小型水力发电

水力发电技术与工程术语

小型水力发电(简称小水电)世界各国对它还没有一致的定义和容量范围的划分界限。即使同一国家，不同时期，标准也不尽相同。一般，按装机容量可把小水电划分为微型、小小型和小型3档。有的国家只有一个档次，有的国家则划分为两个档次，差异较大。按我国的规定，装机容量小于2.5万kw的称小型水电站；不小于2.5万kW、小于25万kW的为中型水电站；大于25万kW的为大型水电站。

小型水力发电技术

将水中的动能转化成其他形式的能量的技术已经是一项完全成形的工艺，且几个世纪以来就已经高效率地应用于发电上了。因而，它已经成为许多国家，尤其是非洲、亚洲和南美的一些欠发达国家进行发电的主要手段之一。这项技术最初只是以小规模出现，并且为发电机附近的几个社区服务，但随着相关知识的扩展，它已经能够进行大规模发电和远距离传输了。大规模的水力发电机利用广阔的水库，这些水库需要靠建造特殊的堤坝来控制水流，且为达到此目的，通常需要使用大量的土地。因此，已经有越来越多的担忧出现在此类发展对于环境和生态系统的影响上。这些顾虑以及传送的高成本又将人们的兴趣重新拉回到小型水力发电的生产上。最初，在这项技术发展的前期阶段，发电并不是其主要目的。水力主要用于进行机械工作，完成预期任务，如抽水（家庭供水和灌溉）、研磨谷物和工业活动的机械操作。

大规模的集中式水力发电设备被证明是昂贵且破坏环境的，它会扰乱生态系统的平衡。经验告诉我们，它们是传送的高成本以及由此导致的电力的高消费的最终源泉。除此之外，在东非几乎不存在任何河流可以持续且稳定地支撑此类设备，但这里确实存在一些小河可以用于小规模的发电。这些资源应该被高效利用，以为分散的农村家庭提供电力。除了河流外，还有其他途径可以从水资源中获得电力。例如，海水热能、潮汐能、波能甚至地热能都是水性能源，可以加以利用。除了地热能和水力发电外，其他所有与水有关的能量的使用没有对全球供电系统带来任何重大影响。甚至就连水力发电，这个最古老的发电科技之一，在今天发展完善并大规模使用的技术，也只占到大约全球总发电量的3%。水力发电作为一种能源的潜力在非洲大陆要高于东欧大陆，且堪比北美大陆。但不幸的是，尽管非洲大陆在未开发的水力发电潜力上在全球首屈一指，仍有成千上万的居民无法使用电力。水力发电的利用原理包括将水库里的水所含有的潜在能量转化成一个自由下落的动能，以用于机械工作。这意味着存储水的设备必须高于能量转化点（如发电机）。水自由流动的量和方向主要通过使用水管来控制，这样就可以引导水流动到转化过程发生的地方，从而达到发电的效果。

小型水力发电的作用和意义

电力工业是国民经济的先行工业。能源也是我国当前的一个紧迫问题。农村电气化是农业现代化很重要的一个方面，全国的小水电资源又是提供农村电力的良好能源。多年来在国家和地方各级的支持下，调动了各方面的力量，治水办电紧密结合，小型水力发电事业取得了蓬勃发展。我国小水电资源相当丰富，据国家组织对农村水电资源(I0MW≤单站装机容量≤50MW)的调查，全国农村水电资源可开发量为1.28亿kW，其中复查小水电资源可开发量(I0MW以上河流且0.5MW≤单站装机容量<50MW)为652l0MW，补充复查增加62790MW。

