淺析小水電技術及發展現狀

張超進

廣西區柳州市水利工程管理站，廣西柳州 545001

淺析小水電技術及發展現狀

張超進

廣西區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可再生電力產品的重要組成部分。在加快發展我國經濟過程中，加快小水電建設發展，促進農村的電氣化，不僅關系到能源與農業兩個戰略重點，而且還關系到農村的經濟全面振興。目前中國國內農村的生產力還較為落后。因此，建設具有中國特色的農村電氣化，具有重要的戰略意義，因此倡導發展和利用小水電技術是十分必要的。很多的業內人士也都相信：小水電在未來的10年～20年內將在世界范圍內有強烈復蘇的勢頭。本文主要分析小水電優勢和優點，探討了不同的小水電技術目前的發展狀況。

水電；電氣化；小水電技術

0 引言

小型水力發電被認為是當今社會最經濟最環保最有利的能源技術之一，目前我國小水電發電量占中國清潔可再生能源發電量的比重在95%以上，在推動中國清潔可再生能源發展方面發揮了基礎性作用。小型水力發電站建造不復雜，而且建造的周期短，可以大量地利用當地的材料與勞動力，投產運行后效益明顯。當前，各種現有的并且已經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 ，都可以根據各地的實際情況廣泛的運用于的不同環境。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電機轉動，從而將水的勢能和動能轉變為電能。發出電能后經過配電監控設備系統后送上電網或用戶。

1 小水電的優勢和優點

我國水電資源十分豐富，分布廣泛，遍及全國30個省（區、市），65%的小水電集中西部地區。西南地區的小水電資源占全國的50%以上。我國政府對水電的開發實行了積極的扶持政策，小水電被納入農村電氣化發展和建設規劃，水電已經在中國的電氣化，特別是農村電氣化方面發揮了重要作用。當前，國家正在西部地區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展潛力。由此制定了相關的鼓勵扶持政策鼓勵可再生能源產業的發展，已制訂了《中華人民共和國可再生能源法》、《可再生能源發電有關管理規定》、《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》）、《可再生能源發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勢外還有個別突出的優點：1）小水電站的運行壽命長，價格穩定，效益好，堅固耐用，并且水資源能可循環利用可以再生的。在山區農村和那些用電規模很小的邊遠地區來說，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電；3）小水電站經濟環保，一般對環境造成的影響很小，是符合水電開發與經濟持續發展跟環境相協調的可再生能源；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電，那往往會更加具有吸引力。

2 小水電技術及發展現狀

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

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

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。其與同規模的砌石重力壩相比，它可以節省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省30%～50%的工程量相對于等規模的漿石重力壩。

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，并且可以節省20%～30%的土建投資。目前，我國現有的虹吸式進水口設計水頭已經達到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省30%以上的投資。

我國已經頒布了50mW以下的水輪機行業標準。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電機組。機組組裝和實驗在工廠內完成，整體的運輸和吊裝，既可以保證產品的質量，又能節約機組安裝的周期。在臥式機組的實際當中推廣2支點結構新技術，能使機組維護環節減少，安裝調整的時間縮短，有效地降低設備和廠房的造價。調速器系統和勵賜裝置等輔助的設備，其科技含量與產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控技術以及輸配電計算機監控技術已經有了顯著的提高，主要表現在：水電設備監控技術從原來的常規設備轉向了微機型設備，自動控制系統進入了計算機數字控制階段。在一些經濟比較發達的地區已經采用了先進的變電站綜合自動化系統和調度自動化系統，部分的變電站和水電站實現了無人值班。節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，取得了很可觀的經濟效益。

我國的小水電優化運行和流域梯級優化調度發展的很快。梯級電站的梯調計算機監控系統使用分層分布式結構，和水情測報系統接口，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，進一步的實現了流域梯級電站優化調度。

小水電的配套電網網絡結構正趨于合理，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《農村水電電力系統調度自動化規范》發布以來，農村的電網調度自動化水平也有了明顯的提高。目前，各地已經有部分實現了地區調度自動化，其功能有的已經達到了SCADA技術的要求。

在電網自動化調度技術方面，我國大力的推廣變電站自動化，到目前農村的35kV、110kV變電站積極的采用微機綜合自動化系統，一部分已近實現無人值班，水利部在總結工程經驗及科技成果的基礎上發布了涉及小水電規劃、質量、設計、管理、實驗、設備等各環節的行業標準，從而形成了具有總過技術特色的技術標準體系。

3 結論

小水電就是指小型水電發電站。按照國家規定，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展的現狀，希望通過本文能引起更多的人了關注小水電技術，認識開發小水電重要性，使其良好的發展下去，讓小水電為改善我們國家的生態建設，保護環境，促進退耕還林和社會經濟可持續發展做出應有的貢獻。

TM72

A

1674-6708（2010）33-0098-02