具有广阔的开发利用前景。现在，世界各国都大量投入，竞相研究如何开发利用蕴藏在海洋中的巨大能源的技术途径。

2．狭义水能资源

狭义水能资源指水体的动能、势能和压力能等能量资源，是自由流动的天然河流的出力和能量，称河流潜在的水能资源，或称水力资源。

1．2．2　世界水能资源分布

据1996年《国际水力发电和坝工建设手册》统计的数据，全世界理论水能资源蕴藏量共413095亿kW·h／a，其中技术可开发水能资源为117549亿kW·h／a。全世界水电装机容量1995年底为6．9亿kW，年发电量21491．2亿kW·h，开发利用程度为18．3%。多数发达国家一般都优先开发水电，至20世纪70年代末水电开发利用程度已较高；20世纪80年代以来，继续开发水电的潜力已不大，如瑞士、法国、奥地利、西班牙、英国、美国、意大利和日本等。这些国家的水能开发利用程度均在50%以上，最高达74%。发展中国家过去由于政治和经济等原因，水能资源开发较缓慢，水电开发利用程度长期不高，但近二三十年来，尤其是20世纪80年代中期，水电开发速度大大加快，水能资源利用程度迅速提高。2010年8月25日，云南省华能小湾水电站四号机组（装机容量为70万kW）正式投产发电，成为中国水电装机突破2亿kW标志性机组，我国水力发电总装机容量由此跃居世界第一。

目前，世界上水电总装机容量超过1000万kW的有16个国家，水电装机容量排在前5位的国家分别为中国、美国、加拿大、巴西和俄罗斯。

1．2．3　我国水能资源分布

我国国土辽阔，河流众多，大部分位于温带和亚热带季风气候区，降水量和河流径流量丰沛；地形西部多高山，并有世界上最高的青藏高原，许多河流发源于此；东部则为江河的冲积平原；在高原与平原之间又分布着若干次一级的高原区、盆地区和丘陵区。地势的巨大高差，使大江大河形成极大的落差，如径流丰沛的长江、黄河等落差均超过4000m。因此，我国的水能资源非常丰富。据1977—1980年第三次全国性水能资源普查，我国水能资源理论蕴藏量为6．76亿kW，其中可开发的水能资源为3．78亿kW，如全部得到开发，所发电量可达1．92万亿kW·h，约占世界可开发水能资源年发电量的1／5，居世界首位。按地区和水系可开发水能资源的分布情况，见表1．2。

从表1．2可以看出我国水能资源在地区分布上很不均匀，水能资源大部分集中在西南地区，中南和西北为次，华北、东北和华东地区所占比例很小。

从各水系水能资源的分布看，长江是我国水能资源最丰富的水系，其水能资源主要分布在干流中、上游及乌江、雅砻江、大渡河、汉水、资水、沅江、湘江、赣江、清江等众多支流上，见表1．3。

1．2．4　中国河川水能资源的特点

中国河川水能资源的特点如下：

（1）资源量大，占世界首位。

（2）分布很不均匀，大部分集中在西南地区，其次在中南地区，经济发达的东部沿海地区的水能资源较少。而中国煤炭资源多分布在北部。形成北煤南水的格局。

（3）大型水电站的比重很大，单站规模大于200万kW的水电站资源量占50%。已于1994年12月开工的长江三峡工程的装机容量为1820万kW，多年平均年发电量为840亿kW·h。位于雅鲁藏布江的墨脱水电站，经查勘研究，其装机容量可达4380万kW，多年平均年发电量为2630亿kW·h。