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(lái)，以習(xí)近平總書(shū)記為核心的黨中央從國(guó)家長(zhǎng)治久安和中華民族長(zhǎng)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(guó)在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)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(jìn)一步提高水能資源利用效率，多提供清潔電能，促進(jìn)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(guó)中東部，地跨長(zhǎng)江、淮河、黃河、海河四大流域，總面積16.90萬(wàn)km2，地形呈西高東低趨勢(shì)。全省水能資源理論蘊(yùn)藏量5 045 MW，技術(shù)可開(kāi)發(fā)量3 207 MW，其中小水電技術(shù)可開(kāi)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(diǎn)：一是總量不豐富且分布不均衡，黃河流域蘊(yùn)藏量和技術(shù)可開(kāi)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(jī)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(jī)容量40 kW。新中國(guó)成立后，水電建設(shè)由小到大，從單站發(fā)電到聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行逐步發(fā)展。20世紀(jì)六七十年代隨著一批大型水庫(kù)的建成，與之相配套的水庫(kù)電站應(yīng)運(yùn)而生。改革開(kāi)放后，全省各級(jí)水利部門(mén)在開(kāi)展江河整治、提高防洪能力、推廣農(nóng)田灌溉技術(shù)的同時(shí)，堅(jiān)持治水辦電相結(jié)合，積極建設(shè)、改造小水電站。從1985年開(kāi)始，全省逐步實(shí)施了水電電氣化縣、小水電代燃料、水電增效擴(kuò)容改造項(xiàng)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(jī)容量512 MW，占小水電技術(shù)可開(kāi)發(fā)量的51.10%，固定資產(chǎn)總額約 50.70億元，上網(wǎng)電價(jià)為0.29～0.34元/(kW·h)。電站所有制形式多樣，其中國(guó)有電站155座，集體電站94座，民營(yíng)與股份制電站285座，從業(yè)人員0.61萬(wàn)人。

1.3 小水電為山區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)

一是促進(jìn)了山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。小水電為全省提供了六千多個(gè)就業(yè)崗位，企業(yè)每年產(chǎn)值3.84億元，上繳稅費(fèi)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(gè)農(nóng)村水電電氣化縣，累計(jì)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(qiáng)了社會(huì)效益。各級(jí)政府通過(guò)水電開(kāi)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(kù)23座，增加水庫(kù)庫(kù)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(wàn)hm2，同時(shí)為電站下游的防洪減災(zāi)做出了貢獻(xiàn)；四是促進(jìn)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(wàn)t，減少二氧化碳排放101.30萬(wàn)t，二氧化硫排放0.90萬(wàn)t，氮氧化物排放0.79萬(wàn)t，煙塵排放0.36萬(wàn)t，保護(hù)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(bào)告中提出“建設(shè)富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國(guó)”目標(biāo)。這表明，在社會(huì)主義發(fā)展新時(shí)代中生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要，保護(hù)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(jìn)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(kāi)發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)起到積極作用。但現(xiàn)狀是在水電規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)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(lì)與約束機(jī)制還不完善，怎樣行動(dòng)去實(shí)現(xiàn)水電綠色發(fā)展呢？

2.1 編制水能資源規(guī)劃強(qiáng)化開(kāi)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(kāi)發(fā)規(guī)劃》。規(guī)劃涉及中小河流共計(jì)79條，其中流域面積超過(guò)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(jī)容量653 MW。與以往水能資源規(guī)劃相比，不同點(diǎn)：一是對(duì)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(jī)規(guī)模及發(fā)電量;二是側(cè)重已建電站的改造，對(duì)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(hù)改造方案;三是新規(guī)劃電站在確定裝機(jī)規(guī)模時(shí)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(kāi)發(fā)利用水能資源提供了依據(jù)，有力的加強(qiáng)了水能資源規(guī)范管理，也為水電綠色發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)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(mǎn)完成水電電氣化縣、小水電帶燃料、農(nóng)村水電增效擴(kuò)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(gè)農(nóng)村水電電氣化縣，新建電站41座，新增裝機(jī)113 MW，改造電站107座，改善裝機(jī)255 MW，年增加發(fā)電量約3.80億kW·h。累計(jì)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(hù)均年用電量增至1 036 kW·h，村通電率達(dá)到100%，戶(hù)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(wèn)題。

“十一五”期間，實(shí)施了18個(gè)代燃料項(xiàng)目，總裝機(jī)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(gè)村也實(shí)現(xiàn)了以電代柴，共惠及農(nóng)村代燃料戶(hù)3.19萬(wàn)戶(hù)，代燃料人口11.80萬(wàn)人。保護(hù)退耕還林區(qū)、天然林保護(hù)區(qū)、自然林保護(hù)區(qū)和水土流失治理區(qū)內(nèi)森林植被面積2.55萬(wàn)hm2。

