加強(qiáng)山東黃河水能開發(fā)的探討

邵 杰

（濟(jì)南黃河河務(wù)局東城黃河浮橋公司，山東 濟(jì)南 250107）

黃河山東段全長628 km，是山東省主要的客水資源，在經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展中發(fā)揮著重要的戰(zhàn)略地位。目前山東對黃河水的利用主要是從各閘口引出，用于農(nóng)業(yè)灌溉或重要工業(yè)、城鄉(xiāng)生活用水，年引用黃河水量達(dá)70多億m3，為富民興魯發(fā)揮著越來越大的作用。黃河山東段是典型的“地上懸河”，河床高于背河地面3～5 m，河道特點(diǎn)上寬下窄、比降較緩，總落差60多m。自實(shí)施黃河水資源統(tǒng)一調(diào)度后，黃河山東段的水流穩(wěn)定，日均流量約800 m3/s。黃河水常年不停地流淌，蘊(yùn)含著巨大的水能，理論蘊(yùn)藏量達(dá)900多MW，只是這些水能是低水頭的，屬于小水電，常被忽視，尚未充分開發(fā)利用。

1 山東黃河水能開發(fā)利用的形式

1.1 低水頭水力發(fā)電

山東黃河現(xiàn)有引水閘口60多座，設(shè)計引水流量2 000多m3/s，每年引水量70多億m3。由于山東黃河是地上河，河床高于兩岸地面3～5 m，各引水閘口的水位也是內(nèi)高外低，水流處于低水頭工作。這種低水頭的水流蘊(yùn)含著較大的水能，達(dá)十幾萬千瓦。各引水閘口可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行簡易改造，安裝低水頭發(fā)電裝置，在引水時發(fā)電，這些電能儲存后可用于閘口照明、儀器檢測等自用或向沿岸村莊輸送。2009年8月開工建設(shè)的河套灌區(qū)總干渠第二分水樞紐水電站就是利用引黃河水發(fā)電的低水頭水電站，設(shè)計水位差只有4.7 m，裝機(jī)容量1.05萬kW，年發(fā)電量達(dá)3 000多萬kW·h。水電站利用引黃灌溉水發(fā)電后，電站尾水又流入水渠，大大提高了黃河水的利用率，有效促進(jìn)了黃河灌區(qū)水利產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.2 無落差水力發(fā)電

無落差水力發(fā)電技術(shù)是近幾年發(fā)明的一種新型水力發(fā)電方法，也稱作無壩式聚能水力發(fā)電或水平式無壩流水沖擊發(fā)電，其特點(diǎn)是不需要攔河筑壩或修水渠將水位提高，而是利用自然水流的動力發(fā)電，對水流無落差要求，不受江河地質(zhì)結(jié)構(gòu)及河段限制。無落差水力發(fā)電設(shè)施建造簡單、技術(shù)要求低、造價低，日常維護(hù)簡單，運(yùn)行費(fèi)用低，而且發(fā)電水輪機(jī)可隨水位變化自動上升或下降，發(fā)電量及電壓穩(wěn)定，對流水的利用率高、成本低，較適合黃河下游的水流狀況。

1.3 水車提水

山東黃河標(biāo)準(zhǔn)化堤防完成后，1 000多公里的堤防和幾萬畝的淤背區(qū)全部綠化植樹種草。黃河大堤都高于地面十幾米，地表墑情差，草木的維護(hù)量大，每個縣（區(qū)）河務(wù)局每年的澆地開支都達(dá)十幾萬甚至幾十萬元，占用較多的黃河養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)。在黃河險工附近安裝水車，可日夜不停地從河里提水，用于大堤的灌溉，代替電力抽水、汽車運(yùn)水等，可節(jié)省大量經(jīng)費(fèi)。水車設(shè)施建造快、技術(shù)要求低，投資小，日常維護(hù)簡單。

1.4 積極參與跨河交通的建設(shè)

黃河山東段的來水受上游閘壩控制，水量偏少，但流量相對穩(wěn)定，這一特點(diǎn)給建造跨河浮橋提供了便利。目前山東段建有黃河浮橋50多座，是公路大橋的有益補(bǔ)充，為地方社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和新農(nóng)村建設(shè)起到了較大推動作用。各地可根據(jù)實(shí)際情況積極建造跨河浮橋，充分發(fā)揮山東黃河擁有的資源、管理優(yōu)勢，服務(wù)兩岸群眾，使山東黃河發(fā)揮更大的作用。

2 山東黃河水能開發(fā)的可行性

2.1 開發(fā)時機(jī)成熟

水能是一種廉價、清潔的可再生能源，具有環(huán)境污染小、資源分布廣、利用潛力大、可永續(xù)利用等優(yōu)點(diǎn)，是有利于人與自然和諧發(fā)展的重要能源，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源戰(zhàn)略的必然選擇，已排在我國電力發(fā)展的第一位。小水電也是我國大力鼓勵發(fā)展的綠色可再生能源，是我國水電開發(fā)的重要組成部分。2011年，中央一號文件首度以水利為主題，其中第14條明確提出合理開發(fā)水能資源，大力發(fā)展小水電。

