劉燕露 戴雷

【摘要】水的流動可產(chǎn)生能量，通過捕獲水流動的能量發(fā)電，稱為水電。在我國小水電被定義為裝機容量不超過50 MW（含50 MW）的小型及微型水電站。

我國小水電資源廣泛分布在全國1600多個山區(qū)縣，主要集中在中西部地區(qū)，其中西部地區(qū)小水電技術可開發(fā)量占全國的63.6%；中部地區(qū)小水電可開發(fā)量占全國的17.8%。東部地區(qū)小水電可開發(fā)量為18.5%。

【關鍵詞】水電資源；開發(fā)；現(xiàn)狀

我國小水電資源開發(fā)量位居前6 位的省區(qū)是廣東、四川、福建、云南、湖南、浙江，開發(fā)量分別為408 萬kW、367 萬kW、362 萬kW、233 萬kW、217 萬kW 和206 萬kW。2002 年開發(fā)率居前4 位的省區(qū)是廣東、福建、浙江和海南，開發(fā)率分別為64%、52%、47%和47%。

一、我國小水電技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

小水電技術主要包括流域規(guī)劃技術，水工建筑物設計施工技術，小型水輪發(fā)電機組設備制造技術，水電站計算機監(jiān)控技術，電網(wǎng)自動化調(diào)度技術及輸配電計算機監(jiān)控技術等。

流域規(guī)劃技術主要包括小流域梯級開發(fā)、龍頭水庫開發(fā)、高水頭電站跨流域開發(fā)等，通過把流域作為一個有機的整體，進行系統(tǒng)研究，找出符合整個流域最大水力資源利用率、最大發(fā)電效益、最大社會效益和環(huán)境效益的開發(fā)方案。目前，小水電流域規(guī)劃技術發(fā)展迅速，并逐步推廣應用到全國小水電開發(fā)中。

小水電的水工建筑物技術主要包括

⑴砼重力壩、砌石拱壩、小型砌石連拱支墩壩、砼拱壩、橡膠壩、砼面板堆石壩、土壩等擋水建筑物技術；

⑵發(fā)電引水、跨流域引水和虹吸式進水等引水建筑物技術。小水電水工建筑物投資比例大，工程進度也受其制約，因此，水工建筑物技術發(fā)展可以有效減少工程投資、加快施工進度。

二、小水電行業(yè)發(fā)展目標及技術發(fā)展展望

我國的小水電開發(fā)主要是服務于地方經(jīng)濟建設，尤其是廣大農(nóng)村地區(qū)。小水電開發(fā)的一個重要特點是與農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和實現(xiàn)農(nóng)村電氣化密切結(jié)合起來，近20 年來，國家以水電農(nóng)村電氣化形式組織小水電開發(fā)。隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、農(nóng)村經(jīng)濟壯大和農(nóng)民致富步伐的加快，目前小水電已進入到一個新的發(fā)展時期，小水電也成為滿足農(nóng)村電力需求、解決無電人口、扶貧、保護生態(tài)、替代常規(guī)電力等多目標的系統(tǒng)。

2.1、小水電發(fā)展方針

⑴ 滿足農(nóng)村電力需求與解決無電人口問題

從上世紀五十年代至今，滿足農(nóng)村電力需求與解決農(nóng)村地區(qū)無電問題始終是小水電的主要目之一。目前我國農(nóng)村邊遠地區(qū)用電水平仍然偏低，特別是在電網(wǎng)末端和離網(wǎng)的分散供電地區(qū)，人均用電量不到全國農(nóng)村人均用電量的1/4；全國尚有1000 多萬無電人口，這些人口所在地區(qū)地理位置極為偏遠，負荷少而分散，用電網(wǎng)延伸來解決供電問題是不現(xiàn)實的。

⑵ 提高農(nóng)村貧困人口收入

有關資料表明，大部分貧困人口集中在我國地勢第一、二級階梯的過渡帶上。這些地區(qū)的地貌特征是山地、丘林和高原，其中大部分是山地。這些地區(qū)又屬于季風氣候邊緣地帶，氣候變化劇烈，水土流失嚴重，自然生態(tài)環(huán)境脆弱。開發(fā)小水電能夠有效促進貧困地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和家庭作坊的發(fā)展，增加農(nóng)村就業(yè)機會，提高農(nóng)民收入。

⑶ 保護生態(tài)環(huán)境

小水電屬于清潔可再生能源，具有治理環(huán)境，保護生態(tài)的重要作用。小水電工程治水辦電相結(jié)合，通過在江河源頭建設一大批綜合利用的水利水電樞紐工程，采用生物、工程治理等多種手段，提高植被覆蓋率，涵養(yǎng)水源，防止水土流失，對小流域進行綜合治理。不僅能夠改善當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，還能逐步從根本上保護和修復江河中下游的生態(tài)環(huán)境；小水電提供的電力減少了農(nóng)民對生物燃料的依賴，使大量林木免被砍伐。

