Jez Treh sotesk (), uradno znan kot Projekt varstva vode treh sotesk reke Jangce () je gravitacijski jez hidroelektrarne, ki prečka reko Jangce blizu Sandoupinga v okrožju Jiling, Jičang, provinca Hubej, osrednja Kitajska, dolvodno od Treh sotesk. Največja elektrarna na svetu po nameščeni moči (22.500 MW), Jez treh sotesk proizvede v povprečju 95±20 TWh električne energije na leto, odvisno od količine padavin v porečju. Po obsežnih monsunskih padavinah leta 2020 je jez v enem letu proizvedel skoraj 112 TWh, s čimer je podrl prejšnji svetovni rekord ~103 TWh, ki ga je leta 2016 postavil jez Itaipu.
Telo jezu je bilo dokončano leta 2006; elektrarna je začela v celoti obratovati leta 2012, ko je začela delovati zadnja od glavnih vodnih turbin v podzemni elektrarni. Zadnji večji del projekta, dvigalo za ladje, je bil dokončan leta 2015. Jez, ki meri 185 metrov v višino in 2309 metrov v širino, znatno presega brazilsko hidroelektrarno Itaipu z močjo 12.600 MW in je ena največjih hidroelektrarn na svetu.
Vsaka od glavnih vodnih turbin, ki so bile ob namestitvi najsodobnejše, ima zmogljivost 700 MW. Če združimo zmogljivost 32 glavnih turbin jezu z dvema manjšima generatorjema (vsak po 50 MW), ki zagotavljata energijo sami elektrarni, znaša skupna zmogljivost proizvodnje električne energije jezu Treh sotesk 22.500 MW z minimalnimi emisijami toplogrednih plinov.
Jez izboljšuje zmogljivost vodnega prometa reke Jangce in zagotavlja nadzor nad poplavami, s čimer pomaga zaščititi milijone ljudi pred hudimi poplavami na ravnini Jangce. Poleg tega je proizvodnja hidroelektrarne spodbudila gospodarsko rast Kitajske. Zato kitajska vlada projekt smatra za vir nacionalnega ponosa in velik družbeni in gospodarski uspeh. Vendar pa je sporen tako doma kot v tujini. Ocene števila ljudi, ki jih je gradnja jezu razselila, se gibljejo od 1,13 milijona do približno 1,4 milijona. Njegova gradnja je poplavila tudi starodavna in kulturno pomembna najdišča. Med delovanjem je jez povzročil nekaj ekoloških sprememb, vključno s povečanim tveganjem za zemeljske plazove.
Zgodovina
Sun Jat-sen si je v delu Mednarodni razvoj Kitajske (1919) zamislil velik jez čez reko Jangce. Zapisal je, da je jez, ki bi lahko ustvaril 30 milijonov konjskih moči (22 GW), mogoč dolvodno od Treh sotesk. Leta 1932 je nacionalistična vlada pod vodstvom Čjang Kajška začela s predhodnim delom na načrtih za Treh soteskah. Leta 1939 so med drugo kitajsko-japonsko vojno japonske vojaške sile zasedle Jičang in pregledale območje.
Leta 1944 je glavni inženir projektiranja pri Uradu za rekultivacijo Združenih držav Amerike, John L. Savage, pregledal območje in pripravil predlog jezu za projekt reke Jangce. Približno 54 kitajskih inženirjev je odšlo na usposabljanje v ZDA. Prvotni načrti so predvidevali, da bi jez uporabljal edinstveno metodo za premikanje ladij: ladje bi vstopile v zapornice na spodnjem in zgornjem koncu jezu, nato pa bi jih žerjavi premikali od vsake zapornice do naslednje. Skupine plovil bi se zaradi učinkovitosti dvigovale skupaj. Ni znano, ali je bila ta rešitev upoštevana zaradi varčevanja z vodo ali zato, ker so inženirji menili, da je razlika v višini med reko nad in pod jezom prevelika za alternativne metode. Zaradi slabšanja položaja nacionalistov v kitajski državljanski vojni gradbena dela niso bila izvedena.
Po komunistični revoluciji leta 1949 je Mao Cetung podprl projekt, vendar je najprej začel graditi bližnji jez Gedžouba, gospodarske težave, vključno z velikim skokom naprej in kulturno revolucijo, pa so upočasnile napredek. Po poplavah reke Jangce leta 1954 je Mao leta 1956 napisal pesem »Plavanje« o svoji fascinaciji nad jezom na reki Jangce. Leta 1958, po kampanji Sto rož, so nekatere inženirje, ki so nasprotovali projektu, zaprli.
Med kitajskim poudarkom na štirih modernizacijah v zgodnjem obdobju reform in odpiranja je komunistična partija oživila načrte za jez in predlagala začetek gradnje leta 1986. Poudarila je potrebo po razvoju hidroelektrarn.
