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一、水能資源狀況
1.1 我國的水能資源
    構成河流水能資源的兩大要素是徑流和落差，中國具有徑流豐沛和落差巨大的優越自然條件。中國境內所有流域面積在100km2 以上的河流共5000 余條。其中，河長在1000km 以上者有20 條；流域面積在1000km2 以上者有1600 余條；水能資源蘊藏量在10MW 以上者有3019 條。

    中國河流水能資源蘊藏量676GW，年發電量5920TWh；可能開發水能資源的裝機容量378GW，年發電量1920TWh。不論是水能資源蘊藏量，還是可能開發的水能資源，中國在世界各國中均居第一位。

    我國國土面積與巴西、俄羅斯、加拿大和美國相當，年徑流總量均小于這些國家，但水能蘊藏量卻超過這些國家而位居世界之首，主要得益于我國大陸東西部之間高落差的階梯狀地理特征。從“世界第三極”青藏高原到海拔僅50m 的沿海平原之間存在著高達4000m 以上的大面積落差，這是世界絕無僅有的。

    至2004 年10 月我國的水電裝機已突破100GW。占可開發水能資源的裝機容量的26％。



    1.2 我國小水電資源的特點
    在我國小水電被定義為裝機容量不超過50 MW(含50 MW)的小型及微型水電站。中小支流遍布全國，小水電資源十分豐富。據初步普查資料統計，小水電資源的蘊藏量為160GW。相應的年電能約為1300TWh；5 萬kW（含5 萬kW）以下的小水電資源可開發量達到1.28 億kW。至2004 年我國已開發小水電裝機容量為3865 萬kW，已開發的小水電資源占可開發資源的32％，已開發的小水電占整個水電裝機的約40％，小水電發展潛力也是很大的。[NextPage]
    我國小水電資源廣泛分布在全國1600 多個山區縣，主要集中在中西部地區，其中西部地區小水電技術可開發量占全國的63.6%；中部地區小水電可開發量占全國的17.8%。東部地區小水電可開發量為18.5%。我國西部小水電資源目前僅開發了900 多萬kW，占可開發水電資源的2.1%。開發水平偏低，存在著極大的發展空間。我國小水電資源剩余技術可開發量及分布見圖2。



    我國小水電資源開發量位居前6 位的省區是廣東、四川、福建、云南、湖南、浙江，開發量分別為408 萬kW、367 萬kW、362 萬kW、233 萬kW、217 萬kW 和206 萬kW。2002 年開發率居前4 位的省區是廣東、福建、浙江和海南，開發率分別為64%、52%、47%和47%。



二、技術發展狀況
2.1 我國小水電技術及產業發展現狀
    小水電技術主要包括流域規劃技術，水工建筑物設計施工技術，小型水輪發電機組設備制造技術，水電站計算機監控技術，電網自動化調度技術及輸配電計算機監控技術等。

    流域規劃技術主要包括小流域梯級開發、龍頭水庫開發、高水頭電站跨流域開發等，通過把流域作為一個有機的整體，進行系統研究，找出符合整個流域最大水力資源利用率、最大發電效益、最大社會效益和環境效益的開發方案。目前，小水電流域規劃技術發展迅速，并逐步推廣應用到全國小水電開發中。[NextPage]
    小水電的水工建筑物技術主要包括⑴砼重力壩、砌石拱壩、小型砌石連拱支墩壩、砼拱壩、橡膠壩、砼面板堆石壩、土壩等擋水建筑物技術；⑵發電引水、跨流域引水和虹吸式進水等引水建筑物技術。小水電水工建筑物投資比例大，工程進度也受其制約，因此，水工建筑物技術發展可以有效減少工程投資、加快施工進度。

    砌石拱壩，特別是較低壩高（小于50m）的水電工程，是目前我國小水電工程擋水建筑物中用得較多的一種壩型。與同等規模的砌石重力壩相比，可節省工程量的1/2～1/3。砌石連拱支墩壩主要有拱形蓋板和支墩組成，當河谷寬度較寬，壩高不大，河床及壩兩岸基礎條件較好時常采用此壩型。使用漿砌石連拱壩可較同等規模的漿砌石重力壩節省工程量30～50%。