“十二五—十三五”期間，對(duì)36座老舊水電站實(shí)施了增效擴(kuò)容改造，工程總投資4.04億元，其中爭(zhēng)取中央財(cái)政資金1.43億元，省級(jí)財(cái)政配套資金0.70億元，帶動(dòng)地方投資1.91億元。改造后這些電站基本消除了機(jī)組老舊帶來(lái)的安全隱患，改善水庫(kù)蓄水庫(kù)容95.80億m3，增加灌溉面積4.10萬(wàn)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(jī)容量由原來(lái)的131.60 MW提高到143.50 MW，年發(fā)電量也由原來(lái)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(jì)和社會(huì)效益。

2.3 推動(dòng)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)綜合自動(dòng)化監(jiān)控和保護(hù)，202座水電站采用了新型高效水輪機(jī)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(kù)為龍頭的五座水電站梯級(jí)調(diào)度自動(dòng)化——“無(wú)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(yáng)能無(wú)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(wèn)題；四是在電站增效擴(kuò)容改造中，采用水利動(dòng)能動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)建立模型，研究提高水輪發(fā)電機(jī)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(duì)小型軸流定槳式水輪機(jī)進(jìn)行改造，提高了水輪機(jī)的運(yùn)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(jiān)實(shí)的步伐。

2.4 進(jìn)一步加強(qiáng)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(jìn)一步加強(qiáng)小水電站安全監(jiān)督管理工作。以落實(shí)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(jìn)水電站安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，效果明顯。從2016年開(kāi)始，積極推進(jìn)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(jí)電站3座，二級(jí)電站27座，三級(jí)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(shí)推進(jìn)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(dòng)了綠色水電創(chuàng)建工作，經(jīng)過(guò)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(guó)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(jí)支流洛河、伊河上，據(jù)測(cè)算，電站實(shí)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(shí)地的穩(wěn)步前行。

3 存在的主要問(wèn)題

3.1 電站建設(shè)運(yùn)行對(duì)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(lái)水量年內(nèi)變化較大，徑流引水式電站取水發(fā)電后，會(huì)造成取水口至電站廠房段河道過(guò)水量減小，尤其在枯水期，河段減脫水現(xiàn)象明顯，對(duì)水生生物造成影響；電站在建設(shè)中，渠道和廠區(qū)開(kāi)挖，會(huì)對(duì)河流兩岸山坡植被造成破壞；水庫(kù)式電站，建壩取水，阻斷魚(yú)類(lèi)回游，對(duì)珍惜魚(yú)類(lèi)生存也會(huì)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(xiàng)、建設(shè)、驗(yàn)收手續(xù)不全；個(gè)別電站信息與水利部統(tǒng)計(jì)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(píng)手續(xù)，整改難度大。

3.3 電站機(jī)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(duì)省內(nèi)137座骨干小水電站進(jìn)行了改造，但還有183座水電站是2005年以前建成的，未進(jìn)行過(guò)改造，這些電站工程規(guī)模小，平均裝機(jī)容量530 kW，近八成為民營(yíng)或股份制電站，運(yùn)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(cè)設(shè)施落實(shí)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(shí)不強(qiáng)，水電行業(yè)激勵(lì)與約束機(jī)制不完善，泄放生態(tài)流量監(jiān)管落實(shí)困難。2020年10月按照習(xí)近平總書(shū)記在河南主持召開(kāi)的黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展座談會(huì)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(hù)條例》。水利廳針對(duì)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(lì)機(jī)制的內(nèi)容，積極爭(zhēng)取把水電綠色發(fā)展寫(xiě)進(jìn)河南省生態(tài)保護(hù)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(shí)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(shí)水電發(fā)展與河流生態(tài)保護(hù)之間的關(guān)系，堅(jiān)持在保護(hù)中開(kāi)發(fā)，最大限度提高水能資源利用效率。二是加強(qiáng)宣傳引導(dǎo)，樹(shù)立科學(xué)合理的水電開(kāi)發(fā)理念，使保護(hù)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(shí)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(lì)與約束機(jī)制，實(shí)行“獎(jiǎng)罰分明，優(yōu)勝劣汰”，推動(dòng)行業(yè)轉(zhuǎn)型。四是研究、出臺(tái)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(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，定期組織專(zhuān)題調(diào)研、座談交流、向先進(jìn)省份學(xué)習(xí)，不斷拓展視野、思路、方法，以促進(jìn)水電行業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展邁進(jìn)。

4.2 今后打算

一是積極創(chuàng)建綠色水電示范站，進(jìn)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(qiáng)規(guī)范化管理，繼續(xù)落實(shí)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(jìn)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(jìn)行更新改造，使用新設(shè)備，引進(jìn)新技術(shù)，提高電站自動(dòng)化水平；四是做好摸底調(diào)查工作，為下步即將開(kāi)展的黃河流域省份小水電突出問(wèn)題清理整改工作做好準(zhǔn)備。