Kitajska ljudska politična posvetovalna konferenca je postala središče opozicije proti predlaganemu jezu. Sklicala je strokovne skupine, ki so priporočile odložitev projekta.
Nacionalni ljudski kongres je jez odobril leta 1992: od 2633 delegatov jih je 1767 glasovalo za, 177 proti, 664 se je vzdržalo, 25 članov pa ni glasovalo, kar je zakonodaji dalo nenavadno nizko stopnjo odobritve 67,75 %. Gradnja se je začela 14. decembra 1994. Jez naj bi bil v celoti operativen leta 2009, vendar so dodatni projekti, kot je podzemna elektrarna s šestimi dodatnimi generatorji, polno delovanje odložili na leto 2012. Dvigalo za ladje je bilo dokončano leta 2015. Jez je do leta 2008 dvignil gladino vode v akumulacijskem jezeru na 172,5 m nadmorske višine in do leta 2010 na načrtovano najvišjo raven 175 m.
Sestava in dimenzije
Jez, izdelan iz betona in jekla, je dolg 2335 m in na višini 185 m nadmorske višine. Za projekt je bilo porabljenih 27,2 milijona m3 betona (predvsem za jez), 463.000 ton jekla (dovolj za gradnjo 63 Eifflovih stolpov) in premaknjenih približno 102,6 milijona m3 zemlje. Betonski jez je visok 181 m nad skalno podlago.
Ko je gladina vode najvišja, 175 m nad morsko gladino, kar je 110 m višje od gladine reke dolvodno, je akumulacijsko jezero jezu v povprečju dolgo približno 660 km in široko 1,12 km. Vsebuje 39,3 km3 vode in ima skupno površino 1045 km2. Po dokončanju je rezervoar poplavil skupno površino 632 km2 zemlje, v primerjavi s 1350 km2 rezervoarja, ki ga je ustvaril jez Itaipu.
Ekonomija Kitajska vlada je ocenila, da bo projekt jezu Treh sotesk stal 180 milijard juanov (22,5 milijarde ameriških dolarjev). Do konca leta 2008 je poraba dosegla 148,365 milijarde juanov, od tega je bilo 64,613 milijarde juanov porabljenih za gradnjo, 68,557 milijarde juanov za preselitev prizadetih prebivalcev in 15,195 milijarde juanov za financiranje. Leta 2009 je bilo ocenjeno, da se bodo stroški gradnje v celoti povrnili, ko bo jez proizvedel 1000 teravatnih ur (3.600 PJ) električne energije, kar bo dalo 250 milijard juanov; celotno povračilo stroškov naj bi bilo torej končano deset let po tem, ko je jez postal v celoti operativen. Pravzaprav so bili celotni stroški jezu Treh sotesk povrnjeni do 20. decembra 2013.
Viri financiranja vključujejo Sklad za gradnjo jezu Tri soteske, dobiček jezu Gedžouba, posojila Kitajske razvojne banke, posojila domačih in tujih komercialnih bank, podjetniške obveznice in prihodke pred in po tem, ko je jez postal v celoti operativen. Dodatni stroški so bili ocenjeni na naslednji način: vsaka provinca, ki prejema energijo iz jezu Tri soteske, je morala plačati dodatnih 7,00 ¥ na MWh, druge province pa so morale plačati dodatno pristojbino v višini 4,00 ¥ na MWh. Tibetski avtonomni regiji ni bila naložena nobena dodatna pristojbina.
Proizvodnja in distribucija električne energije Proizvodna zmogljivost
Z obratovanjem elektrarne upravlja družba China Yangtze Power, hčerinsko podjetje družbe China Three Gorges Corporation (CTGC), ki kotira na borzi in je osrednje državno podjetje pod nadzorom komisije SASAC. Jez Treh sotesk je hidroelektrarna z največjo zmogljivostjo na svetu in ima 34 generatorjev: 32 glavnih generatorjev z močjo po 700 MW ter dva generatorja za lastno rabo elektrarne z močjo po 50 MW, kar skupaj znese 22.500 MW. Od 32 glavnih generatorjev jih je 14 nameščenih na severni strani jezu, 12 na južni strani, preostalih šest pa v podzemni elektrarni v hribu južno od jezu. Letna proizvodnja električne energije je leta 2018 znašala 101,6 TWh, kar je 20-krat več kot pri Hooverjevem jezu.
