張超進(jìn)

廣西區(qū)柳州市水利工程管理站，廣西柳州 545001

淺析小水電技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

張超進(jìn)

廣西區(qū)柳州市水利工程管理站，廣西柳州 545001

水電仍然是世界范圍內(nèi)可再生電力產(chǎn)品的重要組成部分。在加快發(fā)展我國(guó)經(jīng)濟(jì)過程中，加快小水電建設(shè)發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)村的電氣化，不僅關(guān)系到能源與農(nóng)業(yè)兩個(gè)戰(zhàn)略重點(diǎn)，而且還關(guān)系到農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)全面振興。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)農(nóng)村的生產(chǎn)力還較為落后。因此，建設(shè)具有中國(guó)特色的農(nóng)村電氣化，具有重要的戰(zhàn)略意義，因此倡導(dǎo)發(fā)展和利用小水電技術(shù)是十分必要的。很多的業(yè)內(nèi)人士也都相信：小水電在未來的10年～20年內(nèi)將在世界范圍內(nèi)有強(qiáng)烈復(fù)蘇的勢(shì)頭。本文主要分析小水電優(yōu)勢(shì)和優(yōu)點(diǎn)，探討了不同的小水電技術(shù)目前的發(fā)展?fàn)顩r。

水電；電氣化；小水電技術(shù)

0 引言

小型水力發(fā)電被認(rèn)為是當(dāng)今社會(huì)最經(jīng)濟(jì)最環(huán)保最有利的能源技術(shù)之一，目前我國(guó)小水電發(fā)電量占中國(guó)清潔可再生能源發(fā)電量的比重在95%以上，在推動(dòng)中國(guó)清潔可再生能源發(fā)展方面發(fā)揮了基礎(chǔ)性作用。小型水力發(fā)電站建造不復(fù)雜，而且建造的周期短，可以大量地利用當(dāng)?shù)氐牟牧吓c勞動(dòng)力，投產(chǎn)運(yùn)行后效益明顯。當(dāng)前，各種現(xiàn)有的并且已經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的先進(jìn)水電站設(shè)計(jì)技術(shù)方案，不論是在建造方面，還是在運(yùn)行方面 ，都可以根據(jù)各地的實(shí)際情況廣泛的運(yùn)用于的不同環(huán)境。一般的小水電站基本都是徑流式電站，這種電站通常只是建造的低矮攔洪壩或者引水堰。小水電站的一般由建筑攔洪壩、引水建筑物、壓力前池、壓力鋼管、發(fā)電廠房及變電站工程組成。電站通過攔洪壩蓄水，河水通過引水建筑物、壓力前池、壓力鋼管進(jìn)入電站廠房的沖刷水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將水的勢(shì)能和動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。發(fā)出電能后經(jīng)過配電監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)后送上電網(wǎng)或用戶。

1 小水電的優(yōu)勢(shì)和優(yōu)點(diǎn)

