淺析小水電技術及發(fā)展現(xiàn)狀

張超進

廣西區(qū)柳州市水利工程管理站，廣西柳州 545001

淺析小水電技術及發(fā)展現(xiàn)狀

張超進

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)展我國經(jīng)濟過程中，加快小水電建設發(fā)展，促進農(nóng)村的電氣化，不僅關系到能源與農(nóng)業(yè)兩個戰(zhàn)略重點，而且還關系到農(nóng)村的經(jīng)濟全面振興。目前中國國內(nèi)農(nóng)村的生產(chǎn)力還較為落后。因此，建設具有中國特色的農(nóng)村電氣化，具有重要的戰(zhàn)略意義，因此倡導發(fā)展和利用小水電技術是十分必要的。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)有強烈復蘇的勢頭。本文主要分析小水電優(yōu)勢和優(yōu)點，探討了不同的小水電技術目前的發(fā)展狀況。

水電；電氣化；小水電技術

0 引言

小型水力發(fā)電被認為是當今社會最經(jīng)濟最環(huán)保最有利的能源技術之一，目前我國小水電發(fā)電量占中國清潔可再生能源發(fā)電量的比重在95%以上，在推動中國清潔可再生能源發(fā)展方面發(fā)揮了基礎性作用。小型水力發(fā)電站建造不復雜，而且建造的周期短，可以大量地利用當?shù)氐牟牧吓c勞動力，投產(chǎn)運行后效益明顯。當前，各種現(xiàn)有的并且已經(jīng)過實踐驗證的先進水電站設計技術方案，不論是在建造方面，還是在運行方面 ，都可以根據(jù)各地的實際情況廣泛的運用于的不同環(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、壓力鋼管進入電站廠房的沖刷水輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，從而將水的勢能和動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。發(fā)出電能后經(jīng)過配電監(jiān)控設備系統(tǒng)后送上電網(wǎng)或用戶。

1 小水電的優(yōu)勢和優(yōu)點

我國水電資源十分豐富，分布廣泛，遍及全國30個?。▍^(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的50%以上。我國政府對水電的開發(fā)實行了積極的扶持政策，小水電被納入農(nóng)村電氣化發(fā)展和建設規(guī)劃，水電已經(jīng)在中國的電氣化，特別是農(nóng)村電氣化方面發(fā)揮了重要作用。當前，國家正在西部地區(qū)實施以退耕還林和天然林保護為目的的“小水電代柴”計劃，表明小水電具有很大的發(fā)展?jié)摿?。由此制定了相關的鼓勵扶持政策鼓勵可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已制訂了《中華人民共和國可再生能源法》、《可再生能源發(fā)電有關管理規(guī)定》、《可再生能源發(fā)展專項資金管理暫行辦法》）、《可再生能源發(fā)電價格和費用分攤管理試行辦法》等政策。這些政策為我國大力開發(fā)和利用小水電能源從管理、資金支持、電價等方面提供了政策保證。小水電除了上述政策優(yōu)勢外還有個別突出的優(yōu)點：1）小水電站的運行壽命長，價格穩(wěn)定，效益好，堅固耐用，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)模很小的邊遠地區(qū)來說，小水電站成為了其最具有吸引力的選擇對象；2）小水電站對河流的要求是很低，有水的河流都可以考慮水利發(fā)電；3）小水電站經(jīng)濟環(huán)保，一般對環(huán)境造成的影響很小，是符合水電開發(fā)與經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展跟環(huán)境相協(xié)調(diào)的可再生能源；4）當把河流用于灌溉和供水等目的時，要能同時利用于水利發(fā)電，那往往會更加具有吸引力。

2 小水電技術及發(fā)展現(xiàn)狀

所謂的小水電技術其主要包括流域規(guī)劃技術、水工建筑物設計技術、小型水輪發(fā)電機組設備制造技術、水電站計算機監(jiān)控技術以及輸配電計算機監(jiān)控技術、電網(wǎng)自動化調(diào)度技術等。

流域規(guī)劃技術又包括小流域梯級開發(fā)、高水頭電站跨流域開發(fā)和龍頭水庫開發(fā)等，通過把流域當作為一個有機的整體，進而進行系統(tǒng)的研究，從中找出符合整個流域最大發(fā)電效益、最大水力資源利用率、最大社會效益及環(huán)境效益的最合理開發(fā)方案。現(xiàn)在，小水電流域規(guī)劃技術發(fā)展的非常迅速，該技術已經(jīng)逐步的推廣到了全國的小水電開發(fā)中。

