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什么是小水電,有什么可以改進(jìn)的地方呢?
日期:2022-04-20 09:40:26作者:百檢 人氣:0

  水資源是基礎(chǔ)性的自然資源、戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源和公共性的社會(huì)資源。人類利用水能的歷史悠久,但早期僅將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,直到高壓輸電技術(shù)發(fā)展、水力交流發(fā)電機(jī)發(fā)明后,水能才被大規(guī)模開發(fā)利用。當(dāng)前水力發(fā)電幾乎是水能利用的*方式,所以常把水電作為水能的代名詞。新中國(guó)成立以后,特別是改革開放以來,我國(guó)水電建設(shè)取得了巨大成就,裝機(jī)規(guī)模世界*,建設(shè)與管理水平均躋身世界先進(jìn)行列。我國(guó)小水電資源區(qū)位分布與我國(guó)相對(duì)貧困人口區(qū)位分布基本相同,小水電在促進(jìn)老、少、邊、窮地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中起到了重要作用。在節(jié)能減排方面,小水電可以替代有限的化石能源,減少污染物的排放。


  截至目前,我國(guó)已建成4.7萬多座小水電站,年發(fā)電量達(dá)2500億千瓦時(shí),為我國(guó)農(nóng)村電氣化、偏遠(yuǎn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化作出了重要貢獻(xiàn),也為其他國(guó)家尤其是發(fā)展中國(guó)家小水電開發(fā)提供了“樣板”。


  但是,近年來,過于密集的小水電開發(fā)出現(xiàn)了“與民爭(zhēng)水”“與農(nóng)爭(zhēng)水”等問題,同時(shí)導(dǎo)致河道脫水?dāng)嗔鳜F(xiàn)象頻發(fā)。隨之而來的是,學(xué)術(shù)界和輿論對(duì)小水電生態(tài)影響的討論不斷,業(yè)內(nèi)外逐漸認(rèn)識(shí)到小水電的生態(tài)影響是個(gè)大問題,主要體現(xiàn)在以下方面:“小而多”,目前我國(guó)已建成4.7萬多座小水電站,幾乎遍布所有省、自治區(qū)和直轄市(包括生態(tài)環(huán)境較為脆弱的西藏),不同地區(qū)水能資源豐富程度不同、開發(fā)程度不同,導(dǎo)致小水電開發(fā)產(chǎn)生的生態(tài)影響程度與作用機(jī)理也不完全相同;“小而亂”,我國(guó)小水電無序開發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重,如長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建有2.56萬座小水電站,導(dǎo)致部分河流生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化;“小而偏”,小水電站多分布偏遠(yuǎn),交通不便,難以管理。


  小水電站增效擴(kuò)容改造,是指以提高綜合能效和安全性能,增加發(fā)電能力,推進(jìn)流域梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度為目的,在不增加原有機(jī)組臺(tái)數(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)老舊水電站機(jī)電設(shè)備和配套設(shè)施進(jìn)行的更新改造。增效擴(kuò)容改造的目標(biāo)是提高水電站綜合能效和運(yùn)行安全性能、合理利用水能資源、維護(hù)河道流域健康。增效擴(kuò)容改造的重點(diǎn)是更新老化的機(jī)電設(shè)備,并對(duì)影響水電站發(fā)電效益、運(yùn)行安全、河道流域生態(tài)環(huán)境的水工建筑物、機(jī)電金屬結(jié)構(gòu)及輸出工程等進(jìn)行必要的改造。


  什么是小水電?


  小水電是指裝機(jī)容量5萬千瓦及以下的水電站,是國(guó)際公認(rèn)的清潔可再生能源。


  既然是清潔可再生能源為什么還要清理整改?實(shí)際上,在解決農(nóng)村用電、助力脫貧攻堅(jiān)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展方面,小水電發(fā)揮了重要作用。但在發(fā)展過程中,由于開發(fā)理念和技術(shù)條件限制,以及違規(guī)建設(shè)、監(jiān)管不到位等原因,一些地區(qū)無序開發(fā)、過度開發(fā),造成局部河段減水、脫流甚至干涸,對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)造成嚴(yán)重影響。