我國(guó)水電資源十分豐富，分布廣泛，遍及全國(guó)30個(gè)?。▍^(qū)、市），65%的小水電集中西部地區(qū)。西南地區(qū)的小水電資源占全國(guó)的50%以上。我國(guó)政府對(duì)水電的開發(fā)實(shí)行了積極的扶持政策，小水電被納入農(nóng)村電氣化發(fā)展和建設(shè)規(guī)劃，水電已經(jīng)在中國(guó)的電氣化，特別是農(nóng)村電氣化方面發(fā)揮了重要作用。當(dāng)前，國(guó)家正在西部地區(qū)實(shí)施以退耕還林和天然林保護(hù)為目的的“小水電代柴”計(jì)劃，表明小水電具有很大的發(fā)展?jié)摿?。由此制定了相關(guān)的鼓勵(lì)扶持政策鼓勵(lì)可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已制訂了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》、《可再生能源發(fā)電有關(guān)管理規(guī)定》、《可再生能源發(fā)展專項(xiàng)資金管理暫行辦法》）、《可再生能源發(fā)電價(jià)格和費(fèi)用分?jǐn)偣芾碓囆修k法》等政策。這些政策為我國(guó)大力開發(fā)和利用小水電能源從管理、資金支持、電價(jià)等方面提供了政策保證。小水電除了上述政策優(yōu)勢(shì)外還有個(gè)別突出的優(yōu)點(diǎn)：1）小水電站的運(yùn)行壽命長(zhǎng)，價(jià)格穩(wěn)定，效益好，堅(jiān)固耐用，并且水資源能可循環(huán)利用可以再生的。在山區(qū)農(nóng)村和那些用電規(guī)模很小的邊遠(yuǎn)地區(qū)來說，小水電站成為了其最具有吸引力的選擇對(duì)象；2）小水電站對(duì)河流的要求是很低，有水的河流都可以考慮水利發(fā)電；3）小水電站經(jīng)濟(jì)環(huán)保，一般對(duì)環(huán)境造成的影響很小，是符合水電開發(fā)與經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展跟環(huán)境相協(xié)調(diào)的可再生能源；4）當(dāng)把河流用于灌溉和供水等目的時(shí)，要能同時(shí)利用于水利發(fā)電，那往往會(huì)更加具有吸引力。

2 小水電技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

所謂的小水電技術(shù)其主要包括流域規(guī)劃技術(shù)、水工建筑物設(shè)計(jì)技術(shù)、小型水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備制造技術(shù)、水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)以及輸配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)、電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)等。

流域規(guī)劃技術(shù)又包括小流域梯級(jí)開發(fā)、高水頭電站跨流域開發(fā)和龍頭水庫(kù)開發(fā)等，通過把流域當(dāng)作為一個(gè)有機(jī)的整體，進(jìn)而進(jìn)行系統(tǒng)的研究，從中找出符合整個(gè)流域最大發(fā)電效益、最大水力資源利用率、最大社會(huì)效益及環(huán)境效益的最合理開發(fā)方案?，F(xiàn)在，小水電流域規(guī)劃技術(shù)發(fā)展的非常迅速，該技術(shù)已經(jīng)逐步的推廣到了全國(guó)的小水電開發(fā)中。

小水電的水工建筑技術(shù)又包括：1）砌石拱壩、砼重力壩、小型砌石連拱支墩壩、砼拱壩、砼面板石壩、橡膠壩、土壩等擋水建筑技術(shù)；2）虹吸式進(jìn)水、發(fā)電引水和跨流域引水等引水建筑物技術(shù)。小水電水工建筑物的投資比例大，工程的進(jìn)度也受其制約，所以水工建筑物技術(shù)發(fā)展可以很好的減少工程投資，從而加快施工的進(jìn)度。

砌石拱壩，是目前我國(guó)的小水電工程擋水建筑物當(dāng)中常用的一種壩型，特別是在那些較低壩高（小于50m）的水電工程用的更多。其與同規(guī)模的砌石重力壩相比，它可以節(jié)省1/2～1/3的工程量。砌石連拱支墩壩其主要由拱形蓋板與支墩組成，當(dāng)壩高不大，河谷寬度較寬，河床和壩的兩岸基礎(chǔ)條件比較好時(shí)常用此壩型。使用漿砌石連拱壩可以節(jié)省30%～50%的工程量相對(duì)于等規(guī)模的漿石重力壩。

虹吸式進(jìn)水口其在小水電工程當(dāng)中也被廣泛的應(yīng)用。虹吸式進(jìn)水口能快速的切斷水流，從而提高運(yùn)行可靠性，降低運(yùn)行的費(fèi)用，并且可以節(jié)省20%～30%的土建投資。目前，我國(guó)現(xiàn)有的虹吸式進(jìn)水口設(shè)計(jì)水頭已經(jīng)達(dá)到27m，最大的引水流量14m3/s，單機(jī)的容量為3mW。我國(guó)的很多小水電工程中都采用鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力管道，其加工已系列化和成品化，使用預(yù)應(yīng)力鋼筋管替代壓力鋼管可以節(jié)省30%以上的投資。

