我國的小水電資源開發現狀

劉燕露 戴雷

【摘要】水的流動可產生能量，通過捕獲水流動的能量發電，稱為水電。在我國小水電被定義為裝機容量不超過50 MW（含50 MW）的小型及微型水電站。

我國小水電資源廣泛分布在全國1600多個山區縣，主要集中在中西部地區，其中西部地區小水電技術可開發量占全國的63.6%；中部地區小水電可開發量占全國的17.8%。東部地區小水電可開發量為18.5%。

【關鍵詞】水電資源；開發；現狀

我國小水電資源開發量位居前6 位的省區是廣東、四川、福建、云南、湖南、浙江，開發量分別為408 萬kW、367 萬kW、362 萬kW、233 萬kW、217 萬kW 和206 萬kW。2002 年開發率居前4 位的省區是廣東、福建、浙江和海南，開發率分別為64%、52%、47%和47%。

一、我國小水電技術及產業發展現狀

小水電技術主要包括流域規劃技術，水工建筑物設計施工技術，小型水輪發電機組設備制造技術，水電站計算機監控技術，電網自動化調度技術及輸配電計算機監控技術等。

流域規劃技術主要包括小流域梯級開發、龍頭水庫開發、高水頭電站跨流域開發等，通過把流域作為一個有機的整體，進行系統研究，找出符合整個流域最大水力資源利用率、最大發電效益、最大社會效益和環境效益的開發方案。目前，小水電流域規劃技術發展迅速，并逐步推廣應用到全國小水電開發中。

小水電的水工建筑物技術主要包括

⑴砼重力壩、砌石拱壩、小型砌石連拱支墩壩、砼拱壩、橡膠壩、砼面板堆石壩、土壩等擋水建筑物技術；

⑵發電引水、跨流域引水和虹吸式進水等引水建筑物技術。小水電水工建筑物投資比例大，工程進度也受其制約，因此，水工建筑物技術發展可以有效減少工程投資、加快施工進度。

二、小水電行業發展目標及技術發展展望

我國的小水電開發主要是服務于地方經濟建設，尤其是廣大農村地區。小水電開發的一個重要特點是與農村經濟發展和實現農村電氣化密切結合起來，近20 年來，國家以水電農村電氣化形式組織小水電開發。隨著我國農業結構升級、農村經濟壯大和農民致富步伐的加快，目前小水電已進入到一個新的發展時期，小水電也成為滿足農村電力需求、解決無電人口、扶貧、保護生態、替代常規電力等多目標的系統。

2.1、小水電發展方針

⑴ 滿足農村電力需求與解決無電人口問題

從上世紀五十年代至今，滿足農村電力需求與解決農村地區無電問題始終是小水電的主要目之一。目前我國農村邊遠地區用電水平仍然偏低，特別是在電網末端和離網的分散供電地區，人均用電量不到全國農村人均用電量的1/4；全國尚有1000 多萬無電人口，這些人口所在地區地理位置極為偏遠，負荷少而分散，用電網延伸來解決供電問題是不現實的。

⑵ 提高農村貧困人口收入

有關資料表明，大部分貧困人口集中在我國地勢第一、二級階梯的過渡帶上。這些地區的地貌特征是山地、丘林和高原，其中大部分是山地。這些地區又屬于季風氣候邊緣地帶，氣候變化劇烈，水土流失嚴重，自然生態環境脆弱。開發小水電能夠有效促進貧困地區鄉鎮企業和家庭作坊的發展，增加農村就業機會，提高農民收入。

⑶ 保護生態環境

小水電屬于清潔可再生能源，具有治理環境，保護生態的重要作用。小水電工程治水辦電相結合，通過在江河源頭建設一大批綜合利用的水利水電樞紐工程，采用生物、工程治理等多種手段，提高植被覆蓋率，涵養水源，防止水土流失，對小流域進行綜合治理。不僅能夠改善當地的生態環境，還能逐步從根本上保護和修復江河中下游的生態環境；小水電提供的電力減少了農民對生物燃料的依賴，使大量林木免被砍伐。