农村小型水力发电近年来有着很大的发展，在2005年新增装机容量突破5000MW的基础上，2006年又上新的台阶，据初步统计，全年新增装机容量将突破6000MW，年发电量达到1500多亿kW·h，在建规模2万MW。到2006年底，农村水电总装机达到5万MW，约占全国装机的37%。农村水电已经成为国家电力供应的重要组成部分。在中国已开发的1亿多kW水电装机容量中，有2.8万多MW属于单站50MW以下的小型水电站，约有4.3万余座，占水电总容量的33%。小水电资源丰富，为解决广大农村和偏远山区等大电网难以波及地区用电起到积极而有效的作用，代替了一部分燃煤电源，保护了环境。小型水力发电投资分散，私人和集体投资者多，筹资容易，技术和设备相对简单，建设周期短，是不可忽视的可再生能源。国家已将小型水力发电列入可再生能源的优惠政策扶植之列。我国“十五”期间已全面完成农村电气化建设任务。到2005年底，全国共有22个县农村水电装机容量超过180MW，其中广东省6个县、四川省6县、云南省4个县、福建省3个县、浙江省2个县和重庆市1个县。

“十一五”规划时应积极推广小型水力发电等清洁能源技术，继续推进水电农村电气化建设，为社会主义新农村建设作出贡献。根据规划，全国将继续选择400个县开展电气化建设，通过进一步开发山区丰富的农村水电资源，建设与社会主义新农村相应的更高标准的水电农村电气化县。“十一五”规划水电农村电气化县建设正式启动，各地正掀起电气化建设的新一轮高潮。小型水力发电作为农村电气化建设起到重要的作用，农村电气化带动了农村的机械化建设，促进了区(县)工业化。过去许多区(县)都设有什么工业，随着小型水力发电的发展，可以因地制宜办农机、水泥、化肥、造纸、制糖、纺织、电石和木材、食品加工等工业。一些小型水力发电装机容量多的县，每年的工业产值可超过亿元。另一方面也加速了农副业机械化，由于农村都形成了地方电网，农户都用上电，基本上实现了农副产品加工机械化，把广大农民从一些笨重的劳动中解放出来。小型水力发电促进了水利化。由于“治水办电紧密结合”，提高了抗洪、抗旱和除涝的能力，实现了电力排灌，促进了农田水利化。小型水力发电代燃料试点在全国取得圆满成功，国家规划在全国进一步推广小型水力发电代燃料工程建设，规划代燃料装机容量15万KW，代燃料人口63.6万人，有效保护森林203万亩，带动改厨、改厕、改电、改水、改路等农村基础设施建设，为社会主义新农村建设作出贡献。2006年9月召开了全国小型水力发电代燃料工作会议，具体布置扩大小型水力发电代燃料试点工作。2006年已经有58个项目正在开展建设，这些项目完成后可长期稳定解决48万农村居民的生活的燃料，保护森林面积140多万亩。小型水力发电推进了农村现代化，提高了农民的物质生活，也丰富了文化生活。有了小型水力发电的山区，大部分农民家里安了电灯和电视，生活水平得到了大的提高。

