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从国外小水电的发展情况看我国的小水电朱效章?水利部 小水电开发设计研 究所?!#年,我先后去维也纳和日内 瓦参加爹了联合国新能源与可再生能源大会的水电专家小组的两 次会议,初步了解了国外水电,尤其是小水电发展的一些情况,加上!#年#月在一杭州和马 尼拉参加国际小水电会议时的所见所闻,联系 我国现状,拟对小水电的问题进行一些探讨表 电站容量?千瓦?!%年娜威全国水电装机组成合计 容量?千瓦?容量 占全国总容量 的百 分比?&?数、户站座了、电一、国外小水电发展简况和趋向#()#)#+,#,#+),#)#,#,#,#,#)#)#)#,#以上)%./0#)./#!.#/0,#./,%#)0,#/0,0#.,.#)/#%0,#!/),/#。.。)#一/!。%。#。)%#。.?一?发达国家一些发达国家,对小水电 的发展基本上有三 种典型1 美国、娜威、瑞 典这些 国家的水电都很发达,其小水电的发展一般经历了三个阶段1第一阶段,大约从十九世纪八十年 代 开始当时整个水电技术处于初创阶段,技术落后,负荷不大因此,整个水电建设是从小水电开始 的,以后逐步增大。以挪 威 为例,从 )年开始建立了约/#个小水电站。在初 创的五十年内,其电气化的特点是由大量的小水电各自供应 附近的负荷。到!%年为止,挪威全国各种容量 的水电站组成如表 所示。合计2,#!/#,!#匡从表 可看出1#千 瓦以下的电站在数量上虽占0/&,而在容量上仅占.&3#,#千瓦 以下的小水电站平均每座装机容量 为/千瓦3小水电在容量上 占整个水电装机的.&。从!#0年到!#年间,他们已建立了一些大中型水电站。第二阶段,仍以挪威为例,从!%)年以后开始主要建设大、中型水电站并在全国范围内建立高压输电系统把太小的水电站停掉了一部分。到!0!年,挪威全国水电装机组成情况有了很大变化,如表所示。!0!年挪威全国水电装机组成电站容量?千瓦?站座计容?千瓦?容量所占百分比?&?平 均年电 量?亿度?年 利 用 小时 数?小时?,李 尸)#!)丹4 5 才6 7 乙口68 亡7#一#,#(9#,#,#,#,#)#,#)#,#,#,#以上)0)%#)0.,#0/,#!,#,0 0,#,!%,#,0,#。%。)。)。).。)#/一.%,%0#%,.),#合计 0,)%,#%,!)#从表可看出1#,#千瓦以下的小水电容量只占水电装机总容量的%&,而小水电站,每座平均容量增至,00 0 千瓦,在!%年,小于,。#千瓦 的 电站有,座,而这时仅有)#座 在继续运行,其平均年利用小 时数为,.小时从 电气化程度而言,挪威的水平一直是比较高的。!0!年,全国人口每人每年消耗电量为.,)#度,约为我国的)#倍在!/.年,按人口平均的电力负荷水平,城市已达到%#瓦:人,农村也己达到#瓦:人第三阶段,从七十年代后期开始,世界石油危机,油料不 断涨价,这些水电发达 的 国家,易开发的水电资源已经 开发殆尽,新建大中型水电站困难极大,所以又出现了发展小水电的新高潮如挪威,于!0!年查勘了容量为/#,#千瓦的小水电站 约)#座?其中包括不少前二、三 十年被停、拆的电站?,其发电量可能达到全国水电总发电量的.&美国最近对原来作为防洪、灌溉和其他非动力用途 的)#,#座坝进行了研究,发现其中有!,)#座每座可安装,#),。#千瓦的机组,总容量可达,.#万千瓦另外,现有一批小水电站稍加改造,也可增加容量,#万千 瓦虽然这些容量占整个电力装机比重很小,但他们仍然用很大力量来进行这项工作瑞典和其他国家也有类似 的作法。法国法国的水力资源不很丰富,但开发较快,小水电虽在不同程度上一直受到重视,但比重始终很小,而且主要用于私人企业备用 电源/。苏联只有苏联一个国家始终反对建设小水电在六 十年代初,全国还有.,#多处小水电,以后基本上全部停掉或拆除,而且也没有再兴建过小水电。这可能与他们的 国情有关,主要是大水电资源较多,迄今开发程度不高,全 国分散负荷不多,而且更主要的是他们的大型水电投资低平均每千瓦投资只有%#)#美元,而美国为;#一,#美元。?二?