目前全國各主要河流的高落差段都進(jìn)行了開發(fā)，只有大部分河流的下游或其小支流的低水頭能源有待開發(fā)，這也是以后較長時間內(nèi)開發(fā)水能的主要方式。山東黃河自標(biāo)準(zhǔn)化堤防完成后，各部門的主要工作轉(zhuǎn)向堤防維護(hù)和水資源的開發(fā)利用，盡可能使黃河發(fā)揮出其作用，保持黃河的健康發(fā)展。現(xiàn)在黃河中上游高水頭水能開發(fā)相繼完成，下游還有待開發(fā)，這也是從傳統(tǒng)的水利用向能源利用的轉(zhuǎn)變，是山東黃河保持可持續(xù)發(fā)展的有力措施。在這種背景下，開發(fā)山東黃河的水能是一個較好的機(jī)遇。

2.2 開發(fā)技術(shù)成熟

水能開發(fā)利用的歷史很悠久，古代的水車、水磨，現(xiàn)代的水力發(fā)電等，已是目前世界上利用最廣、技術(shù)最成熟的可再生能源，水力發(fā)電占全世界可再生能源發(fā)電的92%以上，是將來最具有發(fā)展?jié)摿Φ碾娏碓粗弧５退^發(fā)電主要采用貫流式水輪發(fā)電機(jī)組或無落差水力發(fā)電機(jī)組，在極低水頭時穩(wěn)定運(yùn)行（如超低水頭1.5 m以下），資源利用充分，單位過流量大，效率高、穩(wěn)定性好。建國后，我國小水電發(fā)展迅速，截至2011年底已建成小水電站4.5萬多座，年發(fā)電量1 600多億kW·h，裝機(jī)容量和發(fā)電量約占全國水電的30%，電站建設(shè)與管理技術(shù)已較成熟。山東省現(xiàn)有小水電站200多座，總裝機(jī)容量近10萬kW，多年來運(yùn)行良好，在防洪、發(fā)電、灌溉等方面發(fā)揮了重要作用，創(chuàng)造了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。小水電的發(fā)展開創(chuàng)了中國特色農(nóng)村電氣化道路，為我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益等顯著

山東黃河的來水量穩(wěn)定，水電開發(fā)利用有一定的計劃性與可能性，能夠安全運(yùn)行持續(xù)發(fā)電。山東黃河的水電開發(fā)屬于小水電，規(guī)模小，可就勢利用原河道的水流，對河道環(huán)境及河勢等的影響小；另外低水頭的發(fā)電設(shè)備較簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，土建工程量小，投資小、建造周期短，后期維修管理也容易。一臺100 kW的無落差發(fā)電機(jī)及附屬設(shè)施造價約10多萬元，而年發(fā)電量可達(dá)6 000～8 000 kW·h，收益20多萬，當(dāng)年就能收回投資，收益率高。一座裝機(jī)容量2.5萬kW的無壩式聚能水力發(fā)電站，投資約5 000萬元，年發(fā)電量可達(dá)1.8億kW·h，年獲利潤5 000多萬元，1～2年即可收回全部投資。一臺15 m高水車的建造成本約十幾萬元，可滿足20～33.33 hm2地的日常灌溉，年節(jié)省草木灌溉費(fèi)用幾萬元。

2.4 財力、人力基礎(chǔ)雄厚

近幾年，山東黃河的經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直較快，無論是施工企業(yè)還是第三產(chǎn)業(yè)都有了長足的發(fā)展，年創(chuàng)收幾十億元，資金力量雄厚；有一級水電工程施工、設(shè)計資質(zhì)的公司多家，水電設(shè)施設(shè)計、建造、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)豐富。所以，黃河管理部門完全有實(shí)力、有能力在黃河上投資開發(fā)建設(shè)小水電站，為山東黃河的可持續(xù)發(fā)展提供動力。

3 山東黃河水能開發(fā)的原則

山東黃河的水能資源量是巨大的，但開發(fā)必須堅(jiān)持科學(xué)合理，堅(jiān)持統(tǒng)籌兼顧、可持續(xù)性的原則，優(yōu)先保證人民生活用水、工業(yè)用水和排沙入海用水，再根據(jù)實(shí)際情況逐步安排長遠(yuǎn)發(fā)展問題。一要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，把發(fā)展黃河經(jīng)濟(jì)、確保黃河防汛防凌安全、改善職工生活作為水能開發(fā)利用的根本出發(fā)點(diǎn)。二要轉(zhuǎn)變治河思路和體制，全面推進(jìn)傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代化水利、可持續(xù)利用水利轉(zhuǎn)變，注重水資源的深度利用。充分認(rèn)識黃河低水頭水電資源是可以開發(fā)的。在管理體制上建立符合市場經(jīng)濟(jì)要求的水管體制和符合市場規(guī)律要求的融資方式，要通過各種渠道，吸引社會資金服務(wù)黃河治理開發(fā)，推動山東黃河的可持續(xù)發(fā)展。三要積極采取措施，分期分步開發(fā)黃河水能。籌建山東黃河水電開發(fā)公司，負(fù)責(zé)水電開發(fā)的規(guī)劃、設(shè)計、運(yùn)營管理和技術(shù)服務(wù)，積極引進(jìn)新技術(shù)、新產(chǎn)品，保證水電開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)性。

4 結(jié)語

對山東黃河的水能進(jìn)行開發(fā)不僅科學(xué)可行，而且是一項(xiàng)長期受益的富民工程，應(yīng)予分年分批實(shí)施。通過開發(fā)水能資源，讓防洪工程更充分地發(fā)揮綜合作用，提高黃河水資源的利用率。在水電資源的開發(fā)中，應(yīng)統(tǒng)一安排，并結(jié)合國家實(shí)施的黃河三角洲發(fā)展規(guī)劃，使山東黃河的水能開發(fā)進(jìn)入一個快速發(fā)展的階段。