小型水电站的特点

对于小型水电站来说有其本身的特点，主要有以下几个方面：

(1)电站建设规模小，工程简单，具有地方特色。

(2)小型水力发电设备比较简单，有不少可以就近订购。

(3)小型水力发电一般不要远距离输电，就地输给地方使用。

(4)小型水力发电电网容量小，发电容量也小，负荷小而分散。

(5)小型水力发电建筑物和设备小而简单。

(6)小型水力发电由于规模小，淹没、浸没问题少。

根据小型水力发电的以上特点可知，小型水力发电具有很强的地方性和群众性。规划和建设小型水力发电必须控制规模，量力而行，就地取材，采用适用技术，以内涵扩大为主，随负荷增长而扩大装机规模。小型水力发电可以由个体或几个农户合办，也可以由集体或乡镇合办，同样可以由地、县和与别的地区合资或联营，分期分批建设，由小到大，由低级到高级。事实上，我国小型水力发电在国家的大力支持下，依靠地方的人力、物力、财力，发挥和调动地、县、乡镇群众的积极性而蓬勃发展起来。为了巩固和保护群众这种治水办电的积极性，小型水力发电建设更要讲究实效，必须按照自然规律和经济规律办事。小型水力发电的规划和设计一定要建立在可靠的水文和用电负荷资料的基础上，力求电力、电量平衡。一定要避免那种片面追求装机容量的数字指标，而不考虑经济效益的现象。因为装机容量过大，枯水期发不了电，而汛期洪水忽有忽无，也很难利用，其结果必然是设备利用率低，积压了资金，使计划用电和经济收入都落了空，影响了群众的生产和生活，挫伤了群众办电的积极性。

小型水力发电系统存在的问题

在东非，水力发电的大量潜力都没有被充分发掘出来，这是因为此项技术的发展对该地区的经济发展来说变得越来越昂贵。例如，在2005年肯尼亚政府就停止了对水电站的发展，因为此项工程连最低的成本开发标准都无法满足。由此项工程产生的电力如果投入使用，其费用一定会比当下其他水力发电设备产生的电力成本还要高。但不幸的是，在决定开展此项工程时，政府已经投入了大量的经费。如果政府能将本国的能源发展政策的重心由大型水力发电发展转向小型水力发电的发展，那么此类对有限的财政资源的浪费则很有可能得到避免。东非有很多常流河，它们的体积流率并不足以支撑大型水力发电设备的运行，但是一些小型水力发电设备却可以借此以一种可支付的成本水平建立。许多适合于此类发展的场所已经被人们所发现，同时当下还存在许多其他类似的地方，它们均匀地分布在整个地区，但还没有任何关于其可用性的研究在那里展开。一些在已知地点做出的相关研究主要是由一些非政府组织、环境学家和某些个人研究者展开的，而政府这一本该有责任对相关情况进行细致调查以为有意愿的投资者提供相关信息的部门，却没有采取过任何相关行动。关于大中型水力发电站能够为该地区提供大量所需电力的事实并不假，而且它们所提供的电力无疑都是清洁能源，然而时过境迁，在更充足的发展此类技术的同时我们也不得不面对新问题。

水力发电的潜力依旧存在，但正如之前在肯尼亚事例和乌干达的布加哥利斗争中所证实的，大型水力发电大坝的建立实在过于昂贵，而且还会引发一系列环境问题，其中一些环境研究还需考虑到生态、文化和生物多样化的原因，我们需要保护其中的一些河流：显然，关于大型水力发电技术的方法有很多种，但其中大部分却存在环境方面的缺陷，因此一些可以通过合理规划而有效避免这些对环境可能造成负面影响的能源技术应该考虑投入使用。所以关于完全停止对水力发电技术发展的论断显然是错误的，因为确实存在一些水力发电技术可以在合理的环境和生态指导下投入使用，而小型的水力发电系统则是最好的选择。尽管对大型的、由国家掌控的水力规划的管理由于不合理政策的实施在一定程度上抑制了人们对电力的真正需求，但它们同时也由于糟糕的表现所导致的巨大损失被再次证实绝非一类可行的商业选择。最近的改革旨在纠正以上做法，同时它也反映出将这些设备完全私有化似乎不太现实，因为毕竟有关于国家安全的问题需要考虑。综上所述，在东非国家，电力供给方面个体部门的权力不大可能再超出当下的限制范围了，除非在这一情形下选择发展小型水力发电计划，这样才可能把握住一线希望。同时，令人欣慰的是，已有大量的小型水力发电技术方法可供选择，以用于配合不同的河道水流状况，其中的一些水力发电设备包括低压头、高压头以及自由流动的小型水力发电机，其使用几乎不对环境造成任何影响。它们同样提供了大量优势，如灵活性高、维持低水平电力成本的潜力大和社会文化的可接受性水平高，不仅如此，同时它们安装与管理成本低，且在仅使用一种简单的分配下就可以完全满足当地的需求。

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