发展中 国家发展中国家已建成 的小水电不 多,但有许多国家现在也很感兴趣,正在进行认真研究,并开始实践和摸索经验二、对小水电发展中几个问题的探讨?一?小水电的经济问题单位千瓦造价或 单位电度造价是衡量电站建设 的重要经济指标,但不是唯一指标当权衡小水电在某一个国家、某一个地区或某一个电站是杏应该发展的时候,要全 面考虑 经济、社会、政治、技术等多方面因素就经济方面而言,要全面考虑 国家 在一定时期的 投资能力,电站建设资金来源,建设投产 的快慢,以及它对 当地国民经济的促进作用等因素,才能得出比较 正确的结论!#年6 月 日,联合国新能源与可再生能源大会水电专家小组第二次会议通过的向大会提交 的最后报告?草案?上关于小水电的经济问题有这样一段 话1“为获得一定的发电容量与电力输出,小水电比大水 电贵在许多具有水力资源的 国家里曾经 出现过大量小型水 电站过去,这些 电站对国家能源需要方面曾做过重要贡 献。后来,大水电站出现了,联成了 系统,大水电站在经济上 的改进逐渐使它比小水 电站更为有利这种发展趋向在大多数发达国家都已经厉过,而对于具有各种规模和型式 的可开发水力资源的发展中国家,这种经 历可能也会重复。”“但是,在另外一 些情况下,小水电可能与大系统具有同样的经济性例如,当电力负荷中心很分散,从很远的大水电站建设昂贵的输电设施可能 比大、小水电建设费用 的差价还要大此外,由于小水电站更便于采用标准化设备以及当地材料和 当地劳力,其所能节省的净投资无论对国家还是对地方经济来说,都可能足以使小水电变得更为有利,特别是有时候有些非雇佣劳力和材料可以投入到一个工程时,更是这样”“最重要的条件是要考虑建设、运行、维护大型水电站与输电系统的资金与技术资源 的综合可能性如果某一个具体水力开发地址的估价说 明建设大水电站无论在财政上、社会上或政治上都是不可行的话,那么选择的可能性只能留给小型水电站与同规模的矿物燃料或其它可再生能源 电站 了如果这种分析是针对某一个具体站址来进行的,则小水电的经济竞争力要比矿物燃料和蒸汽燃料强,特别是当这些小水电靠近负荷中心的时候?农业地区大多这样?”这一段话是经过小组会反复讨论,综合了各国的经验和各个成员 的不 同意见写成的,具有一定的概括性和代表性我认为,虽然在理论上和在一些情况下,大水电比小水电经济,但是不能绝对化,在某些条件下,例如发展中国家在经济发 展过程中,某一个历史时期,一有许多地方搞小水电可能是有利 的对于我国的具体情况,我认为 有以下几个问题值得考虑1 投 资来源问题我 国作为发展中国家,目前国家财力还很紧,不可能拿出很多投资来建 设 水电近年来,我国建设小水电的投资主要靠地方各级自筹,国家投资一般只占三分之一目前,小水电站平均每千瓦投资约为人民币,#。,%#元根据水利部所作的不 完 全 统计,!0)!0!年的五年中,国家 累计 用于小水 电 的投资,平均每千瓦只有/)#元另有很大一部分资金是县、社、队自筹的,社、队 劳力和当地材料或折价入股或在电站投产 后分期归还,从而大大减轻了国家的负担虽然小水电的单位千瓦墓造价一般高于大水电站,但以国家提供的投资来比较,则小水电比大电站少,这就使小水电在一些地区变得有利了这在 国家比较穷的时候尤为重要,这是中国和 国际上一致公认的一条经验。建设投产速度问题目前,我 国小水电的建设速度,一般 年或/年即可投产。大型水电站的建设速度,六十年代曾达到过/%年即可投产。但是,以后 由于种种原因,特别是“四人邦”的 干扰破坏,现在还很难恢复和普遍达到上述水平。这样,在经济上就要计算投资积压的 刊息帐国际上计算电站建设一般用0&的年刊率,一个电站如果比另一个规模相同的 电站晚投产%年,它的投资无形中就增加了/&,这还没有计入由于电站晚投产而损失的 国民经济综合效益。挪威目前规定,小水电单位电度投资只要少于#%美元,就被认为是在经济上可行范围以内的?按 牙0!年价格水平,年利率按0&,经济寿命按%#年计算?据我 国部分省 0座小水电站统计,单位 电度投资最高#)元:度,最低。元:度,平均为#一#/元:度,这在很多情况下是比较经济可行的。/运行费用问题工业发达国家由于劳动力紧张,小水电站若不是高度自动化的,则运行费用十分昂贵,这就是他们在/#%#年前将大批小水电站停掉的主要原因之一。