水电发展趋势及新技术应用

技　术改造　ＳＭＡＬＬ　ＨＹＤＲＯ　ＰＯＷＥＲ　２００７Ｎｏ３．Ｔｏｔａｌ　Ｎｏｌ３５　

农村水电站的技术改造和技术发展趋势　钮顺发（浙江浙水工程咨询有限公司公司　浙江杭州　３１００２０）　

【摘要】分析我国现有农村水电站的发展现状和实际运行中存在的问题，并根据中小型水电站机组设计和运行中存　在的问题，提出技术改造应注意的问题，展望农村水电技术发展趋势。　【关键词】小型水电站技术改造发展前景　１农村水电发展现状　据水利部的统计，．２００６年，我国农村水电总　装机已达到５　０００万ｋＷ，约占全国水电总装机的　３７％，年发电量１　５００多亿ｋＷ・ｈ，成为国家电力供　应的重要组成部分。尽管农村水电取得了长足发　展，为农村经济和社会的发展做出了巨大贡献，但　农村水电技术现状令人担忧。据有关资料统计分　析，全国已建成投产的小水电电站中，有７０％左　右是２ｏ世纪９ｏ年代以前建成的。由于受当时的设　计理念和设备制造工艺水平的限制，这些小水电站　的特点是：出力达不到铭牌出力、保护经常误动或　拒动、自动化水平不高、制造质量差、安全生产隐　患多，并且运行人员的技术水平比较低；为了保证　安全生产，急需进行技术改造。农村水电的技术现　状不能适应现代新技术的发展要求，也不能充分发　挥农村水电应有的经济效益和社会效益。　自９０年代中期开始，小型水电站陆续实施计　算机监控和自动化改造。目前，全国１　０００—５０　０００　ｋＷ的电站近６　０００座，实现无人（少人）值班的　不到３００座，仅占５％。２００３年４月，水利部颁布　了《农村水电技术现代化指导意见》，目的是“明　确今后一段时间农村水电行业技术发展的方向，规　范、指导农村水电行业做好技术进步工作”，以加　快农村水电现代化建设步伐。该文件对农村水电技　术现代化的指导思想、基本原则和总体目标都作了　具体的、详细的规定。　２机组运行中存在的问题　许多电站所用的机电设备甚至是五六十年代的　产品，同现在的设备相比，普遍存在性能差、运行　・３６・　效率低、噪音大等特点，有的还是国家明令禁止使　用的淘汰设备。　２．１水轮机的选型有问题　我国早期编制的水轮机模型转轮型谱中可供选　择的转轮型号少，不少中小型水电站只能“套用”　相近转轮，因而机组性能参数偏离电站实际运行参　数。对中小型水电站水轮机选型设计，有的地方管　理部门不太重视，有的设计单位不够认真或水平不　够，使得一些水电站的水轮机转轮直径、额定水头　或额定转速选择不当，造成机组性能参数与电站实　际运行参数不匹配。有些水电站建成后，其实际的　来水量或水头等水文数据与设计资料不符，以致选　用的水轮机性能参数与电站实际运行参数不适应。　这些情况都会导致水轮机偏出最优工况区运行，造　成机组运行效率低、耗水量多、振动、噪声大及发　电损失大，使水轮机使用寿命大大缩短。　２．２水轮机设计水平较差，制造加工工艺达不到　要求　我国１９６４年颁布的水轮机模型转轮系列型谱　中ＺＺ４６０、ＺＺ５６０、７＿］＿５８７、　６ｏｏ、ＨＬＩ２３、Ｉ｛口Ｌ２６３、　ＨＬ３６５、ＨＬ６３８、ＨＬ７０２等型号的水轮机转轮，有的　至今仍在使用。这些转轮相当于国外三四十年代的　技术水平，其主要性能指标（单位流量Ｑ　单位　转速ｎ　及模型效率叩　）都比较低。有些小型水电　站的水轮机加工质量差、缺陷多、长期带病运行、　出力不足、安全可靠性差。　２．３水轮发电机绝缘老化，推力轴承和水导轴承　可靠性低　有些中小型水电站的水轮发电机因运行年代　长，定子、转子的绝缘已严重老化，容易引发接地　

