小流域小水電梯級開發(fā)的探討

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　1概述

　　隨著小水電代燃料生態(tài)保護(hù)工程的啟動(dòng)，新一輪小水電建設(shè)的高潮即將來臨。我國河流眾多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，流域面積大于100km2的河流就有50000多條，其中僅1580條河流的流域面積大于1000km2.在那些數(shù)量眾多，流域面積小于500km2的小流域中蘊(yùn)藏著豐富的小水電資源。我國小水電可開發(fā)量約為8700萬kW，而目前僅開發(fā)了其中的1／3左右。梯級開發(fā)是小流域水電開發(fā)的主要方式之一。我國大部分地區(qū)的河流以雨水補(bǔ)給為主，河水隨著雨量的增減而漲落，徑流的分配在很大程度上取決于降水的分配。對于小流域來說，匯流時(shí)間短，降水后河水迅速暴漲，之后又迅速消落，平時(shí)河道內(nèi)流量較小。徑流年內(nèi)變化非常顯著，豐枯懸殊，年際變化也較大。

　　2梯級開發(fā)優(yōu)勢

　　目前許多小流域內(nèi)已建的小水電站多數(shù)是零星開發(fā)，沒有整體規(guī)劃，這種開發(fā)方式只注重了近期效益，容易造成小水電資源的浪費(fèi)。而梯級開發(fā)是以整個(gè)流域的整體效益為目標(biāo)，充分利用流域內(nèi)有限的水能資源，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。廣東小金河梯級開發(fā)是早期小流域水電開發(fā)中一個(gè)成功的案例。小金河是東江的一條小支流，流域面積33km2，分7級開發(fā)，總裝機(jī)容量9750kW，年均發(fā)電量4100萬kW·h，在干流和支流上建有7座水庫，總庫容1000萬m3.梯級開發(fā)具有以下一些優(yōu)勢：

　　1）由于全面規(guī)劃、統(tǒng)籌安排，能夠充分利用水能資源，有利于合理布局，降低工程造價(jià)。

　　2）梯級開發(fā)可以連續(xù)進(jìn)行，單個(gè)電站的規(guī)模小，工程投資額相對少，適合于廣大的中小企業(yè)投資，便于資金的籌措。

　　3）因工程建筑物規(guī)模小，對地質(zhì)的要求低，便于工程選址。

　　4）有利于電站統(tǒng)一管理和機(jī)組集中維修，節(jié)省管理和維修費(fèi)用。

　　5）工程興建對流域的生態(tài)破壞小，便于恢復(fù)，占用土地少，政策處理難度小、費(fèi)用低。

　　3梯級規(guī)劃

　　3．1規(guī)劃原則

　　小流域水電梯級開發(fā)應(yīng)統(tǒng)一規(guī)劃，并符合所屬干流的總體規(guī)劃要求。擬定梯級開發(fā)方案應(yīng)充分考慮開發(fā)整個(gè)小流域水能資源的要求，每個(gè)水電站站址的選擇應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、水庫淹沒損失、移民及對外交通情況來決定，保證在總投資最省的情況下，梯級水電站聯(lián)合運(yùn)行的保證出力、發(fā)電量及綜合利用效益最大。

　　3．2徑流計(jì)算

　　由于電站站址一般缺乏長系列的水文資料，以往設(shè)計(jì)中常采用徑流模數(shù)來推求發(fā)電量。這種方法對那些具有調(diào)節(jié)性能電站的發(fā)電量計(jì)算誤差較大，使其不能準(zhǔn)確反映電站的生產(chǎn)能力。我國自20世紀(jì)60年代開始在中小河流上相繼建立了一些水文站，目前已有20年以上的流量和降雨實(shí)測資料。設(shè)計(jì)年徑流計(jì)算可以利用那些相鄰流域水文參證站的徑流資料，采用區(qū)域綜合方法，根據(jù)徑流參數(shù)的地區(qū)分布規(guī)律和相關(guān)性來推求。