现在他们在恢复或改造小水电的时候,采取的主要措施是简化设备,使其便于实现全自动化,无人值班。由于我 国劳动力充足,因此,尚不存在这个问题。但是,将来我 国也会出现这个问题,至于时间的 迟早,主要取决于整个国民经济发展速度当我国的现代化程度发展到相当高的时候,可能也会象外国那样停、拆掉 一批太小、太落 后 的小水电站。?二?小水 电的比重和规模问题目前,一些工业发达国家的小水电装机容量占整个水电装机容量的比重很小,日本约占)&,挪威仅 占%&。但是,不能据此得出发展中国家?包括我国?小水电所占比例不能高于 此数的结论。我国现在小水电装机容量?./万千 瓦?约占整个水电?,!万千瓦?容量的三分之一,也不能认为小水电搞得太多了这个问题要从发展来看,要有历史观点以挪威为例,!%年即在它开始水电建设约六十年内,其小水电比重为.&?其中前期比重可能还要大?,从!%)年以后,才逐渐 降下来其他一些水力资源丰富的发达国家,在水 电发展过程中也有类似情况在工业化和经济建设 过程中,对水电资源的 开发,先多搞小的,再逐步多搞大 的,这是由资金、技术能力、负荷分散性、工业 化 程度、以及电网规模等多种因素自然形成的在大水电建设力量不足的工业化初期,尽快开发一些小水电资源,除 了满足大 电网达不到 的边远山区农村用 电外,也有一部分必然会逐步联入大 电网,这是个自然趋向,对国家的经济发展是有好处的。在某种程度上小水电的比重 大是经济落后 的标志,但处于经济发展的初期阶段,这也是必然趋势?指水力资源 丰 富的 国家?,我们应当根据经济发展的客观可能性来研究和确定各个发展阶段各种能源所占的比重,因势利导,使各种能源的作用都得到充分发挥此外,对小水电的平均容量和每座 电站的容量也要作分析和控制仍以挪威为例,!%年全国小水电平均容量 为/千瓦:座,!0!年增大到,0 00千瓦:座在!%!0!年期间,被停建和废弃的主要是,#千瓦以下的小水电瑞典和美国的情况也类似我 国!0#年全国小水电平均容量仗/千瓦:座,!0!年增至0#千 瓦:座,而!#年在建项目平均容量达 到/#千瓦:座目前,我国小子)#千瓦 的电站为数较多,但从各地的发展来看,有逐渐减少的趋势,我认为也应逐步有计划地减少这类小小型水电站的发展,但不应立即加以禁绝根据目前的设想,!#年以前可能开工 的大型水电站容量将达.,#万千瓦,而小水电的发展速度即使保持每年几十万千瓦,到九十年代 后期,整个水电装机容量仍超不过 亿千瓦,但那时小水电的比重将降至#&以下现在担心的是.,#万 千瓦的大水电上不去从充分 利 用水力资源 和技术水平?我们现在可能高于挪威!%年水平?而言,应当而且可以优先发展水电,但是也存在一些不利 因素,例如由于“四人邦”的干 扰破坏,勘测设计力量被解散和削弱,现在 连可供选择的大水电点子也不够多所以,一方面要加速大中型水电站 的建设,另 一方面仍应发挥小水电的优势,扬 长避短,使其成为 大系统、大电站的重 要辅助力量如果群众的积极性和财力、物力有条件使小水电继续以较快的速度发展,则小水电比重的下降速度 仍可能 会慢一 些,但是,这不一定是坏事。现在介绍一下菲律宾电气化计 划目前,菲律宾全国电力装机%#万千瓦,其中石 油占。&,水电占%&?其中小水电只有不到万千瓦?。由于#&的石 油靠进口,石 油价格 飞涨,来源不可靠,他们这几 年十分认真地制订了今后十年左 右的 电气化计 划,要求到!#年全 国电力装机达到,#万千 瓦,其中水电将增加 到%#万千瓦,占%#&,其中小水电约为#万千瓦以上,超过水电的/#&菲律宾可开发的大中型水电资源的容量约为#万千瓦、已调查的,#。处小水电站容量约 为#万千瓦他们之所以要大搞小水电,主要着眼于建设 速度、资金和 技术力量他们认为,能不能尽快摆脱对外国石油的依赖,不 仅是严重的经济问题,更是关系到 国家生死存 亡的问题。这种思路对我们应有所启发因此,小水电所占比重对不同国家、不同时期和 不同经济发展阶段应该是不同 的。除了经济间题,还要考虑政治、社 会?如水库淹没赔偿和移民的难易程度?、技术等因素。?三?