environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА10.26897/1997-6011-2025-5-117-125environment-871Research ArticleГИДРАВЛИКА И ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯHYDRAULICS AND ENGINEERING HYDROLOGYОценка потенциала применения свободнопоточных гидротурбин в Китае: гидрологический и экологический анализComprehensive assessment of the potential of free-flow hydro turbines in China based on hydrological and environmental indicatorsФанЛиFanLi

Фан Ли, аспирант

127434, г. Москва, Тимирязевская ул., 49

Fan Li, postgraduate student

Timiryazevskaya, 49, Moscow, 127434

985953684@qq.comhttps://orcid.org/0000-0003-2852-7210ФартуковВ. А.FartukovV. A.

Василий Александрович Фартуков, канд. техн. наук, доцент

Scopus Author ID: 5749450840

Author ID: 1002745

127434, г. Москва, Тимирязевская ул., 49

Vasily A. Fartukov, СSs Ph.D. (Eng.), Associate Professor

Scopus Author ID: 5749450840

AuthorID:1002745

Timiryazevskaya, 49, Moscow, 127434

vasfar@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8703-5684КадысеваА. А.KadysevaA. A.

Анастасия Александровна Кадысева, док. биол. наук, доцент

Author ID: 698088

127434, г. Москва, Тимирязевская ул., 49

Anastasia A. Kadyseva, DSs (Bio), Associate Professor

Author ID: 698088

Timiryazevskaya, 49, Moscow, 127434

kadyseva@mail.ruФГБОУ ВО Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation20252212202505117125Copyright © Фан Л., Фартуков В.А., Кадысева А.А., 20252025Фан Л., Фартуков В.А., Кадысева А.А.Fan L., Fartukov V.A., Kadyseva A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/871

В условиях глобального перехода к возобновляемой энергетике свободнопоточные гидротурбины (СПГ) представляют особый интерес как экологически безопасная альтернатива традиционным плотинным ГЭС. Их применение особенно актуально для Китая, обладающего значительным, но географически неравномерно распределенным гидропотенциалом. Цель исследований – оценка потенциала применения СПГ в различных регионах Китая на основе комплексного учета гидрологических и экологических факторов. На основе данных 58 гидропостов за период 2010-2023 гг. рассчитаны индекс гидрологической стабильности (Iг) и коэффициент экологического воздействия (Kэ). Разработан интегральный показатель пригодности (P), позволяющий количественно оценить компромисс между энергоэффективностью и экологическими рисками. Установлено, что наиболее благоприятными регионами для внедрения СПГ являются Чжэцзян (P = 0.67) и Гуандун (P = 0.51), тогда как в Юньнани и Сычуани применение технологий требует дополнительных ограничений и адаптационных мер. Даны рекомендации по выбору типов турбин и мощности с учетом региональной специфики.

In the context of the global transition to renewable energy, free-flow hydro turbines (FFHTs) are of particular interest as an environmentally friendly alternative to traditional dam-based hydroelectric power plants. Their application is particularly relevant for China, which has significant, but geographically unevenly distributed hydroelectric potential. The objective of the study is to assess the potential for FFHT application in various regions of China based on a comprehensive consideration of hydrological and environmental factors. Using data from 58 hydro posts for the period 2010-2023, the hydrological stability index (Ig) and the environmental impact coefficient (Ke) were calculated. An integral suitability index (P) was developed, allowing for a quantitative assessment of the trade-off between energy efficiency and environmental risks. It was found that the most favorable regions for FFHT implementation are Zhejiang (P=0.67) and Guangdong (P=0.51), while in Yunnan and Sichuan the application of technologies requires additional restrictions and adaptation measures. Recommendations are provided for the selection of turbine types and capacity, taking into account regional specifics.