摘要：水电资源是我国的优势资源，但由于 历史 及政策的双重原因，开发步伐相对缓慢，开发投资主体比较单一，资源优势没有形成产业优势。本文在全面 分析 我国水电资源分布特点、 发展 现状的基础上，提出了 目前 发展过程中存在的 问题 ，认为随着 经济 和 社会 的进一步发展，环保要求的日益提高，电力结构的优化调整，以及西部大开发战略的全面实施，我国水电产业有以下几个发展趋势：促进水电产业健康发展的宏观环境必将改善；水电开发是西部大开发的重头戏；调峰水电是东部水电开发的新要求；水电产业投资主体及资金来源增多；流域性或区域性的水电公司逐步形成壮大。 关键词：水电产业发展趋势 水电作为清洁与可再生能源，运行调度灵活，具有综合开发利用效益，各发达国家都将其摆在优先发展的位置。 水电资源是我国的优势资源，但由于历史及政策的双重原因，开发步伐相对缓慢，开发投资主体比较单一，资源优势没有形成产业优势。随着经济和社会的进一步发展，环保要求的日益提高，电力结构的优化调整，以及西部大开发战略的全面实施，可以预期，我国水电产业新的发展时期已经来临，水电产业大有可为。 1水电资源的分布特点

我国幅员辽阔，河流众多，径流丰沛，地势起伏变化大，蕴藏着非常丰富的水能资源。据1977～1980年进行的全国水能资源普查结果（不包括 台湾 省），全国水能资源 理论 蕴藏量6.76亿千瓦，折合年发电量5.92亿千瓦时，其中可开发水电装机容量3.78亿千瓦，年发电量1.92亿千瓦时。不论是水能资源理论蕴藏量，还是可能开发的水电装机容量，我国在世界上均居第一位。其分布有如下特点： 1.1总量十分丰富，人均资源量不高 按我国国土面积平均 计算 ，可开发的水能资源为36.2千瓦/平方公里，高于世界平均数16.3千瓦/平方公里；而按人口平均为0.37千瓦/人，低于世界平均数0.48千瓦/人水平。以电量计算， 中国 约占世界水电总量的15%，而我国人口却占了世界的21%，因此人均资源量并不富裕。按照国家经济与社会发展三步走的战略目标，到2050年，我国要达到中等发达国家水平，如果按人均装机1千瓦计算，全国电力总装机应达到15至16亿千瓦。至此，即使常规水电全部开发出来，加上抽水蓄能电站，水电比例也只占到30%左右。所以，我国的水电资源虽然总量非常可观，但都为国家建设所需要，十分珍贵。大部分水电资源点的开发都将成为电力产业发展、国土资源开发与国民经济上新台阶的重要组成部分。 1.2时空分布不均衡，与市场要求不协调 从空间分布上看，全国水电资源总量的四分之三集中在经济相对落后、 交通 不便的西部地区，其中云、川、藏三省(自治区)就占60%。其次是中南和西北地区，分别占15.5%和9.9%。而经济发达、用电负荷集中的我国东部的华东、华北、东北三大地区，包括辽、吉、黑、京、津、冀、鲁、苏、浙、皖、沪、粤、闽等13个省(直辖市)仅占7%左右，而且开发程度较高。所以，水电东送是水电资源分布特性与国家实施西部大开发战略的共同要求。从时间分布上看，我国大陆多属季风气候区，河川径流年内、年际分布不均，丰枯季节、丰枯时段流量相差悬殊， 自然 调节能力不好，稳定性差，因此，要满足电力市场的实际需求，必须重视具有调节性能的水库电站开发，发挥流域梯级水电站及区域水电站群的联合调度优势，发挥大区域水电站之间的相互补偿优势。 1.3局部河段或区域资源集中，可形成规模化的水电基地 根据河流特性、水系分布与开发条件等自然情况，我国水电 科技 工作者规划出十二大水电基地，这就是金沙江水电基地、雅砻江水电基地、大渡河水电基地、乌江水电基地、长江上游水电基地、南盘江红水河水电基地、澜沧江干流水电基地、黄河上游水电基地、黄河中游水电基地、湘西水电基地、闽浙赣水电基地与东北水电基地。