小水电 的联网问 题小水电的规模由小到大,由单独运行到联成地方小电网,然 后逐步联入国家电网,这是许多 国家 的共 同特点现在,多数工业发达 国家的小水电凡是有条件的都联入了大电网。仍以挪威为例,他们在!)0年全国还有 0个大小不同的供电系统各自分散供 电,互 不联系!.#年开始建立了国家水资源与电力局,逐步组成了全国性统一电网国家 电网和 大电站 属国家水资源与电力局所有,并直接管理。从全国电力系统装机容量来分,国家所属 电站占&,市、县所有的 电站占)&,私营电力企业的电站古#&全国电网组成,国内干 线电压 为%#千伏,高压配电 系统为#千状,高压供电系统为/千伏及.千伏。国家水资源与电力局负责统一协调全国性规划,使各类所有权的电站、线路发挥最优作用他们 的小水 电管理则有两种 方式1?属县?或 更大一级单位?所有,并由县负责规划、投资、建设、运行及维护3?属市所有并负责运行,但必须通过 电力合作机构加入大 系统在建设资金方 面也是由国家给 以投资补 助或贷款。除少数边远地区小水 电 自己组成地方小电 网外,大多数都联入国家 电网在供电方面,他们有许多市一级?0个?和 私人供电企业?.0个?,这些独立单位 互相通过合同与协议进行合作,并由国家水资源与电力局进行统一协 调,并不存在小水电并网给大 系统带来损失或侵占大电网利益等说法但是,在我 国却常常听到小水电联大网是大网的 负担等说法,因而采取不准联入或联入后要收 归独家经营等作法我认为这是整个经济管理水平问题我们应学 会多家经营、协作办事,这样有利于调动各方面 的积极性,而不要把 独家经营看作是天经地义、一成不变的电力管理法 则此外,目前发达国家在发展小水电的过程中,均提倡联入大 系统的小水电采用异步发电机,以简化调压乃至调速设备,降低造价 且便于远方控制,实行无人值班,但这要从 系统吸取无功 电能从各国反 映情况看,并没有认为这是小水电把负担转嫁到大系 统上?四?小水 电的可靠 性问题对小水电的可靠性要作具体分析在 我国,)#千瓦以下的 电站,从水 文资料、土建设计、机组设备?一般无自动调速?等方面都较薄弱,故可靠性不高,单独 运行很难满足稳定要求。单机容量在)#千瓦以上的 电站,一般都设有自动调速调压及保护等装置,电能质量和可靠性一般是可以满足农村负荷要求的从我 国实践经验看,一个县如果有一批 电站联成 万 千瓦左 右的地 方电网,其中又有 个具有 调节水库的 骨 干电站?单机,.#一/,#千 瓦?,则完全可以形成稳定的供电系统,并满足农村三级负荷的供电要求小水电联入国家 电网后,其供电可靠性有所增加,但经验证明,大 电网的可靠性并不会因此受到影响小水电一般是以#千 伏或/)千伏联入,较大的 则以专线送入国家电网变电站,一般不会对其他线路产生影 响,比较简陋的则“挂葫芦”联在#一/)千伏线上,小水电事故可能使这条线路无选择地跳闸停电,但这只对当地负荷有影响,而不会 涉及国家 电网而且,这个问题可以通过加强工作、提高小水电技术水平而 得到解决,绝不能因噎废食至于 电能质量问题,小水电并 入大 系统后,周波与 电压完全与 大系统一样,并受大系统控制,小水电已不起任何作用,故不存在小水电以劣质 电能销售给 大系统的问题对于单机容量小于)#千瓦 的机组,目前国内外存在的一个主要技术障碍是缺少 一种既便宜又能 自动控制频率的调速设备现在 国外正在积极研究一种简易的电子 控 制?固体电路?的“负荷平衡器”或 负荷控制器,英国和美国都已有产品,可能 尚未大量推广随着这项技术的完善和成熟,小水电的不足将得到弥补,其优越性将可更好地 显示 出来至 于小水电站水文资料的收集方法及 水工建筑物 的可靠性方面,目前已有较成熟的经验,关键是普及 技术及加强领导所以,即使是)#千 瓦以下 的 电站也不能认为只能被淘 汰。但是,小水电主管部门应加强培训,帮助地方和群众提高 技术水平,并要加强科研,及时吸收 国外经验,克服弱点,使小电站 更好地发挥作 用现在,连风力发电、太阳能发电等在技术上尚不 成熟的新能源都要大力 研究,尽力开发,对于这一 国内外都已有较长 历史、具有一定经验但尚有弱点的小水 电,我们更应以积极的态度予 以扶植和改进,使它在整个能 源紧张的形势下,更好地成 为一 项重要的、现 实的能源。