超过130年，但仍是水电的全盛时期
——水力发电已持续130年仍然前景光明

/MorandFachot 中国电器工业协会标准化与技术评价中心 孟子舒（译） 张亮（校）/

超过130年，但仍是水电的全盛时期
——水力发电已持续130年仍然前景光明

/MorandFachot 中国电器工业协会标准化与技术评价中心 孟子舒（译） 张亮（校）/

德国不莱梅威悉河畔水电站的卡普兰水轮机

水电仍然是世界上可再生能源的最主要来源。即便在一些地区还不是最主要来源，但在可预见的未来，大大小小的水电项目仍在许多地区正投入建设。IEC开展的水电设备标准化工作持续了100多年。未来在很大程度上，可再生能源依赖于发掘发电来源。水电的发展历史显示， IEC已经将主要的标准化制定工作进行了100多年。

像世界文明一样古老

自古以来，世界上许多文明就已使用水力。水力最早在水磨坊中用来将谷物碾成面粉，后来逐渐发展为用水车驱动杵锤、驱动织布机织布或驱动锯砍伐木材或其他材料。

18世纪末，蒸汽动力成为工业革命主要动力之一，超过了水力。当人们发现水力可以用来发电时，它又焕发了新活力。

第一个水电项目的创意亮点

世界上第一个水电项目来自英国发明家、工业家阿姆斯特朗勋爵的点子。1878年，他在位于英格兰诺森伯兰郡的克拉格赛格庄园湖边通过涡轮发电使用水力，点亮了自己乡间宅邸的一个灯泡。

二至三年间，美国和加拿大建立了一系列小型发电站，为当地私人和商业客户，尤其是磨坊，提供电力照明和设备电力。

1882年，世界上第一个水力发电站在威斯康星州（美国）阿普尔顿投入使用。

世界上第一个大型水电站，亚当斯发电站，在1895年建于纽约州尼亚加拉瀑布城。直至1961年发电站停止使用，最初的西屋电气发电机仍然在变电站工作。

在第一个水力发电站运行的十年中，数以百计的发电站投入使用，首先出现在北美，随后出现在19世纪90年代的欧洲和20世纪早期的亚洲（1905年建于台北，1912年建于中国大陆的石龙坝水电站至今仍在工作）。

19世纪上半叶，水电站成为世界上最重要的电力来源。

三种不同类型的涡轮发动机的制造使水电站的扩建成为可能，这三种类型涡轮发动机如今仍在工作。

1849年，英籍美裔工程师James Francis制造了现今使用最广泛的法氏水轮机，即一种反击式水轮机。

1880年，美国发明家Lester Allan Pelton为其十年来一直致力于制造的培尔顿式水轮，即一种冲击式水轮机，申请了专利。

1912～1913年间，奥地利工程师Viktor Kaplan发明了卡普兰水轮机，即一种可调叶片螺旋桨式水轮机。

标准化应运而生

随着水电迅速扩展到全世界，IEC率先开展了水电设备的标准化工作。

1911年9月在意大利都灵召开的IEC会议报告上的一小段文字，标志着IEC开展水电设备标准化的第一步。

报告提到：“意大利委员会提议，特别委员会【关于电气机械设备评级】表达了希望中央办公室组织特别委员会（7个成员）与意大利委员会协作，共同进行与发电站有关水电机械装置若干问题的研究意愿。委员会可包括非IEC委员的其他成员。”（IEC12号出版物）

1913年，来自奥地利、英国、法国、德国、意大利、挪威、瑞士和美国的委员会代表在瑞士苏黎世出席名为“关于发电站原动力的特别委员会”的会议，落实了水电设备的第一步标准化措施。

会议摘要（IEC21号出版物）列出了会议上批准的如下决议：

1）采用kW为“机械功率的工业单位”。

2）涉及流量、水头（水的高度）、电力能源、涡轮机（水电输入、额定机械输出和负载速度、最大输出功率和效率）的水电设备有关定义。

3）采纳其他技术参数。

特别是该文件中针对封闭式和开放式法氏水轮机及培尔顿式水轮（当时卡普兰水轮机尚未在水电设备中使用）提出了“表现多种水头”的三个图表。

这些1913年1月的IEC提案仍是水力发电标准化制定的核心内容。IEC 技术委员会（TC）4：水轮机，延续了这项工作，尽管许多标准已经发布，TC4仍持续更新，同时制定新标准，特别是水电站自动化以及水力磨损和腐蚀的相关问题。

技术趋于成熟 前景一片光明

继第一个水电站开始发电130年来，水电仍在世界各地扩展使用。随着世界范围内化石燃料和核能转向使用更多可再生能源，其在未来全球能源结构中发挥着举足轻重的作用。

比起其他可再生能源，水电拥有诸多优势：不像太阳能光伏发电和风能发电的间歇性，水力发电几乎可以即时投入使用。

如果需要对大型土木工程项目进行大规模投资，在操作运行、维护和升级的情况下，基于成熟科技的水电设备可持续工作几十年。这种情况可以通过1912年投入使用且仍在运行的中国石龙坝水电站，或83年前第一次使用的加拿大魁北克省博哈诺伊水电站得到证明。

在可预见的未来，对水电的投资仍在持续。国际能源署（IEA）发布的《2014世界能源展望》预见到，2014～2040年间，将有19000亿美元投入水电工程，成为可再生能源设备投资第二大热点。

IEA预测，未来将增加835GW水电容量，同期由于设备退役减少152GW容量。

其中还提到，“水电在基于可再生能源的生产总量份额将从如今的75%到2040年降至50%”。根据IEA所述，随时间推移，水电扩张速度的减缓是新建大型水坝建设机会减少的结果。

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