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1、第6章小水电Small Hydro Power,许多世纪以前，人类就开始利用水的下落所产生的能量。到19世纪末期，人们学会了将水能转换成电能。早期的水电规模非常小，只为电站附近的居民服务。随着输电网的发展和输电网能力的不断提高，水力发电不断向大型化方向发展。,但是，大型水电站对环境的一些负面影响，使得人们重新对小水电加以关注。另外，从最大限度的开发利用自然资源的潜力，开发利用小河流的能量，将会成为今后水电利用的新亮点。,开发小水电资源的地点一般都选择在经济上最有吸引力的地址。高水头和靠近用电中心是小水电电站站址必须具备的重要条件。小水电容量定义：容量10MW,小水电的定义：容量10MW的所有水
2、电站。当然也包括小小型和微型水电站。微型水电站（小于100kW）小小型水电站（1001000kW）小型水电站（100010000kW）,一、技术和发展现状水电的现状小水电从容量的角度来看，处于所有水电站的末端。1990年，水电站占全世界电站总装机容量的22.9，但综合的功率输出只占全世界总供电量的18.4。,表6.1全球水电容量与发电量,表6.1（续）全球水电容量与发电量,大部分水电站的设计发电能力都超过实际平均水流量需要的发电能力。相当数量的水电站并入输电网是为了在用电高峰时提供电力。为了适应河流水量的变化及充分利用水流，在设计电站的容量时，都需要留有余量。,但这样做的结果使得水电站平均年因
3、数或容量因数下降到39.3%，其他常规能源电站的平均年因数或容量因数为51.6%，当今水电发电量中：工业发达国家占2/3,发展中国家占1/3,根据1992年“水电与大坝建造手册”提供的统计数据及俄罗斯分析家提供的小水电站的容量和发电量的统计数据：1990年小水电装机总容量为19.5GW,大约为世界水电装机总容量3.1%。小水电年发电量为81.7TWh,大约为世界水电发电量的3.8%。,表6.2全球小水电容量与发电量,表6.2（续）全球小水电容量与发电量,二、特点与成本：当今的小水电技术是已经得到充分验证的成熟技术。1.电站的建设不复杂，所需工艺也较简单，并可大量地利用当地的劳动力和材料。2.小
4、水电站建造周期短。3.小水电站运行方式可多种多样，,可以简单的人工操作，也可以全自动化的计算机控制。4.小水电站开发在土木工程方面的主要工作是建造大坝、溢洪水道或者引水堰及通向电厂的水道。5.小水电站一般都是径流式电站，利用自然水流，没有蓄水库。最多只建造最简单的矮坝或者引水堰。,6.小水电站在规模上没有优势，单位装机容量成本较高。目前50010000kW的电站投资成本大约为15004000美元/kW。一般，每千瓦装机容量的项目与装机容量和水头成反比。如果能在一个现有的供水或者灌溉系统上增加发电系统，则花费不多。,三、选择控制装置选择简单的人工控制，需要操作人员具有相当高的技能。选择高度自动化
5、控制，重点则在维护方面，并且需要足够的备份部件。对于容量小的微型电站，设计越简单，控制系统越简单，经济上就越有生命力。,如果小电站能够就地供电，其经济价值可得到提高，这是因为，建新的专用输电网，就会使电站项目的成本明显上升。,四、对环境的影响：建造水电站可能会对环境产生各种影响。1.修建道路、架设输电线路及建筑大坝，小水电的建造可能会使动植物生存环境遭到一些破坏。2.建造蓄水库或者采取增强自然蓄水能力的措施，则有可能影响水的质量，可能出现淤积以及改变河水,的水流特征。不需建造大型蓄水库的小水电站，河水从自然水道分流出来并流经涡轮机，会导致鱼类死亡或者妨碍洄游鱼类的活动。,五、发展趋势由于上世纪
6、70年代初矿物性燃料价格暴涨，人们对可再生能源产生了兴趣，其中水电资源最受关注。到目前为止，全世界可供利用的水电资源只有大约18%得到了开发利用。,作为当前发电所需的一次能源主体的矿物性燃料：价格不稳定，随时都有暴涨的可能，而且也严重污染环境，因而水电资源开发出现新的发展势头。,大型水电站一般都需要有大的蓄水库，这往往会引起人们对环境的关注。因此，现在人们倾向于发展中小型径流式水电站。此类电站只需在上游建造很小的蓄水库。,六、小型水电站的主要优点：1.运行寿命长，价格稳定，水资源是可再生的。对于用电规模小的边远地区，水力电站成为最具有吸引力的选择对象。2.拥有连接电厂和用电中心的输电网的地区并
7、不多。特别是在发展中国家的许多边远地区，还必须依赖就地的小型电厂供电。,3.几乎处处都有可以用来发电的小河流。4.通常，小型水电站造成的环境影响较小。5.当把河水用于其他目的时，如灌溉和供水等，如能同时加上小水电发电系统，往往会更有吸引力。,6.对已有的大坝和设施上的旧的小型电站进行改建，发电的成本较低。我国许多边远地区没有输电网，我国的小水电站的数量则居世界之首，10MW或更小些的小水电站的总装机容量达4GW。美国的小水电站的数量则居世界第二位，总装机容量达3.5GW。,7.国家制定优惠政策和措施来鼓励开发利用新能源和可再生能源。美国立法规定，公用电力部门必须以“公用事业管理政策法”所规定的
8、价格购买非公用电力公司的电站电力。这一立法规定激励了一大批私营开发商投资开发小水电。英国采用对公用热力发电征税，用这部分税收来补贴可再生能源的电价。,七、技术的发展和研究与开发在对环境问题越来越敏感的今天，需要制定新的水电资源开发战略和提出更好的设计思想，避免环境方面的失误。1.更加注意水电站站址的选择，认真研究水电站站址对河系的影响。2.开展水文资源调查，为最佳选择新电站地址提供可靠资料。,3.当河道的最小水流量大于涡轮机的全流量容量（full-flow capacity）时，可采用如下设计：如果河流有几个月的枯水期，需安装两台涡轮机，一台大型的、一台小型的。在枯水期，只要一台小型涡轮机工作
9、。这样可以尽量简化机器部件，可不用导叶、调速器和油压系统等，从而可大幅度降低成本。,涡轮机的输出是水流量与水头高度的乘积的函数。当水头降低时，需要通过增大水流来获得同样的输出。水流越大，需要的水道和涡轮机转轮就越大，从而使成本上升。水头低于3m，成本会大幅度升高。,表6.32020年以前全球小水电容量,表6.3（续）2020年以前全球小水电容量,表6.42020年以前全球小水电容量,表6.4（续）2020年以前全球小水电容量,现行政策：指今后按现有趋势发展。有利政策：指国家支持可再生能源的发展，最大限度减少对可再生能源的制约。,八、小水电的重要发展基础：1.人们对环境的关注，使可再生能源发电和其他有益于环境的发电方式倍受重视。2.今后发展中国家的农村和边远地区的社会和经济进步将主要依靠充分的能源供应。鼓励能源开发，加速当地的电气化进程，为小水电开发提供了良机。,小水电发展面临的主要问题：1.需要的投资大。2.需要在法规制度方面做出有效安排。3.要为当地提供训练有素的技术人员。4.进一步开展有关减少环境影响方法的研究。,第6章结束,
