黃俊龍

摘??要：水利資源具有潔凈性、可再生性、可調(diào)節(jié)性及綜合利用的特點(diǎn)。對(duì)水利水電工程綜合開發(fā)還有利于帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。從水利發(fā)電長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)而言，其清潔性的特點(diǎn)符合環(huán)境保護(hù)的理念。可水利水電工程建設(shè)規(guī)模相對(duì)較大，投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，建設(shè)施工對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境還是會(huì)造成破壞。一直以來，水利發(fā)電的能源與環(huán)境問題之間的爭(zhēng)議成為影響水利發(fā)電的重要影響。此外，水利發(fā)電還受自然條件限制影響發(fā)電效能及其水利事業(yè)的整體發(fā)展。本文第一部分介紹了水利發(fā)電概況;第二部分分析了國(guó)內(nèi)水利發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀;第三部分討論了水利發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上探討制約水利發(fā)電發(fā)展的因素;第四部分展望水利發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)。旨在為水利發(fā)電事業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：水利發(fā)電;現(xiàn)狀;制約因素;思考;發(fā)展趨勢(shì)

目前統(tǒng)計(jì)的國(guó)內(nèi)水能資源自己開發(fā)量約為2.25萬億千時(shí)，位居世界第一.發(fā)電總量占全世界水電總量的15%，可人均占有量較少。按照目前國(guó)內(nèi)水電規(guī)劃開發(fā)的現(xiàn)狀，水電比例占電力中樁基的30%-40%。中國(guó)的人口缺戰(zhàn)全世界的21%。反映出國(guó)內(nèi)水電規(guī)劃開發(fā)程度相對(duì)較低。近些年，不少專家就水利發(fā)電過程中能源與環(huán)境問題存在較多的爭(zhēng)議。有專家提議擴(kuò)大水電發(fā)展規(guī)劃，有人提議適度開發(fā)水利水電工程。在全球能源與環(huán)境保護(hù)的大背景下，國(guó)內(nèi)水利發(fā)電面臨著怎樣的發(fā)展困境？未來水利發(fā)電又會(huì)呈現(xiàn)什么樣的趨勢(shì)？我們首先應(yīng)當(dāng)搞清楚水利發(fā)電所受的制約因素。研究該課題對(duì)維持國(guó)內(nèi)水利發(fā)電能源與環(huán)境保護(hù)平衡及促進(jìn)水利發(fā)電健康可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

一、水利發(fā)電概述

（一）定義及生產(chǎn)過程

水利發(fā)電指利用能量轉(zhuǎn)換設(shè)備將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過程。它的生產(chǎn)過程是通過壓力水管將水引到水輪機(jī)螺旋形蝸殼，推動(dòng)水輪機(jī)組轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。從生產(chǎn)過程來看，水利發(fā)電的生產(chǎn)過程及工藝較火電發(fā)電要簡(jiǎn)單的多。

（二）水電站生產(chǎn)形式

常見的水電站生產(chǎn)形式包括壩式、引水式、混合式、潮汐式、抽水蓄能式等幾種形式。水電站生產(chǎn)形式與水能存在的形式有關(guān)。具體選擇何種生產(chǎn)形式，還要看水利水電工程規(guī)劃區(qū)域的水能。最常見的水能有河流水能、潮汐水、波浪能、海洋熱能等。目前，國(guó)內(nèi)利用河流水能開發(fā)的水電站占比做大。

（三）水電站樞紐構(gòu)成

水電站樞紐一般由淡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物及水電站廠房構(gòu)成。

（四）水利發(fā)電的動(dòng)力設(shè)備

水利發(fā)電的主要?jiǎng)恿υO(shè)備包括壓力水管、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等。壓力水管提供水位能，水輪機(jī)負(fù)責(zé)將水位能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。水位能是決定水利發(fā)電效能的關(guān)鍵因素。它由河水的流量與落差決定。

（五）水利發(fā)電的電氣設(shè)備

水利發(fā)電的電氣設(shè)備主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、繞組、隔離開關(guān)、交直流系統(tǒng)、斷路器、電力線路等等。它分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)水利發(fā)電站已全面實(shí)現(xiàn)信息化管理、自動(dòng)化管理。

（六）水利發(fā)電的特點(diǎn)