　　徑流的年內(nèi)分配可用典型年法確定，利用參證站典型年的日徑流資料推算出設(shè)計(jì)站址處豐、平、枯設(shè)計(jì)代表年的日平均流量。通常選取年徑流系列中頻率為10％～20％的年份為豐水年，頻率為50％的年份為平水年，頻率為90％～80％的年份為枯水年。

　　3．3龍頭水電站

　　梯級水電站中最上游具有較大水庫的水電站稱為龍頭水電站。龍頭水電站一般修建有月調(diào)節(jié)或季調(diào)節(jié)水庫，它不僅利用本級落差，同時(shí)通過下游各級水電站調(diào)節(jié)流量的利用，增加梯級發(fā)電量，使水能資源得以充分利用。由于水庫的調(diào)蓄，提高了水量利用率，同時(shí)可以改善電能質(zhì)量，尤其在那些有峰谷電價(jià)的省份，可以通過多發(fā)峰電少發(fā)谷電來提高電站的平均上網(wǎng)電價(jià)。如浙江省豐陵溪流域面積95km2，梯級電站利用水頭210m，龍頭水電站利用流域面積19．6km2，建有正常庫容為178萬m3的龍頭水庫。溪爐港流域面積138km2，梯級開發(fā)利用總落差183m，建有正常庫容為196萬m3的龍頭水庫。

　　龍頭水電站正常水位的選擇，應(yīng)考慮梯級補(bǔ)償調(diào)節(jié)的能量效益，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。龍頭水電站的開發(fā)方式一般采用壩后式或混合式開發(fā)，站址選擇時(shí)要選取能修建大水庫的地址，當(dāng)交通條件允許時(shí)，應(yīng)優(yōu)先開發(fā)龍頭水電站。

　　3．4水位銜接

　　在制定梯級規(guī)劃時(shí)，上一級水電站的尾水位往往與下一級水電站的正常水位相銜接，以充分利用河道的落差。在上下級銜接處，若有大片耕地、居民點(diǎn)或文物古跡等，為降低政策處理的難度，經(jīng)過研究論證，也可以放棄局部河段落差的利用。

　　4結(jié)束語

　　4．1開發(fā)成本

　　梯級開發(fā)根據(jù)資金狀況，可以一次投入集中開發(fā)，也可以滾動(dòng)開發(fā)。由于每級電站的投資規(guī)模相對較小，尤其適合于中小企業(yè)投資開發(fā)，以股份公司的形式來管理，解決了小水電開發(fā)資金短缺的問題。小水電開發(fā)理念也將發(fā)生轉(zhuǎn)變，由以往解決缺電為目的的電力需求型開發(fā)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐再Y產(chǎn)經(jīng)營為目標(biāo)的可持續(xù)發(fā)展模式。根據(jù)近幾年小水電的建造成本統(tǒng)計(jì)，單個(gè)電站平均單位千瓦造價(jià)為5500元／kW～8000元／kW，而梯級開發(fā)總造價(jià)可以降低5％以上，這樣可以給企業(yè)帶來更大的投資回報(bào)，提高投資企業(yè)積極性，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

　　4．2合理利用

　　通過小水電的建設(shè)，一方面可以改變山區(qū)經(jīng)濟(jì)落后的狀況，調(diào)整農(nóng)村的能源結(jié)構(gòu)，另一方面也可以鞏固退耕還林的成果，防止水土流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。但我們也常看到因工程建設(shè)而出現(xiàn)破壞生態(tài)環(huán)境的事件發(fā)生。不合理的小流域水電的開發(fā)，容易造成局部河段斷流，出現(xiàn)白灘現(xiàn)象，破壞原來的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)。為此在小流域梯級開發(fā)中要留足必要的下泄水量，維持河道的生態(tài)平衡，寧可犧牲一些電量，不能使河道斷流。

　　雖然我國小水電可開發(fā)量巨大，但如果盲目地開發(fā)，容易造成水能資源的浪費(fèi)，使站址匱乏。梯級開發(fā)是一種有效的方法，可以充分利用水能資源，同時(shí)也可以降低開發(fā)總成本，優(yōu)化資源配置，應(yīng)引起人們足夠的重視。