     虹吸式進水口在小水電工程中被廣泛應用。虹吸式進水口可以快速切斷水流，提高運行可靠性，降低運行費用，并節約20%～30%的土建投資。我國現有虹吸式進水口設計水頭已達27m，最大引水流量14m3/s，單機容量為3MW。我國小水電工程中很多采用了鋼筋混凝土預應力管道，其加工已經工廠成品化和系列化，用預應力鋼筋管代替壓力鋼管可節省投資30%以上。

    我國頒布了50 MW 以下水輪機的行業標準。在低水頭電站中大力推廣燈泡貫流式機組,采用此種機型替代軸伸貫流式及軸流式，使機組尺寸小、重量輕、效率高及廠房小，電站投資大幅下降。大力開發整裝燈泡貫流式機組、立式軸流式及混流式及沖擊式水輪發電機組。機組的組裝、試驗在工廠內完成，整體運輸和吊裝，即保證了產品的質量，又節約了機組安裝周期。在臥式機組設計中推廣2 支點結構新技術，使機組維護環節減少，安裝調整時間縮短，有效降低了設備及廠房造價。調速器系統及勵磁裝置等輔助設備，科技含量和產品質量已接近國際先進水平。

     目前，小水電設備技術水平已有顯著提高，主要表現為：水電設備開始由常規設備向微機型設備轉型，自動控制系統進入計算機數字控制階段。經濟較發達地區已采用了先進的調度自動化系統和變電站綜合自動化系統，部分水電站和變電站實現了無人值班。技術改造和節能技術在各地也普遍得到推廣應用，一些小水電站通過采用置換高效轉輪、新型勵磁裝置等新技術和新裝備，設備效率大幅提高，取得了可觀的經濟效益。

    我國水電站優化運行及流域梯級優化調度發展很快。梯級電站的梯調計算機監控系統采用分層分布式結構，和水情測報系統接口，能對水庫上游降雨量、水庫水位等水文信息的自動接收，從而實現流域梯級電站優化調度。

    小水電配套電網網絡結構趨于合理，布局更可靠，運行更靈活，供電能力和質量有了顯著提高，低壓線損率普遍從改造前的25%降低到12%左右。自《農村水電電力系統調度自動化規范》（SL/T53）發布以來，農村電網調度自動化的水平逐步提高。目前，各地已部分實現了地區調度自動化或縣級調度自動化，功能達到SCADA 技術要求，并且符合實用化標準。同時我國大力推廣變電站自動化，目前農村35kV、110kV 變電站積極采用微機綜合自動化系統，部分已實現無人值
班或少人值守在總結工程經驗和科技成果的基礎上，水利部發布了涉及小水電規劃、設計、工、質量、管理、試驗、設備等各個環節的行業技術標準，形成了具有中國技術特色的小水電技術標準體系。

    我國已建立起由科研機構、院校和企業組成的包括研究、試制、生產在內的完整的小水電技術裝備產業體系。全國有水科院、水利部杭州農電所、天津電氣傳動研究所、清華大學、中國農業大學、華中科技大學等三十余家科研院所從事小水電技術裝備的研發；有160 多家小水電設備制造廠家，其中較大規模的企業有東風電機廠、重慶水輪機廠及富春江富士水電設備有限公司等二十余家，以制造單機容量5 萬kW 以下的混流式、軸流式、沖擊式和貫流式水輪發電機組為主。

    中小規模的企業有杭州發電設備廠、蘭州電機廠及金華水輪機廠等百余家，以制造單機容量1 萬kW 以下的水輪機發電機及輔助設備為主。小水電設備制造廠家年生產能力超過2,000 MW。在過去的40 年期間，生產了24 萬余套小型、微型水輪發電機組，其中500 kW 以上容量的水輪發電機組超過5 千臺。國產化的水電設備基本能夠滿足現階段我國小水電發展的需要。