2.2、小水電發(fā)展目標

（1） 2020 年農(nóng)村電力需求與供應預測

黨的十六大明確提出了“全面建設小康社會，在優(yōu)化結(jié)構(gòu)和提高效益的基礎上，國內(nèi)生產(chǎn)總值到2020 年力爭比2000 年翻兩番”，并且提出“到2020 年基本上實現(xiàn)工業(yè)化”的奮斗目標。屆時我國農(nóng)村社會經(jīng)濟、能源供應結(jié)構(gòu)、農(nóng)村居民用能方式、電力消費總量也將發(fā)生巨大變化。

在得到國家可再生能源法律支持及小水電在2015 年前順利實現(xiàn)現(xiàn)代化的條件下，小水電有可能實現(xiàn)開發(fā)率達到70%，甚至更高的目標。屆時小水電年發(fā)電量為448000TW.h，占2020 年全國農(nóng)村用電量的76%左右。

（2） 我國小水電技術發(fā)展路線

技術發(fā)展所遵循的原則是：明確目標，統(tǒng)一規(guī)劃，加快實施，適當超前；技術先進，設備可靠，簡單方便，經(jīng)濟合理；嚴格執(zhí)行國家技術標準，優(yōu)先選用系列化產(chǎn)品；以國產(chǎn)技術和設備為主，適時引進國外關鍵技術和設備。

小水電技術進行的開發(fā)將集中在新材料上，如合成材料。對于低水頭，開發(fā)則集中在多樣布置的小機組上，采用變速和變頻技術?！白儔喊l(fā)電”發(fā)電機，在將來可適用小水電站對于一些水電站，已經(jīng)嘗試對主要部件或甚至整個電站進行預制，采用箱式整裝小水電，估計該產(chǎn)品在產(chǎn)量上和規(guī)模上會得到發(fā)展，產(chǎn)品的系列會更齊。水電站設計中環(huán)境和安全問題擺在了一個比較重要的位置。降低工程造價與減少運行費，提高資源利用率的各種技術開發(fā)。

三、制約技術發(fā)展的主要障礙與對策建議

3.1 小水電自身方面

⑴ 電力生產(chǎn)規(guī)模小?？稍偕茉丛谏虡I(yè)化運作中面臨的主要共性問題是：可再生能源市場相對狹小，小規(guī)模的生產(chǎn)造成較高的工程設備投資成本，低產(chǎn)量的能源生產(chǎn)又會造成較高的能源生產(chǎn)成本。小水電同樣存在這一問題。實際上即使在發(fā)達國家，小水電與常規(guī)能源目前仍無法進行完全的市場競爭，其發(fā)電成本因經(jīng)濟規(guī)模的限制與常規(guī)能源仍有一定的距離。

⑵ 豐枯及峰谷矛盾。小水電大部分是徑流式電站，缺乏調(diào)節(jié)能力，在豐水期往往造成系統(tǒng)電力有余，小水電大量棄水；而枯水期造成電網(wǎng)缺電。受負荷特性限制，在負荷高峰期，不能提供更多的電力；在負荷低谷期，又會因電網(wǎng)負荷小而停機棄水。

⑶ 氣候變化。小水電設計發(fā)電量是按水文、水能條件得出的平均多年發(fā)電量，這些水文資料大多來源80 年代以前，由于近年來氣候變暖，徑流年際與年內(nèi)變化加劇，導致與原來設計差距較大，在一定程度上影響了發(fā)電量。

⑷ 機組技術水平及效率低。小水電站由于建站時間長，大部分設備陳舊、技術落后、能量轉(zhuǎn)換效率偏低。據(jù)統(tǒng)計，單機容量在500～3000kW 段機組，其綜合效率低于80%的占54%；單機容量在3000～12000kW 段機組，其綜合效率低于80%的占38%。

⑸ 運行方式不當。相當多的水庫電站缺乏對水文資料、發(fā)電單位耗水率、水頭與運行臺數(shù)的相關分析，運行方式粗放。不能優(yōu)化水庫調(diào)度和電站運行計劃，在提高水庫防洪安全度的同時，增加發(fā)電量。徑流式電站也存在運行方式不當?shù)膯栴}。

⑹ 機組檢修及事故停機等。除機組正常檢修外，設備老化使事故停機增多，延長了檢修時間，減少了發(fā)電量。

發(fā)電量減少使小水電實際的單位電能造價和發(fā)電成本大幅度提高，發(fā)供電收益普遍達不到項目財務評價預期值，消弱了市場競爭力。2002 年全國小水電平均實際發(fā)電成本比平均設計發(fā)電成本高出0.06 元/kW.h。在64 座小水電站經(jīng)濟性抽樣調(diào)查案例中，以平均上網(wǎng)電價為0.25 元/kW.h 計，平均實際發(fā)電成本比平均電價高出0.05 元/kW.h。

3.2 小水電體制、市場及政策方面

雖然我國小水電技術進步使其商業(yè)化運作能力不斷加強，但與我國電力工業(yè)發(fā)展整體水平相比還存在一定差距，主要表現(xiàn)在小水電總體技術水平不高， 技術市場發(fā)展緩慢，科技成果轉(zhuǎn)換渠道不暢及科研經(jīng)費投入不足等方面。