小水電綠色轉(zhuǎn)型及行業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究

杜瑋，李凱，李忠義

(河南省農(nóng)村水電及電氣化發(fā)展中心,河南 鄭州 450003)

0 引言

黨的十八大以來，以習(xí)近平總書記為核心的黨中央從國家長治久安和中華民族長遠(yuǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略高度謀劃治水工作，明確提出了“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，為我們做好水利工作提供了科學(xué)指南和根本遵循。2020年9月，中國在第七十五屆聯(lián)合國大會提出了2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和目標(biāo)。水電作為可再生能源，不僅要積極踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，加快綠色轉(zhuǎn)型，而且還需進一步提高水能資源利用效率，多提供清潔電能，促進行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 小水電基本情況

1.1 水能資源概況

河南省位于中國中東部，地跨長江、淮河、黃河、海河四大流域，總面積16.90萬km2，地形呈西高東低趨勢。全省水能資源理論蘊藏量5 045 MW，技術(shù)可開發(fā)量3 207 MW，其中小水電技術(shù)可開發(fā)量1 002 MW，主要分布在豫北太行山區(qū)、豫西及豫西南伏牛山區(qū)、豫南桐柏、大別山區(qū)。資源特點：一是總量不豐富且分布不均衡，黃河流域蘊藏量和技術(shù)可開發(fā)量分別占全省的75.60%和78.50%；二是大中型電站數(shù)量少，裝機容量占比大，為2 205 MW；三是小型水電站數(shù)量多且位置分散。

1.2 水電站建設(shè)情況

河南第一座小水電站為西峽縣別公堰水電站，建于1937年，裝機容量40 kW。新中國成立后，水電建設(shè)由小到大，從單站發(fā)電到聯(lián)網(wǎng)運行逐步發(fā)展。20世紀(jì)六七十年代隨著一批大型水庫的建成，與之相配套的水庫電站應(yīng)運而生。改革開放后，全省各級水利部門在開展江河整治、提高防洪能力、推廣農(nóng)田灌溉技術(shù)的同時，堅持治水辦電相結(jié)合，積極建設(shè)、改造小水電站。從1985年開始，全省逐步實施了水電電氣化縣、小水電代燃料、水電增效擴容改造項目建設(shè)，發(fā)展速度明顯加快，建設(shè)水平不斷提升。截止2020年底，建成小水電站534座，裝機容量512 MW，占小水電技術(shù)可開發(fā)量的51.10%，固定資產(chǎn)總額約 50.70億元，上網(wǎng)電價為0.29～0.34元/(kW·h)。電站所有制形式多樣，其中國有電站155座，集體電站94座，民營與股份制電站285座，從業(yè)人員0.61萬人。

1.3 小水電為山區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)

一是促進了山區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。小水電為全省提供了六千多個就業(yè)崗位，企業(yè)每年產(chǎn)值3.84億元，上繳稅費0.27億元；二是提高了邊遠(yuǎn)山區(qū)和貧困地區(qū)農(nóng)村電氣化水平。從“十五”到“十二五”期間建成了23個農(nóng)村水電電氣化縣，累計完成投資9.22億元；三是完善了部分農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，增強了社會效益。各級政府通過水電開發(fā)建設(shè)，新建和改善鄉(xiāng)村道路156 km；發(fā)展小水電新建水庫23座，增加水庫庫容21.30億m3，充分發(fā)揮水資源的綜合利用效益，不僅提高了水電站的發(fā)電量，而且還增加和改善灌溉農(nóng)田面積1.12萬hm2，同時為電站下游的防洪減災(zāi)做出了貢獻(xiàn)；四是促進了節(jié)能減排。全省小水電每年發(fā)電量12億kW·h，可減少煤炭消耗41萬t，減少二氧化碳排放101.30萬t，二氧化硫排放0.90萬t，氮氧化物排放0.79萬t，煙塵排放0.36萬t，保護了生態(tài)環(huán)境。

2 探索水電綠色發(fā)展之路

黨的十九大報告中提出“建設(shè)富強民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強國”目標(biāo)。這表明，在社會主義發(fā)展新時代中生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要，保護河流生態(tài)環(huán)境是水電行業(yè)義不容辭的責(zé)任。從河南省情況看，小水電已進入到由建設(shè)為主向規(guī)范管理及綠色發(fā)展上轉(zhuǎn)變，科學(xué)合理開發(fā)對生態(tài)環(huán)境保護起到積極作用。但現(xiàn)狀是在水電規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行和管理上還存有薄弱環(huán)節(jié)，以綠色發(fā)展為導(dǎo)向的激勵與約束機制還不完善，怎樣行動去實現(xiàn)水電綠色發(fā)展呢？

2.1 編制水能資源規(guī)劃強化開發(fā)管理，為水電綠色發(fā)展奠定基礎(chǔ)