  小水電在發(fā)電、防洪、抗旱、供水、生態(tài)方面有不小的價(jià)值,因此將小水電發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相對(duì)立是不可取的,至于小水電建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中存在的環(huán)境污染以及漁業(yè)資源的保護(hù)問題,完全可以通過清理整改得到解決。


  小水電站技術(shù)改造的意義


  1、小水電站技術(shù)改造的社會(huì)意義


  通過小水電站技術(shù)改造,可以大大提高電站運(yùn)行的安全可靠性,明顯降低電站運(yùn)行噪音,降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善電站運(yùn)行人員的生產(chǎn)條件,從而更好地保障電站職工的身心健康和生命安全;可以避免因電站報(bào)廢而導(dǎo)致的發(fā)電職工失業(yè),穩(wěn)定發(fā)電職工的經(jīng)濟(jì)收入,從而避免因工人失業(yè)造成的社會(huì)不穩(wěn)定;可以充分發(fā)揮工程的防洪效益,有效地保障水電站的公共安全;可以更好地滿足電站所在地農(nóng)村用電需求的增長(zhǎng),提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活用電質(zhì)量,進(jìn)一步為發(fā)展當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造條件。


  2、小水電站技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)效益


  一般情況下,通過小水電站技術(shù)改造后,機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換效率平均約能提高10%左右,對(duì)于那些可實(shí)行增容的老水電站,發(fā)電量的提高幅度還可以更大,如果對(duì)全國(guó)老電站全部進(jìn)行技術(shù)改造,就相當(dāng)于新增300多萬kW裝機(jī)。通過小水電站技術(shù)改造,一些報(bào)廢重建沒有增容的電站提高了水資源利用率和機(jī)組運(yùn)行效率,增加了發(fā)電量,另一些具有增容能力的電站一般可增容10%左右,可增加發(fā)電量,并相應(yīng)的增加經(jīng)濟(jì)收入。通過小水電站技術(shù)改造,電站增容部分的電價(jià)實(shí)行新電新價(jià),可以增加發(fā)電經(jīng)濟(jì)收入。


  3、小水電站技術(shù)改造的生態(tài)效益


  水電作為清潔可再生能源,在替代日益減少的有限的化石礦物資源及促進(jìn)環(huán)境保護(hù)方面,已被國(guó)際社會(huì)廣泛認(rèn)可,具有良好的生態(tài)效益。通過開發(fā)小水電,不僅為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了活力,還能增加清潔能源的供應(yīng),改善能源的結(jié)構(gòu),保護(hù)生態(tài)環(huán)境。但近些年來,小水電的開發(fā)受到生態(tài)環(huán)境因素制約的情況也愈來愈嚴(yán)重,而老電站技術(shù)改造幾乎對(duì)生態(tài)環(huán)境沒有任何破壞,反而會(huì)有利于生態(tài)環(huán)境的改善,促進(jìn)人與自然的和諧相處。


  小水電站增效擴(kuò)容改造的原則


  增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目不增加水電站原有機(jī)組臺(tái)數(shù),原則上不新增移民和永久占地。增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目的設(shè)計(jì)應(yīng)充分收集、整理和分析河流水文、氣象、地質(zhì)資料,以及電站原設(shè)計(jì)、運(yùn)行和接入系統(tǒng)資料,開展必要的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘測(cè),對(duì)電站增效擴(kuò)容的必要性和可行性進(jìn)行評(píng)價(jià);應(yīng)遵循生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)計(jì)理念,并實(shí)現(xiàn)少人值守的目標(biāo);應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位承擔(dān)。


  小水電站存在的主要問題


  1、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重


  由于部分電站無水庫(kù)或者調(diào)節(jié)庫(kù)容有限,當(dāng)汛期入庫(kù)流量超過發(fā)電機(jī)組所能通過的流量上限的時(shí)候,多出的流量就不能用于發(fā)電,而只能通過其他通道直接下泄到下游,造成水能資源的較大浪費(fèi),


  2、水輪機(jī)運(yùn)行效率低


  部分地區(qū)的中小型水電站汛期與枯水期來水量差別很大,又無調(diào)節(jié)能力,在枯水期水輪機(jī)長(zhǎng)期只能帶29%~60%額定負(fù)荷運(yùn)行,導(dǎo)致水輪機(jī)遠(yuǎn)離*優(yōu)工況區(qū)運(yùn)行,存在運(yùn)行效率低、穩(wěn)定性差等問題。


