Оценка потенциала применения свободнопоточных гидротурбин в Китае: гидрологический и экологический анализ

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.

1. Бернштейн Л.Б. Малая гидроэнергетика: совре­менное состояние и перспективы. М.: Энергоатомиздат, 2010. 256 с.

2. Ковалёв Н.Н. Гидротурбины для малых рек. СПб.: Политехника, 2015. 180 с.

3. Петров А.В., Сидоров В.Г. Экологически безопасные гидроэнергетические установки. Новосибирск: Наука, 2018. 210 с.

4. Khan M.J., Bhuyan G. Hydrokinetic Energy Conver­sion Systems: A Technology Status Review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 114. P. 109340.

5. 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.

6. Liu H., Li Y., Wang X. Development of Hydrokinet­ic Energy Technology in China // Energy Procedia. 2017. Vol. 105. P. 2583-2588.

7. Yang B., Shu X. Hydrokinetic Energy Harvesting: Technology and Challenges // Applied Energy. 2020. Vol. 269. P. 115000.

8. Zhang L., Wang S. Small Hydropower in China: Cur­rent Status and Future Prospects // Renewable Energy. 2020. Vol. 152. P. 1124-1135.

9. Chen J., Liu P. River Current Energy Utilization in Rural Areas of Southern China // Energy for Sustainable Development. 2018. Vol. 45. P. 88-97.

10. Kumar A. (2020). Small Hydro Power in Developing Countries. Elsevier.

11. Zhang L. (2019). “Hydrological impacts of hydropower in China”. Water Resources Research, 55(3), 210-225.

12. Wang Y. (2021). Ecological Design of Hydropower Systems. Springer.

13. National Energy Administration of China (2022). Annual Report on Renewable Energy Development.

14. Schneider et al. (2023). “Small Hydropower in Germa­ny: Ecological Optimization”. Renewable Energy, 205, 45-59. DOI: 10.1016/j.renene.2023.02.015.

15. Chilean Energy Ministry (2022). “Renewable Energy Report”.

16. Sobol (2001). Sensitivity estimates for nonlinear mathematical models. Mathematical Modeling, 1(4), 407-414.

17. Chen & Liu (2021). A Composite Index for Free-Flow Hydropower Site Selection in Mountainous Regions. Journal of Cleaner Production, 298, 126735.