河南省水利廳2017年組織編制完成了《河南省中小河流水能資源開發(fā)規(guī)劃》。規(guī)劃涉及中小河流共計79條，其中流域面積超過3 000 km2的河流12條，3 000 km2以下的河流67條，涵蓋已建和近期規(guī)劃的電站557座，總裝機容量653 MW。與以往水能資源規(guī)劃相比，不同點：一是對已建和規(guī)劃的電站在考慮下泄生態(tài)流量的基礎(chǔ)上，重新核算電站裝機規(guī)模及發(fā)電量;二是側(cè)重已建電站的改造，對未下泄生態(tài)流量的電站提出下泄生態(tài)流量和涉及河段的生態(tài)保護改造方案;三是新規(guī)劃電站在確定裝機規(guī)模時要扣除生態(tài)用水量，發(fā)電取用水量必須符合河流綜合規(guī)劃要求。該規(guī)劃查清了全省水能資源量，為科學(xué)開發(fā)利用水能資源提供了依據(jù)，有力的加強了水能資源規(guī)范管理，也為水電綠色發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

2.2 抓好民生水電建設(shè)，為水電綠色發(fā)展創(chuàng)造條件

圓滿完成水電電氣化縣、小水電帶燃料、農(nóng)村水電增效擴容改造工程建設(shè)，為水電綠色發(fā)展創(chuàng)造了條件。

從“十五—十二五”期間，先后建成了盧氏等23個農(nóng)村水電電氣化縣，新建電站41座，新增裝機113 MW，改造電站107座，改善裝機255 MW，年增加發(fā)電量約3.80億kW·h。累計完成電源，電網(wǎng)等工程建設(shè)投資9.22億元。農(nóng)村水電電氣化建設(shè)區(qū)人均年用電量增至890 kW·h，戶均年用電量增至1 036 kW·h，村通電率達(dá)到100%，戶通電率達(dá)100%，供電質(zhì)量和可靠性大大提高，解決了部分山區(qū)農(nóng)村的用電問題。

“十一五”期間，實施了18個代燃料項目，總裝機30.40 MW，總投資1.85億元，建成了盧氏湯河、嵩縣白河小水電代燃料鄉(xiāng)，另有25個村也實現(xiàn)了以電代柴，共惠及農(nóng)村代燃料戶3.19萬戶，代燃料人口11.80萬人。保護退耕還林區(qū)、天然林保護區(qū)、自然林保護區(qū)和水土流失治理區(qū)內(nèi)森林植被面積2.55萬hm2。

“十二五—十三五”期間，對36座老舊水電站實施了增效擴容改造，工程總投資4.04億元，其中爭取中央財政資金1.43億元，省級財政配套資金0.70億元，帶動地方投資1.91億元。改造后這些電站基本消除了機組老舊帶來的安全隱患，改善水庫蓄水庫容95.80億m3，增加灌溉面積4.10萬畝，修建鄉(xiāng)村道路67.70 km，修復(fù)減脫水河段12 km，電站裝機容量由原來的131.60 MW提高到143.50 MW，年發(fā)電量也由原來的3.52億kW·h提高到5.07億kW·h，水能資源利用率顯著提高，取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。

2.3 推動新技術(shù)、新設(shè)備、新材料應(yīng)用，為水電綠色發(fā)展做足準(zhǔn)備

三大民生水電項目完成后，電站面貌煥燃一新，主要體現(xiàn)在：一是127座骨干水電站實現(xiàn)了計算機綜合自動化監(jiān)控和保護，202座水電站采用了新型高效水輪機和節(jié)能型電器設(shè)備，水能綜合利用率和電站安全生產(chǎn)水平有了顯著提高；二是在伊河上，建成了以金牛嶺水庫為龍頭的五座水電站梯級調(diào)度自動化——“無人值班、少人值守”遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)；三是增設(shè)或改造了部分徑流式水電站生態(tài)流量泄放設(shè)施，裝設(shè)太陽能無線視頻傳輸監(jiān)控系統(tǒng)，較好地解決了遠(yuǎn)距離監(jiān)控生態(tài)流量泄放問題；四是在電站增效擴容改造中，采用水利動能動態(tài)模擬技術(shù)建立模型，研究提高水輪發(fā)電機組綜合能效，取得了較好效果；五是采用新型回轉(zhuǎn)供油轉(zhuǎn)槳技術(shù)對小型軸流定槳式水輪機進行改造，提高了水輪機的運行水頭范圍和效率。這些新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用，促使水電站向高質(zhì)量發(fā)展邁出了堅實的步伐。

2.4 進一步加強水電行業(yè)監(jiān)督管理，為水電綠色發(fā)展提供保障

“十三五”期間，河南省進一步加強小水電站安全監(jiān)督管理工作。以落實電站安全生產(chǎn)“雙主體責(zé)任”為抓手，以規(guī)范電站安全生產(chǎn)檢查、防汛度汛檢查、安全隱患排查整改為措施，穩(wěn)步推進水電站安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，效果明顯。從2016年開始，積極推進水電站安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)創(chuàng)建，截至目前，共創(chuàng)建完成水電安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化電站49座，其中一級電站3座，二級電站27座，三級電站19座，全省已形成良好的創(chuàng)建氛圍，多數(shù)電站學(xué)習(xí)創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)，完善硬件設(shè)施，提高管理水平，努力抓好電站安全生產(chǎn)，為水電綠色發(fā)展提供保障。