十二大水电基地规划的总装机规模2.1亿千瓦，年平均发电量1亿千瓦时。这十二大水电基地是我国的水电资源富矿，或河段集中，或区域集中，各项目的技术经济指标相对优越，便于集中开发，集中管理，集中外送，便于梯级与区域的补偿调节与优化调度，可形成规模优势，实现可持续发展。 2发展现状 按2000年4月统计，全国水电装机已达7297万千瓦，1999年度发电量2340亿千瓦时，居世界第二位。但水电资源开发利用程度仍然很低，按装机容量统计，开发程度为19.3%，远远低于 工业 发达国家50%～100%的开发水平，位居世界第83位，排在很多发展中国家如印度、越南、泰国、巴西、埃及等之后，与中国是世界水电资源第一大国及世界发展中的大国地位很不相称。 我国水电资源的开发程度也不平衡。东部地区，水电资源开发利用率很高，除国际界河外，60%以上的水电资源已得到开发，优秀的水电工程点已经基本开发完毕。而西部地区的水电资源开发才拉开壮观的序幕，现状开发率仅为7.5%。西部地区的河流落差大，河谷下切深，资源集中，淹没损失小，水电站的技术经济指标普遍优于东部，一大批优秀的水电工程点及规模化的水电基地等待开发与建设，西部地区的水电事业大有可为。 经过建国五十多年来的建设实践，我国的水电技术已具国际水平。目前全国已修建了5万多座水电站，其中大中型水电站230多座，建成发电的百万千瓦级以上的水电站有近20座。以长江干流第一坝——271.5万千瓦装机规模的葛洲坝水电站，和目前中国第一、世界第三的240米高双曲拱坝——330万千瓦装机规模的二滩水电站，以及在建的当今世界最大的水利枢纽——1840万千瓦装机规模的三峡水电站等为代表的大型水电项目的建设，标志着我国的水电技术已迈入世界先进行列。 改革开放以来，我国的水电投资与建设管理体制朝着市场化的方向发生了深刻的变化。在投融体制改革方面，由过去单一的中央政府拨款投资，转变为中央、地方、 企业 、个人、外商等多种主体或主体组合的筹资形式，同时利用银行贷款、设备信贷、bot、发行股票与建设债券等多种融资手段与融资组合手段进行项目开发建设。在建设管理体制改革方面，全面实施以项目法人为主体的业主责任制、招标承包制、建设监理制。项目的整个运作程序基本走上了市场体制轨道，从一定程度上理顺了生产关系，解放了生产力，并为水电产业领域向更深层次改革与更高层次发展奠定了前提与基础。 八十年代后期，我国开始探索水电滚动开发机制，组建大型流域水电开发公司。这些公司以已建或在建的水电项目为母体，实行流域梯级滚动开发，基本原则和运作模式大都是“流域、梯级、滚动、综合”。如清江公司、乌江公司、五凌公司、桂冠公司、大渡河公司、澜沧江公司、黄河上游公司等。目前，大部分流域公司均按计划实施着自己的开发目标，并通过前期投入占领着流域项目资源，即按照“一边运行着、一边建设着、一边准备着”的发展轨迹朝着规模化方向扩张，实力越来越大，越来越强。个别公司已成功上市，向社会公众募集资金。

水利水电专业的发展前景如何

水利水电是指对水资源进行开发利用和管理的技术体系，以及通过水能转化为电能的技术。随着经济的发展和人民对生活质量的要求不断提高，水利水电专业的发展前景十分广阔。

首先，随着我国城市化进程不断加快，城市用水需求量不断增加，对水资源的合理利用和保护提出了更高的要求。水利水电专业在水库建设、水污染治理、供水排水系统规划设计等方面发挥着重要的作用。近年来，我国政府加大对水资源管理的投入，不断推动水利水电行业的发展。预计未来，水利水电专业相关岗位需求将继续增长。