2.2、小水電發展目標

（1） 2020 年農村電力需求與供應預測

黨的十六大明確提出了“全面建設小康社會，在優化結構和提高效益的基礎上，國內生產總值到2020 年力爭比2000 年翻兩番”，并且提出“到2020 年基本上實現工業化”的奮斗目標。屆時我國農村社會經濟、能源供應結構、農村居民用能方式、電力消費總量也將發生巨大變化。

在得到國家可再生能源法律支持及小水電在2015 年前順利實現現代化的條件下，小水電有可能實現開發率達到70%，甚至更高的目標。屆時小水電年發電量為448000TW.h，占2020 年全國農村用電量的76%左右。

（2） 我國小水電技術發展路線

技術發展所遵循的原則是：明確目標，統一規劃，加快實施，適當超前；技術先進，設備可靠，簡單方便，經濟合理；嚴格執行國家技術標準，優先選用系列化產品；以國產技術和設備為主，適時引進國外關鍵技術和設備。

小水電技術進行的開發將集中在新材料上，如合成材料。對于低水頭，開發則集中在多樣布置的小機組上，采用變速和變頻技術。“變壓發電”發電機，在將來可適用小水電站對于一些水電站，已經嘗試對主要部件或甚至整個電站進行預制，采用箱式整裝小水電，估計該產品在產量上和規模上會得到發展，產品的系列會更齊。水電站設計中環境和安全問題擺在了一個比較重要的位置。降低工程造價與減少運行費，提高資源利用率的各種技術開發。

三、制約技術發展的主要障礙與對策建議

3.1 小水電自身方面

⑴ 電力生產規模小。可再生能源在商業化運作中面臨的主要共性問題是：可再生能源市場相對狹小，小規模的生產造成較高的工程設備投資成本，低產量的能源生產又會造成較高的能源生產成本。小水電同樣存在這一問題。實際上即使在發達國家，小水電與常規能源目前仍無法進行完全的市場競爭，其發電成本因經濟規模的限制與常規能源仍有一定的距離。

⑵ 豐枯及峰谷矛盾。小水電大部分是徑流式電站，缺乏調節能力，在豐水期往往造成系統電力有余，小水電大量棄水；而枯水期造成電網缺電。受負荷特性限制，在負荷高峰期，不能提供更多的電力；在負荷低谷期，又會因電網負荷小而停機棄水。

⑶ 氣候變化。小水電設計發電量是按水文、水能條件得出的平均多年發電量，這些水文資料大多來源80 年代以前，由于近年來氣候變暖，徑流年際與年內變化加劇，導致與原來設計差距較大，在一定程度上影響了發電量。

⑷ 機組技術水平及效率低。小水電站由于建站時間長，大部分設備陳舊、技術落后、能量轉換效率偏低。據統計，單機容量在500～3000kW 段機組，其綜合效率低于80%的占54%；單機容量在3000～12000kW 段機組，其綜合效率低于80%的占38%。

⑸ 運行方式不當。相當多的水庫電站缺乏對水文資料、發電單位耗水率、水頭與運行臺數的相關分析，運行方式粗放。不能優化水庫調度和電站運行計劃，在提高水庫防洪安全度的同時，增加發電量。徑流式電站也存在運行方式不當的問題。

⑹ 機組檢修及事故停機等。除機組正常檢修外，設備老化使事故停機增多，延長了檢修時間，減少了發電量。

發電量減少使小水電實際的單位電能造價和發電成本大幅度提高，發供電收益普遍達不到項目財務評價預期值，消弱了市場競爭力。2002 年全國小水電平均實際發電成本比平均設計發電成本高出0.06 元/kW.h。在64 座小水電站經濟性抽樣調查案例中，以平均上網電價為0.25 元/kW.h 計，平均實際發電成本比平均電價高出0.05 元/kW.h。

3.2 小水電體制、市場及政策方面

雖然我國小水電技術進步使其商業化運作能力不斷加強，但與我國電力工業發展整體水平相比還存在一定差距，主要表現在小水電總體技術水平不高， 技術市場發展緩慢，科技成果轉換渠道不暢及科研經費投入不足等方面。