свободнопоточные гидротурбиныиндекс гидрологической стабильностикоэффициент экологического воздействияинтегральная оценка пригодностиКитайвозобновляемые источники энергииfree-flow hydro turbineshydrological stability indexenvironmental impact coefficientintegrated suitability assessmentChinarenewable energyИсследование выполнено в рамках проекта по созданию и развитию инжинирингового центра РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (соглашение № 075-15-2025-543 от 16 июня 2025 года)The study was carried out as part of the project to create and develop the engineering center of the Russian State Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev (Agreement No. 075-15-2025-543 dated June 16, 2025)ReferencesБернштейн Л.Б. Малая гидроэнергетика: современное состояние и перспективы. М.: Энергоатомиздат, 2010. 256 с.Bernstein L.B. Small hydropower: current status and prospects. – Moscow: Energoatomizdat, 2010. 256 p.Ковалёв Н.Н. Гидротурбины для малых рек. СПб.: Политехника, 2015. 180 с.Kovalev N.N. Hydro turbines for small rivers. – St. Pe­tersburg: Politekhnika, 2015. – 180 p.Петров А.В., Сидоров В.Г. Экологически безопасные гидроэнергетические установки. Новосибирск: Наука, 2018. 210 с.Petrov A.V., Sidorov V.G. Environmentally friendly hydropower plants. Novosibirsk: Nauka, 2018. 210 p.Khan M.J., Bhuyan G. Hydrokinetic Energy Conversion Systems: A Technology Status Review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 114. P. 109340.Khan M.J., Bhuyan G. Hydrokinetic Energy Con­version Systems: A Technology Status Review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2019. – Vol. 114. – P. 109340.Gorlov A.M. The Helical Turbine: A New Concept for Free-Flow Hydropower // Journal of Hydraulic Research. 2001. Vol. 39, No. 5. P. 477-486.Gorlov A.M. The Helical Turbine: A New Concept for Free-Flow Hydropower // Journal of Hydraulic Research. 2001. Vol. 39, No. 5. P. 477-486.Liu H., Li Y., Wang X. Development of Hydrokinetic Energy Technology in China // Energy Procedia. 2017. Vol. 105. P. 2583-2588.Liu H., Li Y., Wang X. Development of Hydrokinet­ic Energy Technology in China // Energy Procedia. 2017. Vol. 105. P. 2583-2588.Yang B., Shu X. Hydrokinetic Energy Harvesting: Technology and Challenges // Applied Energy. 2020. Vol. 269. P. 115000.Yang B., Shu X. Hydrokinetic Energy Harvesting: Technology and Challenges // Applied Energy. 2020. Vol. 269. P. 115000.Zhang L., Wang S. Small Hydropower in China: Current Status and Future Prospects // Renewable Energy. 2020. Vol. 152. P. 1124-1135.Zhang L., Wang S. Small Hydropower in China: Cur­rent Status and Future Prospects // Renewable Energy. 2020. Vol. 152. P. 1124-1135.Chen J., Liu P. River Current Energy Utilization in Rural Areas of Southern China // Energy for Sustainable Development. 2018. Vol. 45. P. 88-97.Chen J., Liu P. River Current Energy Utilization in Rural Areas of Southern China // Energy for Sustainable Development. 2018. Vol. 45. P. 88-97.Kumar A. (2020). Small Hydro Power in Developing Countries. Elsevier.Kumar A. (2020). Small Hydro Power in Developing Countries. Elsevier.Zhang L. (2019). “Hydrological impacts of hydropower in China”. Water Resources Research, 55(3), 210-225.Zhang L. (2019). “Hydrological impacts of hydropower in China”. Water Resources Research, 55(3), 210-225.Wang Y. (2021). Ecological Design of Hydropower Systems. Springer.Wang Y. (2021). Ecological Design of Hydropower Systems. Springer.National Energy Administration of China (2022). Annual Report on Renewable Energy Development.National Energy Administration of China (2022). Annual Report on Renewable Energy Development.Schneider et al. (2023). “Small Hydropower in Germany: Ecological Optimization”. Renewable Energy, 205, 45-59. DOI: 10.1016/j.renene.2023.02.015.Schneider et al. (2023). “Small Hydropower in Germa­ny: Ecological Optimization”. Renewable Energy, 205, 45-59. DOI: 10.1016/j.renene.2023.02.015.Chilean Energy Ministry (2022). “Renewable Energy Report”.Chilean Energy Ministry (2022). “Renewable Energy Report”.Sobol (2001). Sensitivity estimates for nonlinear mathematical models. Mathematical Modeling, 1(4), 407-414.Sobol (2001). Sensitivity estimates for nonlinear mathematical models. Mathematical Modeling, 1(4), 407-414.Chen & Liu (2021). A Composite Index for Free-Flow Hydropower Site Selection in Mountainous Regions. Journal of Cleaner Production, 298, 126735.Chen & Liu (2021). A Composite Index for Free-Flow Hydropower Site Selection in Mountainous Regions. Journal of Cleaner Production, 298, 126735.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.