其次，随着清洁能源开发利用的重要性逐渐凸显，水利水电在能源转型中将发挥更加重要的作用。水电是一种清洁能源，具有零排放、可再生等优势，在我国能源结构调整中占有重要地位。目前，我国水力资源储量丰富，但利用率较低，尚有很大的开发潜力。因此，水利水电专业在水电站建设、水力发电技术研究等领域将有更多的发展机会。

此外，随着科技的不断进步，水利水电专业也受益于新技术的应用。例如，人工智能、大数据、云计算等技术在水利水电领域的应用将极大地提高工作效率和管理水平。由于水利水电项目规模庞大、工程复杂，需要大量的数据分析和运算来支持决策和管理。因此，水利水电专业对掌握新技术的专业人才需求将不断增加。

最后，随着全球气候变化的影响日益加剧，水资源管理和适应气候变化的能力成为全社会关注的焦点。水利水电专业将承担起调节水资源分配、应对极端气候事件等任务。此外，随着居民生活水平的提高以及农业、工业对水资源的需求增加，水资源紧缺问题将成为亟待解决的问题。水利水电专业将面临更大的挑战和发展机遇。

总之，水利水电专业在我国经济发展和社会需求的驱动下，具有广阔的发展前景。随着城市化进程的加快、清洁能源的需求增加以及新技术的应用，水利水电专业将迎来更多的发展机遇。在未来，水利水电专业的专业人才需求将逐渐增长，同时也对专业人才的素质要求提出更高的要求。需要相关教育机构和培训机构加大水利水电专业的培养力度，提供全面的专业知识和技能培训，以满足行业的需求。另外，随着环境保护意识的增强，水利水电专业在生态环境保护和生态修复领域的需求也日益增加。近年来，水污染、水土流失等问题对我国的生态环境带来了严重威胁，对水利水电人才的专业素质和技术能力提出了更高要求。水利水电专业将通过生态系统保护和恢复等措施，应对水生态环境问题，保障水资源的可持续利用。

水电站自动化技术现状与发展趋势

随着水电站建设工程的数量开始逐年增加，有效的促进了各个地区经济和工农业的发展，也为周边的人民群众日常生活和工作提供了非常稳定的电力输送。然而计算机技术、网络技术、通信技术及其远程控制技术的迅速发展和成熟，使水电站自动化技术也获得了一定的发展。本文就当前水电站自动化的现状及发展进行简单的分析与阐述。

标签：水电站自动化；现状；发展

一、水电站自动化的现状

1 提高了水电工作的安全性

通常水电站最主要的目的就是希望能够保障区域内的电能安全输送，水电站应用自动化控制技术就能够借助相应的自动化装置来进行迅速有效的监控、预警以及记录等，这样不但能够有效的防止安全事故的发生，同时也能够有效的避免相应的电气设备受到损坏和破坏，这就非常有效的提升了水电站供电的可靠性。而且通过自动化装置对水电站的控制和操作，不但能够有效的降低由于工作人员操作失误所造成的安全事故，同时还能在紧急事故发生的情况下有效的加快水电站内部操作和控制的全部过程，也有效的保证了电力系统的安全有效运行以及用户方面的正常供电等。

2 提高发电机组运行经济性

水轮发电一直工作在满负荷的状态是我们最理想的憧憬，而实际中因为机组故障等诸多原因往往不能满负荷运载。利用自动控制装置，控制并指令选择最佳的运行组数，结合当前水利条件，使用最少的水生产最多的电能，更好的实现水电站经济任务。

3 保证电能质量

电压和频率作为衡量电能质量好坏两项基本指标。电压正常偏移不超过额定值的±5%，频率正常偏移不超过额定值的±0.2～0.5 HZ。电压或频率的的稳定主要取决于电力系统中无功功率和有功功率的平衡。因此要维持系统电压和频率在规定范围内，就必须迅速而又准确地调节有关发电机组发出的有功和无功功率。特别是在发生事故的情况下，快速的调节或控制对迅速恢复电能质量具有决定性的意义，而这个过程，单纯靠手动操作，无论在速度方面还是在精度方面都是难于实现的，只能借助于自动装置来完成。可见，提高水电站的自动化水平，是保证电力系统电能质量的重要措施之一。