我國(guó)已經(jīng)頒布了50mW以下的水輪機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在那些低水頭電站當(dāng)中大力的推廣燈泡貫流式機(jī)組，使用此種機(jī)型代替軸伸貫流式及軸流式，從而使得機(jī)組的尺寸小、效率高、重量輕以及廠房小，電站的投資大幅度的下降。大力的開發(fā)整裝燈泡貫流式機(jī)組、混流式及立式軸流式及沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組。機(jī)組組裝和實(shí)驗(yàn)在工廠內(nèi)完成，整體的運(yùn)輸和吊裝，既可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，又能節(jié)約機(jī)組安裝的周期。在臥式機(jī)組的實(shí)際當(dāng)中推廣2支點(diǎn)結(jié)構(gòu)新技術(shù)，能使機(jī)組維護(hù)環(huán)節(jié)減少，安裝調(diào)整的時(shí)間縮短，有效地降低設(shè)備和廠房的造價(jià)。調(diào)速器系統(tǒng)和勵(lì)賜裝置等輔助的設(shè)備，其科技含量與產(chǎn)品的資料都已接近國(guó)際的先進(jìn)水平。

目前，小水電的水電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)以及輸配電計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)有了顯著的提高，主要表現(xiàn)在：水電設(shè)備監(jiān)控技術(shù)從原來的常規(guī)設(shè)備轉(zhuǎn)向了微機(jī)型設(shè)備，自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)字控制階段。在一些經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)已經(jīng)采用了先進(jìn)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，部分的變電站和水電站實(shí)現(xiàn)了無人值班。節(jié)能技術(shù)和技術(shù)改造在各地也得到了普及，一些小水電站通過使用置換高效轉(zhuǎn)輪、新型勵(lì)磁裝置等新的裝備和新的技術(shù)，使得設(shè)備的效率有很大幅度的提高，取得了很可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

我國(guó)的小水電優(yōu)化運(yùn)行和流域梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度發(fā)展的很快。梯級(jí)電站的梯調(diào)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用分層分布式結(jié)構(gòu)，和水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)接口，從而能對(duì)水庫(kù)上游的降雨量、水庫(kù)的水位等水文信息的自動(dòng)接收，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了流域梯級(jí)電站優(yōu)化調(diào)度。

小水電的配套電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正趨于合理，其布局也更加的可靠，運(yùn)行得更加靈活，供電能力及質(zhì)量有了明顯的提高，低壓線的損率從改造前的25%降低為12%左右。自從《農(nóng)村水電電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化規(guī)范》發(fā)布以來，農(nóng)村的電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化水平也有了明顯的提高。目前，各地已經(jīng)有部分實(shí)現(xiàn)了地區(qū)調(diào)度自動(dòng)化，其功能有的已經(jīng)達(dá)到了SCADA技術(shù)的要求。

在電網(wǎng)自動(dòng)化調(diào)度技術(shù)方面，我國(guó)大力的推廣變電站自動(dòng)化，到目前農(nóng)村的35kV、110kV變電站積極的采用微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，一部分已近實(shí)現(xiàn)無人值班，水利部在總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)及科技成果的基礎(chǔ)上發(fā)布了涉及小水電規(guī)劃、質(zhì)量、設(shè)計(jì)、管理、實(shí)驗(yàn)、設(shè)備等各環(huán)節(jié)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而形成了具有總過技術(shù)特色的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

3 結(jié)論

小水電就是指小型水電發(fā)電站。按照國(guó)家規(guī)定，凡是裝機(jī)容量在25 000kW以下的水電站和相應(yīng)的輸變電工程都為小水電。本文主要的探討了小水電技術(shù)及其發(fā)展的現(xiàn)狀，希望通過本文能引起更多的人了關(guān)注小水電技術(shù)，認(rèn)識(shí)開發(fā)小水電重要性，使其良好的發(fā)展下去，讓小水電為改善我們國(guó)家的生態(tài)建設(shè)，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)退耕還林和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

TM72

A

1674-6708（2010）33-0098-02