  3、電站實(shí)際水頭遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)水頭


  當(dāng)電站實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)偏離時(shí),水輪機(jī)將遠(yuǎn)離*優(yōu)工況區(qū)運(yùn)行,此時(shí)水流會(huì)以非平順的狀態(tài)繞流葉片,可能出現(xiàn)葉道渦,葉片頭部正、背面脫流及尾水管渦帶等影響水輪機(jī)效率與穩(wěn)定性的水流狀態(tài),并造成水輪機(jī)運(yùn)行效率低,出力不足、穩(wěn)定性差、耗水量大、噪聲大及空蝕破壞嚴(yán)重,壽命降低等,有的機(jī)組甚至不能運(yùn)行。電站實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)偏離的另一種典型情況是電站實(shí)際水頭低于設(shè)計(jì)水頭,將導(dǎo)致機(jī)組出力受阻。


  4、電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪受空蝕破壞


  空蝕使水輪機(jī)葉片表面粗糙而引起水力損失增大,使水流紊亂導(dǎo)致效率下降,而且大量氣泡的不斷產(chǎn)生與潰滅也影響葉道中水流的連續(xù)性,并導(dǎo)致出力下降,國(guó)內(nèi)很多電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪都受到空蝕的影響。


  5、水流含沙量大


  當(dāng)通過水輪機(jī)過流部件的水流中含有懸移泥沙時(shí),堅(jiān)硬的泥沙顆粒撞擊磨削過流表面,使材料因機(jī)械破壞和疲勞而損壞,水輪機(jī)過流部件受泥沙磨損破壞,將導(dǎo)致機(jī)組出力和效率下降、檢修周期縮短、耗費(fèi)大、工期長(zhǎng),嚴(yán)重時(shí)需要更換轉(zhuǎn)輪,甚至影響到電力系統(tǒng)的供電安全和可靠性。所以選擇合理的工作參數(shù)以及做好轉(zhuǎn)輪的優(yōu)化設(shè)計(jì),可以有效的改善和減輕水輪機(jī)泥沙磨損的危害性。


  小水電站增效擴(kuò)容改造的措施


  1、提水工設(shè)施能效


  水工建筑物中的輸水建筑物與電站息息相關(guān)。電站應(yīng)選擇合適的取水高程,盡量采用自流輸水以減少永久運(yùn)行的能耗,引水隧洞和引水渠道應(yīng)采用合適的縱坡,綜合比較斷面形式,以減少水頭損失、工程量和占地費(fèi)用。例如采用混凝土材料襯砌可以得到較小的糙率,也可以減小引水渠道斷面。攔污柵的柵條間距應(yīng)根據(jù)上游污物、水輪機(jī)型式和流道尺寸合理確定,以減少水頭損失。


  2、老化設(shè)備更新改造


  水輪機(jī)組改造的關(guān)鍵在于水輪機(jī)的工作轉(zhuǎn)輪。一般要進(jìn)行改造老電站運(yùn)行年限都比較長(zhǎng),由于那個(gè)時(shí)期的制造水平有限,原來的水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪效率都比較低。隨著水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)和制造水平的提高,一些高效率的轉(zhuǎn)輪已經(jīng)出現(xiàn),改造時(shí)應(yīng)根據(jù)引水系統(tǒng)和流道限制條件,優(yōu)先考慮在不動(dòng)水輪機(jī)的前提下選用高效率、空化特性優(yōu)良、運(yùn)行穩(wěn)定性好的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪,這樣既可提高單位水量的利用效率又可節(jié)省投資。


  3、強(qiáng)化增效擴(kuò)容工作


  水電站的*大特點(diǎn)是個(gè)性很強(qiáng),不同水電站的水頭、臺(tái)數(shù)各不相同,對(duì)水輪機(jī)的要求也千差萬別。因此在實(shí)施中要根據(jù)具體情況具體分析,權(quán)衡利弊,選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,緊跟時(shí)代發(fā)展,不斷強(qiáng)化增效擴(kuò)容工作。