清洁能源之水能

1955年12月27日，位于北京官厅水库旁的官厅水电站建成发电，这是中国第一座自行设计建造的自动化水电站。那么，为什么水力发电会产生清洁能源呢？

水能是指自然水流中包含的能量，主要是指水的势能和动能。广义而言，水电资源包括河流水电、潮汐能、波浪能、海流和潮汐能等。潮汐能和波浪能通常被称为新能源。狭义的水能资源是指河流水能。

对于水中包含的能量，可以理解为:水体具有高水平的势能，势能在“水往下流”的过程中转化为动能并释放出来；在太阳辐射和重力的作用下，水蒸发到大气中，然后以雨和雪的形式落到陆地和海洋中。高水位水体的径流流入河流，然后流入海洋。这个过程被称为“水文循环”。它不停地旋转，从不停止。因此，水能资源具有可重复再生的特点，相当于太阳能、风能和生物质能等可再生能源。

水电站大坝

水电站大坝工作人员正在安装水电站

水力发电示意图

人类比风能更早使用水能。在西汉时期，中国已经有了使用水研磨大米的水磨，而古希腊农民使用水轮将小麦磨成面粉。后来，欧洲人用水来压碎矿石、挤压布料，还利用水流的动力来驱动各种生产机器，如水轮。19世纪末，水能成为发电的能源之一。1882年，世界上第一座水电站在美国威斯康星州正式投入运行。昆明石龙坝水电站是中国第一座水电站，建于1912年。

常规水力发电是指在陆地水系统中利用能量。其基本原理是当水流向低洼处时，利用河流、湖泊等高处水体的势能驱动水轮机，从而将水中的势能转化为动能，再通过水轮机驱动发电机产生电能。

典型的水电站由三部分组成:蓄水的水库、控制水流的大坝和发电的发电机。水电站发电成本低、效率高、灵活性强，还可以形成防洪、灌溉、航运、养殖、旅游等多方面的水资源综合利用体系。水能在转化为电能的过程中不发生化学变化，不排放有害物质，不污染空气和水体本身。因此，它是取之不尽的清洁能源。当然，大型水电工程的建设，特别是高坝和大型水库的建设，将会在一定程度上改变和破坏自然生态环境。因此，在水电开发的全过程中，项目的选择、建设和运营需要真正体现生态效益、经济效益和社会效益的综合考虑。