三、小水電行業發展目標及技術發展展望
    我國的小水電開發主要是服務于地方經濟建設，尤其是廣大農村地區。小水電開發的一個重要特點是與農村經濟發展和實現農村電氣化密切結合起來，近20 年來，國家以水電農村電氣化形式組織小水電開發。隨著我國農業結構升級、農村經濟壯大和農民致富步伐的加快，目前小水電已進入到一個新的發展時期,小水電也成為滿足農村電力需求、解決無電人口、扶貧、保護生態、替代常規電力等多目標的系統。

3.1 小水電發展方針
⑴ 滿足農村電力需求與解決無電人口問題
    從上世紀五十年代至今，滿足農村電力需求與解決農村地區無電問題始終是小水電的主要目之一。地方政府依靠社會集資、群眾投工投勞，因地制宜開發水電資源，為邊遠地區區域經濟發展提供了電力。半個世紀來，小水電經歷了從早期以解決無電問題為主到現階段以提高用電水平為主的過程，共解決了3 多人口用電問題，并為占國土面積1/2 的區域提供了基本電力的公共服務。

    目前我國農村邊遠地區用電水平仍然偏低，特別是在電網末端和離網的分散供電地區，人均用電量不到全國農村人均用電量的1/4；全國尚有1000 多萬無電人口，這些人口所在地區地理位置極為偏遠，負荷少而分散，用電網延伸來解決供電問題是不現實的。因此，通過農村電氣化提高用電水平和最終解決無電人口問題仍是小水電今后相當長一個時期的主要目標。

⑵ 提高農村貧困人口收入
    有關資料表明，大部分貧困人口集中在我國地勢第一、二級階梯的過渡帶上。這些地區的地貌特征是山地、丘林和高原，其中大部分是山地。這些地區又屬于季風氣候邊緣地帶，氣候變化劇烈，水土流失嚴重，自然生態環境脆弱。

    偏遠貧困山區的經濟選擇性十分有限，產業結構仍以傳統落后農業為主。由于可耕地少，土壤貧瘠，農作物產量低，沒有足夠的剩余農產品用來增加收入，很多家庭的收入低于國家貧困線。偏遠山區的貧困人口，要么沒有用上電，要么只能獲取十分有限的電量。主要依靠生物燃料、人力或牲畜來滿足生活生產用能需求。缺乏電力基礎設施是制約偏遠山區產業發展與結構升級的瓶頸，也是當地居民難以擺脫貧困的主要原因之一。

    開發小水電能夠有效促進貧困地區鄉鎮企業和家庭作坊的發展，增加農村就業機會，提高農民收入。尤其是容量100kW 左右的鄉村級小水電供電系統，不僅能滿足分散的貧困家庭生活用電需求，而且能為生產提供基本電力，對消除貧困有著十分積極的作用。[NextPage]
⑶ 保護生態環境
    小水電屬于清潔可再生能源，具有治理環境，保護生態的重要作用。小水電工程治水辦電相結合，通過在江河源頭建設一大批綜合利用的水利水電樞紐工程，采用生物、工程治理等多種手段，提高植被覆蓋率，涵養水源，防止水土流失，對小流域進行綜合治理。不僅能夠改善當地的生態環境，還能逐步從根本上保護和修復江河中下游的生態環境；小水電提供的電力減少了農民對生物燃料的依賴，使大量林木免被砍伐。特別是在退耕還林還草區、天然林保護區、自然保護區和重點水土流失區，實施小水電代燃料生態保護工程有著十分重要的作用。

⑷ 替代常規電力
    隨著我國經濟總量快速擴張，能源的生產與消費規模也相應迅速增長，工業化進程中引發的污染對生態環境造成的損害越來越突出，成為我國社會經濟發展的重要制約因素。由于化石燃料儲量的有限性、不可再生性以及高昂的環境成本，我國以煤、石油、天然氣為主的能源供應結構潛在著危機。為了實現可持續發展，目前國家已開始考慮加大可再生能源產業規模以替代常規能源。我國小水電資源儲量非常豐富，分布廣泛，使其成為能夠有效替代常規電力的主要清潔可再生能源之一。這些水能資源如果得到充分開發，小水電裝機容量將占2020 年全國電力總裝機的12%，每年可產生0.64 萬億kW.h 替換電量，節省近2 億t 煤炭。