水利發(fā)電能源具有潔凈性、可再生性、可調(diào)節(jié)性、綜合利用性及經(jīng)濟(jì)帶動(dòng)性的特點(diǎn)。以河水能源為例，隨著河水的流動(dòng)而產(chǎn)生，不論開發(fā)與否，河水能都存在。河水能能直接被開發(fā)利用，發(fā)電過程并不會(huì)向火力發(fā)電會(huì)生產(chǎn)的污染，潔凈性良好。投資水利發(fā)電的主要成本在前期水電站與樞紐工程的建設(shè)，以及后期水電站的運(yùn)維管理。河水能本身并無成本，無須長(zhǎng)期投入較大成本。建設(shè)運(yùn)營(yíng)后在生命周期內(nèi)可長(zhǎng)期使用，還可根據(jù)降雨量、河流水位及流量調(diào)節(jié)，這符合可再生性、可調(diào)節(jié)性及經(jīng)濟(jì)性特征。對(duì)大型水電站的綜合開發(fā)，還可以作為調(diào)節(jié)航道水位的基礎(chǔ)工程，帶動(dòng)水運(yùn)運(yùn)輸、地區(qū)旅游等，符合綜合開發(fā)和帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)性的特征。

此外，水利發(fā)電還具工程投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、對(duì)建設(shè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境有一定破壞性的特點(diǎn)。特別是大型水電站，前期水電樞紐及其配套設(shè)施建設(shè)投資巨大，成本回收周期漫長(zhǎng)，存在較大的投資風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)生態(tài)破壞主要體現(xiàn)在造成河流、海洋或湖泊水電站周邊生物多樣性的減少，對(duì)原生態(tài)景觀系統(tǒng)的破壞，以及對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的污染?？蓮恼{(diào)節(jié)旱澇災(zāi)害的功能處罰，水力發(fā)電還對(duì)生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著一定的保護(hù)作用。因此，在生態(tài)方面我們暫且可以認(rèn)為水利發(fā)電具有保護(hù)與破壞的雙重作用。

二、國(guó)內(nèi)水利發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀

（一）工程建設(shè)水平

我國(guó)水利發(fā)電雖然起步較晚，但發(fā)展迅猛。目前，國(guó)內(nèi)水利發(fā)電工程建設(shè)已出具規(guī)模。初步統(tǒng)計(jì)已建成各類水電站及水庫(kù)85108座，水庫(kù)容量5624立方米。其中大型水庫(kù)水利水電工程及工程有470座，水庫(kù)通量，41977億立方米。中小型的水利水電工程數(shù)量占比較大。國(guó)內(nèi)水利系統(tǒng)中水電累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘扛哌_(dá)4841萬千瓦，站全國(guó)水利系統(tǒng)裝機(jī)總?cè)萘康?1%。農(nóng)村水電裝機(jī)容量累計(jì)4309萬千瓦，占全國(guó)水利系統(tǒng)裝機(jī)容量的38%，發(fā)電量為1357萬千瓦。國(guó)內(nèi)已經(jīng)探明的水能源、坦然器、原煤、原油的能源儲(chǔ)量中，水能源占比高達(dá)45%，為水利發(fā)電工程建設(shè)奠定了良好的水平。

（二）設(shè)備制造水平

近些年，隨著國(guó)內(nèi)大型水電站樞紐工程的建設(shè)，大型化的、高效化的、自動(dòng)化的水電機(jī)組需求上升。在大型水電樞紐工程建設(shè)的帶動(dòng)下，國(guó)內(nèi)水利發(fā)電設(shè)備的制造水平也在不斷提升。一些大型、中心水電站紛紛采用了串聯(lián)梯級(jí)高效水輪機(jī)組。為加強(qiáng)水利發(fā)單設(shè)備的研究，國(guó)內(nèi)還組建了樹立發(fā)電設(shè)備國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，用以專門研究水利發(fā)電設(shè)備及其制造。在高效水輪機(jī)組研發(fā)制造方面，中國(guó)水力發(fā)電設(shè)備制造企業(yè)只用了5年時(shí)間就完成了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家用30年時(shí)間才完成的研究，并制造出當(dāng)時(shí)世界上最大的水輪發(fā)電機(jī)組，將其應(yīng)用于長(zhǎng)江三峽水電站。長(zhǎng)江三峽水電站采用了32外裝機(jī)容量為70萬千瓦及的水輪發(fā)電機(jī)組，通過串并聯(lián)的形式構(gòu)成超大水輪發(fā)電機(jī)組，將中國(guó)的水利發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)提升到國(guó)際水平。長(zhǎng)江三峽總裝機(jī)容量高達(dá)2250萬千萬。這個(gè)裝機(jī)容量相當(dāng)于20座百萬千瓦級(jí)核電站，伊泰普水電站裝機(jī)容量超出850萬千瓦。除混流式水輪機(jī)組外，長(zhǎng)江三峽所采用的壓力水管、發(fā)電機(jī)及其他一些輔助設(shè)備、電氣設(shè)備，均采用了世界一流的技術(shù)。