水利工程管理论文

中国小水电建设现状及分析摘要：当前小水电技术发展趋势呈逐年上升态势，并且小水电技术的广泛应用不仅为国民经济发展提供必要的用电保障，同时还有利于生态环保。

结合我国国情出发，分析了目前小水电建设发展状况与工作原理，并提出促进小水电发展的相关建议。

随着近些年全球能源相关产业领域技术的高速发展，我国水电产业技术也同样迅猛发展，在很大程度缓解了我国不少地方区域供电、用电不足的现状。

目前来看，全球水电技术的快速发展，不仅为全球提供了占全球发电产量的五分之一的电力能源，同时又为国家经济的快速增长提供了必要支持，为此世界各国都极为重视水电技术的发展。

一、水能资源状况1.1我国的水能资源构成河流水能资源的两大要素是径流和落差，中国具有径流丰沛和落差巨大的优越自然条件。

中国境内所有流域面积在100km2 以上的河流共5000 余条。

其中，河长在1000km 以上者有20 条；流域面积在1000km2 以上者有1600 余条；水能资源蕴藏量在10MW 以上者有3019 条。

中国河流水能资源蕴藏量676GW，年发电量5920TWh；可能开发水能资源的装机容量378GW，年发电量1920TWh。

不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，中国在世界各国中均居第一位。

1.2我国小水电资源的特点在我国小水电被定义为装机容量不超过50 MW(含50 MW)的小型及微型水电站。

中小支流遍布全国，小水电资源十分丰富。

据初步普查资料统计，小水电资源的蕴藏量为160GW。

相应的年电能约为1300TWh；5 万kW（含5 万kW）以下的小水电资源可开发量达到1.28 亿kW。

至2004 年我国已开发小水电装机容量为3865 万kW，已开发的小水电资源占可开发资源的32％，已开发的小水电占整个水电装机的约40％，小水电发展潜力也是很大。

在我国电力尚处于短缺状态的地方偏远地区，小型水电技术开发被评定为对促进经济发展最为有利的能源技术之一。

不论是促进我国电力事业发展，还是利于生态环境经济建设等方面考虑而言，小水电技术都是促进电力发展的主要技术。

同样小水电系统所用的工作系统寿命期限通常能够维持50a以上。

也就是说，小水电技术发展所具备的特点是通常规模较小、周期短、成效明显、技术又相对成熟、经济效益与社会效益也非常显著，如果在贫困山区推行这种技术，势必会促进山区经济的提高，实现脱贫致富。

另外，由于我国的贫困区域多数集中在中西部地带，且矿物质、水能源都相对充足，保守估计水电开发量可达上亿千瓦，占据全国开发总量比重的80％以上；在我国扶贫资助的592个重点开发县中，其中就有着298个县的水能资源非常充足、丰富。

所以近些年来国家极力推崇小水电技术开发，并在中央出台了1号文件把小水电归结为农村中小型基础设施建设重点领域。

二、小水电技术原理与其优势1．主要原理小水电技术主要以水轮机的能量转化实现，通过水轮机实现水能转化为机械能这一过程；水轮机的正常工作运转，能够带动发电机或其他系统设施、设备等实现能量转化。

由此可以看出，水轮机是小水电技术赖以依靠的重要设备、设施之一。

常规而言，性能强大的水轮机水利工作效率可以达到80％-90％之间，甚至有的工作效率能达到90％以上。

当前，水轮机的型号、规模越小，其性能也就越不明显，工作效率也就越低。

水轮机的选定主要取决于建站地址的条件及周围环境特性，当然这是决定其选择型号的外部因素，对于型号选择的内部因素主要是根据其自身的作业设定转速，其他因素相对来说也同样重要，如水轮机在水量减少的情况下是否能够充足发电。