3.2 小水電發展目標
(1) 2020 年農村電力需求與供應預測
     黨的十六大明確提出了“全面建設小康社會，在優化結構和提高效益的基礎上，國內生產總值到2020 年力爭比2000 年翻兩番”，并且提出“到2020 年基本上實現工業化”的奮斗目標。屆時我國農村社會經濟、能源供應結構、農村居民用能方式、電力消費總量也將發生巨大變化。

    預計2020 年隨著農業生產方式的現代化及農村居民平均可支配收入的提高，農村居民用能方式將發生較大變化，生物質能直接燃燒利用不斷減少，電力及油氣等優質商品能源穩步增加。用能結構和方式逐步與城鎮趨同，用能數量達到目前國內經濟較發達地區城鎮居民平均消費水平。
    預計2020 年全國農業用電量占全國用電量的3.7%。從現在到2020 年我國農村居民人均生活用電量平均每年以10.6%的速度增長，屆時達到人均600kW·h。2020 年全國農村用電總量為590000TW·h，占全國用電量的13.4%。占農村終端能源消費總量的12.6%。

    據統計，自上世紀90 年代末至本世紀初，我國小水電裝機規模平均每年以6.46% 的速度增長（見表2）。以此增長速度推算，2010 年我國小水電裝機規模將達到46990 MW，占技術可開發總量的37%；2020 年小水電裝機規模將達到87710MW，占技術可開發總量的68.5 %。要保持這一年均增長速度，平均每年需新增電力裝機3320 MW。

    在得到國家可再生能源法律支持及小水電在2015 年前順利實現現代化的條件下，小水電有可能實現開發率達到70%，甚至更高的目標。屆時小水電年發電量為448000TW.h，占2020 年全國農村用電量的76%左右。

    2020 年小水電仍然是我國近1/2 的地域、1/3 的縣和1/4 的人口的主要電力供應者。小水電將不斷提高這些地區農業與居民生活用電水平，并擔當起向當地不斷崛起的小城鎮提供基本電力供應的任務。

（2） 我國小水電技術發展路線
    我國小水電技術發展的指導思想是：以“科學技術是第一生產力”的思想為指導，堅持為農業、農村、農民服務的方向，以滿足農村經濟社會發展對農村水電的需求為目標，以現代技術和現代管理為手段，以小水電廠及配套電網自動化、信息化技術為重點，不斷提高小水電行業的技術水平及運行管理水平，保證發、供電質量，提高發、供電的安全性、可靠性、經濟性，增強小水電的經濟實力和市場競爭能力，為小水電事業持續快速健康發展提供技術保障。

    技術發展所遵循的原則是：明確目標，統一規劃，加快實施，適當超前；技術先進，設備可靠，簡單方便，經濟合理；嚴格執行國家技術標準，優先選用系列化產品；以國產技術和設備為主，適時引進國外關鍵技術和設備。

    小水電技術進行的開發將集中在新材料上，如合成材料。

    對于低水頭，開發則集中在多樣布置的小機組上，采用變速和變頻技術。

    “變壓發電”（powerformer）發電機，在將來可適用小水電站對于一些水電站，已經嘗試對主要部件或甚至整個電站進行預制，采用箱式整裝小水電，估計該產品在產量上和規模上會得到發展，產品的系列會更齊。

     水電站設計中環境和安全問題擺在了一個比較重要的位置。

     降低工程造價與減少運行費，提高資源利用率的各種技術開發。

     技術發展總體目標是：2010 年前，50%的小水電站及配套電網達到現代化水平。2015 年，小水電行業全面實現現代化。通過科技創新，管理創新，使小水電市場競爭力明顯提高。[NextPage]
四、制約技術發展的主要障礙與對策建議
4.1 小水電自身方面
    ⑴ 電力生產規模小?？稍偕茉丛谏虡I化運作中面臨的主要共性問題是：可再生能源市場相對狹小，小規模的生產造成較高的工程設備投資成本，低產量的能源生產又會造成較高的能源生產成本。小水電同樣存在這一問題。實際上即使在發達國家，小水電與常規能源目前仍無法進行完全的市場競爭，其發電成本因經濟規模的限制與常規能源仍有一定的距離。