Generatorji Vsak od glavnih generatorjev tehta približno 6000 ton in je zasnovan za proizvodnjo več kot 700 MW moči. Projektirana višina vodnega padca za generatorje znaša 80,6 metra. Pretok vode se giblje med 600 in 950 kubičnimi metri na sekundo, odvisno od razpoložljive višine padca; večja kot je višina padca, manj vode je potrebne za doseganje polne moči. Elektrarna Tri soteske uporablja Francisove turbine s premerom 9,7 oziroma 10,4 metra (izvedba VGS oziroma Alstom) in hitrostjo vrtenja 75 obratov na minuto. To pomeni, da imajo rotorji generatorjev 80 polov za zagotavljanje frekvence 50 Hz. Nazivna moč znaša 778 MVA, z največjo vrednostjo 840 MVA in faktorjem moči 0,9. Generator proizvaja električno energijo pri napetosti 20 kV. Proizvedena električna energija se nato transformira na napetost 500 kV za prenos pri frekvenci 50 Hz. Stator generatorja, ki je največji te vrste, je visok 3,1/3 m; zunanji premer statorja znaša 21,4/20,9 m, notranji premer 18,5/18,8 m, nosilnost ležaja pa 5050/5500 ton. Povprečni izkoristek presega 94 %, dosežen pa je bil največji izkoristek 96,5 %.
Generatorje sta izdelali dve skupni podjetji: prvo so sestavljala podjetja Alstom, ABB, Kvaerner in kitajski Harbin Motor, drugo pa Voith, General Electric, Siemens (skrajšano VGS) in kitajski Oriental Motor. Skupaj s pogodbo je bil podpisan tudi sporazum o prenosu tehnologije. Večina generatorjev je vodno hlajenih. Nekateri novejši so zračno hlajeni, kar pomeni preprostejšo zasnovo ter lažjo izdelavo in vzdrževanje.
Potek namestitve generatorja Prvi glavni generator na severni strani (št. 2) je bil zagnan 10. julija 2003. Severna stran je popolnoma začela obratovati 7. septembra 2005 z uvedbo generatorja št. 9. Polna moč (9800 MW) je bila končno dosežena 18. oktobra 2006, ko je vodostaj dosegel 156 metrov.
Na južni strani je bil glavni generator št. 22 zagnan 11. junija 2007, št. 15 pa je začel delovati 30. oktobra 2008. Šesti (št. 17) je začel delovati 18. decembra 2007 in je povečal zmogljivost na 14,1 GW, s čimer je presegel jez Itaipu (14,0 GW) in postala največja hidroelektrarna na svetu po zmogljivosti.
Ko je zadnji glavni generator (št. 27) 23. maja 2012 končal zadnji test, je vseh šest podzemnih glavnih generatorjev delovalo, kar je povečalo zmogljivost na 22,5 GW. Po devetih letih gradnje, namestitve in testiranja je elektrarna do julija 2012 popolnoma začela delovati.
Mejniki rezultatov
Do 16. avgusta 2011 je elektrarna proizvedla 500 TWh električne energije. Julija 2008 je proizvedla 10,3 TWh električne energije, prvi mesec več kot 10 TWh. 30. junija 2009, ko je pretok reke narasel na več kot 24.000 m3/s, je bilo vklopljenih vseh 28 generatorjev, ki so proizvedli le 16.100 MW, ker padec, ki je na voljo v času poplav, ni zadosten. Med poplavo avgusta 2009 je elektrarna za kratek čas prvič dosegla največjo moč.
Med sušnim obdobjem od novembra do maja je izhodna moč omejena s pretokom reke, kot je prikazano na diagramih na desni. Ko je pretok dovolj, je izhodna moč omejena z zmogljivostjo naprave. Krivulje maksimalne izhodne moči so bile izračunane na podlagi povprečnega pretoka na lokaciji jezu ob predpostavki, da je nivo vode 175 m in bruto izkoristek naprave 90,15 %. Dejanska proizvodnja električne energije v letu 2008 je bila pridobljena na podlagi mesečne električne energije, poslane v omrežje.
Jez treh sotesk je 26. oktobra 2010 prvič dosegel svojo projektno najvišjo vodno gladino 175 m, pri čemer je bila dosežena predvidena letna zmogljivost proizvodnje električne energije 84,7 TWh. Ima skupno proizvodno zmogljivost 22,5 gigavatov in projektirano letno proizvodno zmogljivost 88,2 TWh. Leta 2012 je 32 proizvodnih enot jezu proizvedlo rekordnih 98,1 TWh električne energije, kar predstavlja 14 % celotne kitajske hidroelektrarne. Med letoma 2012 (prvo leto, ko je delovalo vseh 32 proizvodnih enot) in 2021 je jez v povprečju proizvedel 97,22 TWh električne energije na leto, kar je več od povprečja jezu Itaipu, ki je v istem obdobju znašal 89,22 TWh električne energije na leto. Zaradi obsežnih padavin v monsunski sezoni leta 2020 je letna proizvodnja tistega leta dosegla ~112 TWh, kar je preseglo prejšnji svetovni rekord letne proizvodnje jezu Itaipu, ki je znašal ~103 TWh.
Distribucija