但最根本的直接因素还是建站选址特性与水轮机内部转速。

小水电技术主要包括流域规划技术，水工建筑物设计施工技术，小型水轮发电机组设备制造技术，水电站计算机监控技术，电网自动化调度技术及输配电计算机监控技术等。

流域规划技术主要包括小流域梯级开发、龙头水库开发、高水头电站跨流域开发等，通过把流域作为一个有机的整体，进行系统研究，找出符合整个流域最大水力资源利用率、最大发电效益、最大社会效益和环境效益的开发方案。

目前，小水电流域规划技术发展迅速，并逐步推广应用到全国小水电开发中。

小水电的水工建筑物技术主要包括⑴砼重力坝、砌石拱坝、小型砌石连拱支墩坝、砼拱坝、橡胶坝、砼面板堆石坝、土坝等挡水建筑物技术；⑵发电引水、跨流域引水和虹吸式进水等引水建筑物技术。

小水电水工建筑物投资比例大，工程进度也受其制约，因此，水工建筑物技术发展可以有效减少工程投资、加快施工进度。

砌石拱坝，特别是较低坝高（小于50m）的水电工程，是目前我国小水电工程挡水建筑物中用得较多的一种坝型。

与同等规模的砌石重力坝相比，可节省工程量的1/2～1/3。

砌石连拱支墩坝主要有拱形盖板和支墩组成，当河谷宽度较宽，坝高不大，河床及坝两岸基础条件较好时常采用此坝型。

使用浆砌石连拱坝可较同等规模的浆砌石重力坝节省工程量30～50%。

2.小水电主要建设优势整体来说，我国水能资源相当充裕，同时分布较广，遍及全国诸多地方区域，即遍布我国30个省，而集中发展小水电的地带却多数聚集在我国西部地区，其中我国西南地区的小水电资源所占据比重就高达50％以上。

为此，国家结合西南地貌及经济发展特点全面实行了小水电电气化发展规划，旨在加强农村、县镇的小水电电气化建设，这不仅因为小水电电气化建设工作能够满足地方经济发展需求、用电需求，同时也是由于国家为了全面促进可再生水能源的发展，扶持地方经济全面协调发展。

另外，小水电工程所需的实际规模较小，有别于大型水电工程的结构复杂、繁复，同时小水电运作寿命周期可达50a，对水流要求也不那么严格，有别于大型水利工程的开发与检核，这样对于国家在偏远山区发展水利工程而言，更具吸引力。

三、小水电建设中存在的问题1.小水电建设自身存在的问题随着几十年的小水电资源开发，成千上万的小水电站建成后，特别是20 世纪90年代以前，全国共建设大约有2 万多座小水电站，受当时技术和条件制约，小水电建设自身也暴露出了很多问题，如建设标准较低，设施老化失修，资源利用率低，安全隐患突出等等，主要体现在以下几个方面：（1）生产规模较小，很难形成规模效应。

由于小水电装机容量一般不大，而且类型单一，大部分皆为径流式水电站，没有调蓄能力，再加上投资资金也不是很大，很难得到当地主管部门的重视。

2）电站所处位置基本上为偏远山区，由于相对落后的当地经济水平，对电力消费水平也有限，导致电力输出成本较高。

同时，小水电由于地处偏僻，交通不便，单机容量造价较高，往往每千瓦资金需达到8000 元以上，有些引水式电站，土建和隧洞投资较大，同时建设周期较长，往往造成小水电资金严重不足，后期无法继续进行。

（3）电网建设滞后，虽然国家近年来一直在大力进行农网改造，但是由于小水电遍布范围太广，很多小水电区域的电网建设还很落后，这也成为制约一些地方小水电发展建设的瓶颈。