2.5 扎實推進綠色水電站創(chuàng)建，為水電綠色發(fā)展探索道路

河南省從2018年啟動了綠色水電創(chuàng)建工作，經(jīng)過兩年多努力，創(chuàng)建成“綠色小水電示范電站”20座，(其中2020年18座，全國第四，北方省份第一)，成效顯著。成功創(chuàng)建的20座綠色小水電示范電站主要分布在黃河的一級支流洛河、伊河上，據(jù)測算，電站實施生態(tài)流量泄放后，能有效改善洛河60 km，伊河35 km河段減脫水情況。綠色水電站的創(chuàng)建，為水電綠色發(fā)展提供了方向，也能腳踏實地的穩(wěn)步前行。

3 存在的主要問題

3.1 電站建設(shè)運行對生態(tài)環(huán)境造成一定影響

河南是北方省份，由于氣候和降雨條件因素，部分中小河流來水量年內(nèi)變化較大，徑流引水式電站取水發(fā)電后，會造成取水口至電站廠房段河道過水量減小，尤其在枯水期，河段減脫水現(xiàn)象明顯，對水生生物造成影響；電站在建設(shè)中，渠道和廠區(qū)開挖，會對河流兩岸山坡植被造成破壞；水庫式電站，建壩取水，阻斷魚類回游，對珍惜魚類生存也會造成影響。

3.2 電站合規(guī)手續(xù)不齊，整改難度大

部分電站存在規(guī)劃、立項、建設(shè)、驗收手續(xù)不全；個別電站信息與水利部統(tǒng)計信息不一致；還有些水電站建于20世紀(jì)九十年代前，缺少環(huán)評手續(xù)，整改難度大。

3.3 電站機組設(shè)備老化，存在安全隱患，監(jiān)管難度大

河南近20年雖然對省內(nèi)137座骨干小水電站進行了改造，但還有183座水電站是2005年以前建成的，未進行過改造，這些電站工程規(guī)模小，平均裝機容量530 kW，近八成為民營或股份制電站，運行管理技術(shù)薄弱，部分電站存在安全隱患，監(jiān)管難度大。

3.4 下泄生態(tài)流量及安裝監(jiān)測設(shè)施落實困難

河南省水利廳在2015年就明確了小水電站應(yīng)下泄最小生態(tài)流量，但由于電站業(yè)主意識不強，水電行業(yè)激勵與約束機制不完善，泄放生態(tài)流量監(jiān)管落實困難。2020年10月按照習(xí)近平總書記在河南主持召開的黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會重要講話精神，省政府提出，由環(huán)保廳、水利廳共同牽頭制定《河南省黃河流域生態(tài)保護條例》。水利廳針對其中“水電站建設(shè)”條款，提交了水電站下泄生態(tài)流量和水電綠色發(fā)展激勵機制的內(nèi)容，積極爭取把水電綠色發(fā)展寫進河南省生態(tài)保護條例中。

4 主要思考與今后打算

4.1 主要思考

根據(jù)河南省小水電發(fā)展實際情況，當(dāng)前要做好水電綠色可持續(xù)發(fā)展，一是要解放思想，摒棄“重建輕管”的觀念，充分認(rèn)識水電發(fā)展與河流生態(tài)保護之間的關(guān)系，堅持在保護中開發(fā)，最大限度提高水能資源利用效率。二是加強宣傳引導(dǎo)，樹立科學(xué)合理的水電開發(fā)理念，使保護河流生態(tài)環(huán)境的責(zé)任深入水電從業(yè)人員心中，充分認(rèn)識下泄生態(tài)流量的重要性。三是要建立起以水電綠色發(fā)展為導(dǎo)向的激勵與約束機制，實行“獎罰分明，優(yōu)勝劣汰”，推動行業(yè)轉(zhuǎn)型。四是研究、出臺水電綠色發(fā)展技術(shù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，完備技術(shù)管理體系；五是堅持問題導(dǎo)向，定期組織專題調(diào)研、座談交流、向先進省份學(xué)習(xí)，不斷拓展視野、思路、方法，以促進水電行業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展邁進。

4.2 今后打算

一是積極創(chuàng)建綠色水電示范站，進一步抓好電站生態(tài)流量下泄與監(jiān)控管理工作；二是加強規(guī)范化管理，繼續(xù)落實水電站安全生產(chǎn)“雙主體”責(zé)任，規(guī)范安全生產(chǎn)監(jiān)督檢查，大力推進水電站安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化達(dá)標(biāo)建設(shè)；三是有條件的電站積極進行更新改造，使用新設(shè)備，引進新技術(shù)，提高電站自動化水平；四是做好摸底調(diào)查工作，為下步即將開展的黃河流域省份小水電突出問題清理整改工作做好準(zhǔn)備。