小水電的水工建筑技術又包括：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；2）虹吸式進水、發(fā)電引水和跨流域引水等引水建筑物技術。小水電水工建筑物的投資比例大，工程的進度也受其制約，所以水工建筑物技術發(fā)展可以很好的減少工程投資，從而加快施工的進度。

砌石拱壩，是目前我國的小水電工程擋水建筑物當中常用的一種壩型，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，當壩高不大，河谷寬度較寬，河床和壩的兩岸基礎條件比較好時常用此壩型。使用漿砌石連拱壩可以節(jié)省30%～50%的工程量相對于等規(guī)模的漿石重力壩。

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

我國已經(jīng)頒布了50mW以下的水輪機行業(yè)標準。在那些低水頭電站當中大力的推廣燈泡貫流式機組，使用此種機型代替軸伸貫流式及軸流式，從而使得機組的尺寸小、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)整裝燈泡貫流式機組、混流式及立式軸流式及沖擊式水輪發(fā)電機組。機組組裝和實驗在工廠內(nèi)完成，整體的運輸和吊裝，既可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，又能節(jié)約機組安裝的周期。在臥式機組的實際當中推廣2支點結(jié)構(gòu)新技術，能使機組維護環(huán)節(jié)減少，安裝調(diào)整的時間縮短，有效地降低設備和廠房的造價。調(diào)速器系統(tǒng)和勵賜裝置等輔助的設備，其科技含量與產(chǎn)品的資料都已接近國際的先進水平。

目前，小水電的水電站計算機監(jiān)控技術以及輸配電計算機監(jiān)控技術已經(jīng)有了顯著的提高，主要表現(xiàn)在：水電設備監(jiān)控技術從原來的常規(guī)設備轉(zhuǎn)向了微機型設備，自動控制系統(tǒng)進入了計算機數(shù)字控制階段。在一些經(jīng)濟比較發(fā)達的地區(qū)已經(jīng)采用了先進的變電站綜合自動化系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)，部分的變電站和水電站實現(xiàn)了無人值班。節(jié)能技術和技術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、新型勵磁裝置等新的裝備和新的技術，使得設備的效率有很大幅度的提高，取得了很可觀的經(jīng)濟效益。

我國的小水電優(yōu)化運行和流域梯級優(yōu)化調(diào)度發(fā)展的很快。梯級電站的梯調(diào)計算機監(jiān)控系統(tǒng)使用分層分布式結(jié)構(gòu)，和水情測報系統(tǒng)接口，從而能對水庫上游的降雨量、水庫的水位等水文信息的自動接收，進一步的實現(xiàn)了流域梯級電站優(yōu)化調(diào)度。

小水電的配套電網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)正趨于合理，其布局也更加的可靠，運行得更加靈活，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)度自動化規(guī)范》發(fā)布以來，農(nóng)村的電網(wǎng)調(diào)度自動化水平也有了明顯的提高。目前，各地已經(jīng)有部分實現(xiàn)了地區(qū)調(diào)度自動化，其功能有的已經(jīng)達到了SCADA技術的要求。

在電網(wǎng)自動化調(diào)度技術方面，我國大力的推廣變電站自動化，到目前農(nóng)村的35kV、110kV變電站積極的采用微機綜合自動化系統(tǒng)，一部分已近實現(xiàn)無人值班，水利部在總結(jié)工程經(jīng)驗及科技成果的基礎上發(fā)布了涉及小水電規(guī)劃、質(zhì)量、設計、管理、實驗、設備等各環(huán)節(jié)的行業(yè)標準，從而形成了具有總過技術特色的技術標準體系。

3 結(jié)論

小水電就是指小型水電發(fā)電站。按照國家規(guī)定，凡是裝機容量在25 000kW以下的水電站和相應的輸變電工程都為小水電。本文主要的探討了小水電技術及其發(fā)展的現(xiàn)狀，希望通過本文能引起更多的人了關注小水電技術，認識開發(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家的生態(tài)建設，保護環(huán)境，促進退耕還林和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展做出應有的貢獻。

TM72

A

1674-6708（2010）33-0098-02