    ⑵ 豐枯及峰谷矛盾。小水電大部分是徑流式電站，缺乏調節能力，在豐水期往往造成系統電力有余，小水電大量棄水；而枯水期造成電網缺電。受負荷特性限制，在負荷高峰期，不能提供更多的電力；在負荷低谷期，又會因電網負荷小而停機棄水。

    ⑶ 氣候變化。小水電設計發電量是按水文、水能條件得出的平均多年發電量，這些水文資料大多來源80 年代以前，由于近年來氣候變暖，徑流年際與年內變化加劇，導致與原來設計差距較大，在一定程度上影響了發電量。

    ⑷ 機組技術水平及效率低。小水電站由于建站時間長，大部分設備陳舊、技術落后、能量轉換效率偏低。據統計，單機容量在500~3000kW 段機組，其綜合效率低于80%的占54%；單機容量在3000~12000kW 段機組，其綜合效率低于80%的占38%。

    ⑸ 運行方式不當。相當多的水庫電站缺乏對水文資料、發電單位耗水率、水頭與運行臺數的相關分析，運行方式粗放。不能優化水庫調度和電站運行計劃，在提高水庫防洪安全度的同時，增加發電量。徑流式電站也存在運行方式不當的問題。

    ⑹ 機組檢修及事故停機等。除機組正常檢修外，設備老化使事故停機增多，延長了檢修時間，減少了發電量。

    發電量減少使小水電實際的單位電能造價和發電成本大幅度提高，發供電收益普遍達不到項目財務評價預期值，消弱了市場競爭力。2002 年全國小水電平均實際發電成本比平均設計發電成本高出0.06 元/kW.h。在64 座小水電站經濟性抽樣調查案例中，以平均上網電價為0.25 元/kW.h 計，平均實際發電成本比平均電價高出0.05 元/kW.h。

    4.2 小水電體制、市場及政策方面
    雖然我國小水電技術進步使其商業化運作能力不斷加強，但與我國電力工業發展整體水平相比還存在一定差距，主要表現在小水電總體技術水平不高, 技術市場發展緩慢,科技成果轉換渠道不暢及科研經費投入不足等方面。其他還包括：
     ⑴ 小水電資源管理體制不順、職責不清。由此給小水電的資源、規劃及開發管理帶來諸多問題，造成資源配置的低效率。

     ⑵ 電力輸出困難。由于國家電力體制存在壟斷性及電力市場發育不成熟，在國家電網和小水電的所屬關系不同的情況下，電網對其上網采取豐水期限發等種種限制措施,長期以來小水電發電上網問題不能很好解決。

     ⑶ 電價定價機制不合理。小水電電價形成缺少規范化的政策法規。現行電價水平既背離價值規律，又不能反映市場供求關系。不利于通過市場配置資源，嚴重影響了小水電企降納?、巩固侯^⒄埂?BR>
     ⑷ 公益性制約。部分小水電站是依附于水利工程而建，除了發電，還兼有防洪、灌溉、供水等綜合功能。水電站運行必須首先服從于防洪及工農業用水的需要，造成蓄水期減發或不發，放空迎汛時棄水減發，灌溉供水期不惜超低水位運行或能發峰電發了谷電等。

    ⑸ 扶持政策十分有限。小水電現行政策是以基于計劃經濟的激勵政策為主，市場機制的作用基本沒有體現出來。為了糾正“市場扭曲”和“政策扭曲”，目前急待出臺具有市場機制的新政策
如果所有以上這些來自體制、市場、政策及自身的障礙得到解決，小水電實際年發電量比設計年發電量估計能多30%左右，部分電站可高達50%以上。