利用水能發(fā)電已有超過(guò)135年的歷史。

最早創(chuàng)新性的使用水能資源始于公元前202年至公元9年的中國(guó)漢朝。由垂直放置的集水車輪帶動(dòng)杵錘碾谷、碎石和早期造紙。

長(zhǎng)久以來(lái)，水能利用都與經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。當(dāng)理查德˙ 阿克萊特1771 年在英格蘭德文特河河谷建立世界上第一個(gè)棉紡織工廠系統(tǒng)時(shí)，使用的就是水電。

事實(shí)上，他篤信水電的好處以至于他在六年后第一次使用蒸汽機(jī)時(shí)，用它泵水到蓄水池而不是直接使用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械工作。他的企業(yè)迅速在山谷內(nèi)擴(kuò)張，而他建立的龐大的工業(yè)建筑群成為世界遺產(chǎn)地之一。

盡管英國(guó)較為平坦的地勢(shì)以及燃煤蒸汽機(jī)的普及使水電的使用迅速被埋沒(méi)，但開(kāi)啟這個(gè)國(guó)家工業(yè)革命序幕的卻是水電。在世界許多地區(qū)，水電在促進(jìn)發(fā)展和變革中發(fā)揮著同樣重要的作用。

水輪機(jī)

19世紀(jì)上半葉，水力發(fā)電技術(shù)取得重要進(jìn)步。1827年，法國(guó)工程師Benoit Fourneyron開(kāi)發(fā)了一個(gè)能夠產(chǎn)生大約 6 馬力的渦輪——這就是最早的Fourneyron反擊式水輪機(jī)。

1849 年，英裔美國(guó)工程師James Francis開(kāi)發(fā)的第一個(gè)現(xiàn)代水力渦輪機(jī)——Francis 水輪機(jī)，今天仍然是世界上使用最廣泛的一類水輪機(jī)。

19 世紀(jì)70 年代，美國(guó)發(fā)明家Lester Allan Pelton發(fā)明了Pelton沖擊式水輪機(jī)，并在1880年申請(qǐng)了專利。

進(jìn)入20 世紀(jì)，奧地利教授Viktor Kaplan在1913年開(kāi)發(fā)出了葉片可調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)。

第一代

1878年，世界上第一個(gè)水力發(fā)電項(xiàng)目點(diǎn)亮了英格蘭諾森伯蘭鄉(xiāng)村小屋的一盞燈。 四年后，第一家服務(wù)于私人和商業(yè)用戶的水電廠出現(xiàn)在美國(guó)的威斯康星州，接下來(lái)的十年間，數(shù)以百計(jì)的水力發(fā)電廠投產(chǎn)運(yùn)行。

在北美地區(qū)，水電站先后出現(xiàn)美國(guó)密歇根州大急流城 (1880)、加拿大安大略省渥太華 (1881 年)、紐約州多爾吉維爾 (1881 年) 和紐約州的尼亞加拉大瀑布 (1881 年)。它們?yōu)楣S供電，也為當(dāng)?shù)靥峁┱彰鳌?/p>

20 世紀(jì)之交水電技術(shù)發(fā)展迅速蔓延，1891 年，德國(guó)制造出第一個(gè)三相的水力發(fā)電系統(tǒng);1895年，澳大利亞在南半球建立了第一個(gè)公有水電站。

1895 年，Edward Dean Adams水電站在尼亞加拉大瀑布開(kāi)工建設(shè)，這是當(dāng)時(shí)世界最大的水電開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

1905 年，位于臺(tái)北附近的新店溪建成裝機(jī)500千瓦的水力發(fā)電站 。緊接著，中國(guó)大陸在云南省建設(shè)第一座水電站——石龍壩水電站。該電站于1910年開(kāi)工建設(shè)，1912年投產(chǎn)運(yùn)行。剛建成時(shí)，其裝機(jī)容量為 480 千瓦。石龍壩水電站目前仍在運(yùn)行，裝機(jī)容量 6 兆瓦。

20 世紀(jì)上半葉，美國(guó)和加拿大在水電工程技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。1942年，位于華盛頓州裝機(jī)容量1974MW的大古力水電站(現(xiàn)有裝機(jī)容量6809MW)，超過(guò)1936年建于科羅拉多河的胡佛水壩(1345MW)，成為世界最大的水力發(fā)電工程。

20世紀(jì)60 年代至80 年代，大型水電的開(kāi)發(fā)主要集中在加拿大、蘇聯(lián)和拉丁美洲。

在過(guò)去的幾十年中，巴西和中國(guó)已經(jīng)成為水電領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊。 位于巴西和巴拉圭邊境的伊泰普大壩，1984年投產(chǎn)時(shí)裝機(jī)容量12,600 MW(后擴(kuò)容至14,000MW);2003年開(kāi)始投產(chǎn)發(fā)電的中國(guó)三峽大壩裝機(jī)22,500MW。

水電發(fā)展現(xiàn)狀

進(jìn)入21 世紀(jì)，水電繼續(xù)推動(dòng)世界各地的增長(zhǎng)。例如，巴西GDP在2012年躍居世界第七，在這一過(guò)程中，水電發(fā)揮了關(guān)鍵的作用;巴西在2000至2010年間經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，其名義GDP的增幅僅次于美國(guó)和中國(guó)。

其在水電領(lǐng)域的投資帶來(lái)的電力輸出的大幅提高，使經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展成為可能。 2010 年，巴西總發(fā)電量3490億度，到 2011 年，這一數(shù)字增加了 40%，至4890億度。引人注目的是，僅有2%的能源來(lái)自進(jìn)口，80%左右來(lái)自水電。

這得益于其一系列現(xiàn)代化的大型水電站 —— 其中至少有 24 個(gè)裝機(jī)超過(guò) 500 兆瓦的水電站。巴西充分利用其豐富的水文資源，把自己轉(zhuǎn)變成世界舞臺(tái)上的領(lǐng)導(dǎo)者，在降低能源成本的同時(shí)保持了其能源獨(dú)立性。

這只是水電促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)實(shí)例;當(dāng)我們展望未來(lái)時(shí)，有理由相信水電技術(shù)必將為世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和繁榮發(fā)揮巨大的作用。