特别是山区农村，负荷分散，长距离输送电成本较高。

(4)小水电站电力供应不稳定，存在丰枯和峰谷矛盾。

由于大多数的小水电自身调节能力有限，存在“大水大发，小水小发”的现象，在丰水期的时候往往造成电网系统电力有余，而在枯水期的时候又造成电网缺电，生产经营很不稳定。

小水电的出力与电网的负荷需求不平衡，也导致大电网对小水电的上网需求，甚至上网价格都没有很高的积极性。

2 小水电建设外部存在问题小水电建设除了自身存在的问题外，还由于一些外部因素，也制约了其发展，外部存在的问题主要有：（1）小水电虽然作为清洁的可再生能源，没有煤电所造成的三废环境污染，但是在小水电的生产成本和收益中却没有真正体现，小水电所带来的社会效益、经济效益、扶贫效益和生态保护效益也没有得到真正的体现。

（2）公益性制约。

部分小水电站是依附于水利工程而建，除了发电，还兼有防洪、灌溉、供水等综合功能。

水电站运行必须首先服从于防洪及工农业用水的需要，造成蓄水期减发或不发，放空迎汛时弃水减发，灌溉供水期不惜超低水位运行或能发峰电发了谷电等。

（3）小水电与大电网存在一些利益上的冲突，由于小水电规模较小，在整个电力领域，属于一个弱势产业，没法和占全国总发电量94% 以上的常规电力相比。

由于小水电电价低，没有遵循“同网同质同价”的原则进行合理定价，再加上较高的线损，很多小水电生产企业只能微利保本，效益非常低，只能维持简单再生产，很多企业已经无力实现持续发展。

（4）小水电立项审批手续需要更加规范，由于一般5 万kW 的水电站由省里审批和管理，2 万kW 左右的由市里负责，1 万kW 以下直接由乡镇负责审批和管理，也导致了小水电站建设有点混乱，很多企业“跑马圈地”，先开工建设，再补办各种申报手续，甚至出现了最后建成后，仍然还有手续没办完。

三、促进国家小水电发展的实施对策1.提高水轮发电机组的运行效率。

不管是对水轮机行业来说还是小型电站而言都应当高度重视水轮机的实际质量，积极研发相关技术，尤其是对于低水头电站来说，就应当全面推广灯泡贯流式机组及相关技术。

也就是说，利用当前新型技术设备逐步替换以往常规机型设备，如灯泡贯流式机组的出现就替换了以往机组常用的轴流式机组，从而改进原先水轮发电机组尺寸、型号较小，作业效率并不高的特性。

另外，对于机组制造企业应当确保产品质量，确保机组流水线生产环节中的质量控制能够达到相应要求、标准，能够整体运输与吊装，从而实现保障机组质量的同时又确保了机组安装周期能够缩短；对于卧式机组应全面推行两点结构的新技术，这主要是由于其能够降低机组的维护周期的同时却又能保障机组产品的使用年限，提高作业运行效率。

除此之外，像调速器系统与励磁装置等其他形式的辅助设施、器件等，也要保证其技术含量与能够达到生产质量标准，以此才能保障小水电站机组的正常运作效率。

2.加快农村电网改造步伐，提高电网输送能力，使小水电能够“发得出，送得出”，并尽量减少线损，提高电能质量和收益。

同时，能够适当提高小水电上网电价，进行合理测算并定价。

通过对我国农村、县镇实行分布式发电，不仅缓解了国内偏远山区用电紧张这一状况，同时通过分散式发电方式的推行，在很大程度上也稳定了农村、县镇电力市场，减轻了中国式地方小水电自给、自供的用电现状压力，从而促进了地方经济发展。

3.对小水电设备进行升级改造，改善工作环境，特别是对一些常规控制的电站进行自动化改造，采用成熟的监控设备，由自动化设备代替纯手动操作，不但可以提高设备运行的安全可靠性，还可以达到减员增效的作用。

而且国家近年来实行了智能化水电厂试点和技术投入，建议小水电也要开始考虑走智能化小水电之路，尽量实现“无人值班、少人值守”运行方式，选用智能化的小水电综合自动系统。

4.要因地制宜，综合开发小水电资源。

小水电建设必须符合当地的自然条件，不能盲目开发，要制定和完善小水电建设整体规划。