水利发电现状和制约因素的思考

黄俊龙

摘  要：水利资源具有洁净性、可再生性、可调节性及综合利用的特点。对水利水电工程综合开发还有利于带动地区经济发展的作用。从水利发电长期运营而言，其清洁性的特点符合环境保护的理念。可水利水电工程建设规模相对较大，投资大，建设周期长，建设施工对周边生态环境还是会造成破坏。一直以来，水利发电的能源与环境问题之间的争议成为影响水利发电的重要影响。此外，水利发电还受自然条件限制影响发电效能及其水利事业的整体发展。本文第一部分介绍了水利发电概况;第二部分分析了国内水利发电发展现状;第三部分讨论了水利发电的优缺点，并在此基础上探讨制约水利发电发展的因素;第四部分展望水利发展发展趋势。旨在为水利发电事业健康可持续发展提供一些参考。

关键词：水利发电;现状;制约因素;思考;发展趋势

目前统计的国内水能资源自己开发量约为2.25万亿千时，位居世界第一.发电总量占全世界水电总量的15%，可人均占有量较少。按照目前国内水电规划开发的现状，水电比例占电力中桩基的30%-40%。中国的人口缺战全世界的21%。反映出国内水电规划开发程度相对较低。近些年，不少专家就水利发电过程中能源与环境问题存在较多的争议。有专家提议扩大水电发展规划，有人提议适度开发水利水电工程。在全球能源与环境保护的大背景下，国内水利发电面临着怎样的发展困境？未来水利发电又会呈现什么样的趋势？我们首先应当搞清楚水利发电所受的制约因素。研究该课题对维持国内水利发电能源与环境保护平衡及促进水利发电健康可持续发展有着重要的意义。

一、水利发电概述

（一）定义及生产过程

水利发电指利用能量转换设备将水能转换为机械能，再转换为电能的生产过程。它的生产过程是通过压力水管将水引到水轮机螺旋形蜗壳，推动水轮机组转子旋转，再将机械能转换为电能。从生产过程来看，水利发电的生产过程及工艺较火电发电要简单的多。

（二）水电站生产形式

常见的水电站生产形式包括坝式、引水式、混合式、潮汐式、抽水蓄能式等几种形式。水电站生产形式与水能存在的形式有关。具体选择何种生产形式，还要看水利水电工程规划区域的水能。最常见的水能有河流水能、潮汐水、波浪能、海洋热能等。目前，国內利用河流水能开发的水电站占比做大。

（三）水电站枢纽构成

水电站枢纽一般由淡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物及水电站厂房构成。

（四）水利发电的动力设备

水利发电的主要动力设备包括压力水管、水轮机、发电机等。压力水管提供水位能，水轮机负责将水位能转换为机械能，发电机负责将机械能转换为电能。水位能是决定水利发电效能的关键因素。它由河水的流量与落差决定。

（五）水利发电的电气设备

水利发电的电气设备主要包括发电机、变压器、电动机、绕组、隔离开关、交直流系统、断路器、电力线路等等。它分为一次设备和二次设备。目前国内水利发电站已全面实现信息化管理、自动化管理。

（六）水利发电的特点

水利发电能源具有洁净性、可再生性、可调节性、综合利用性及经济带动性的特点。以河水能源为例，随着河水的流动而产生，不论开发与否，河水能都存在。河水能能直接被开发利用，发电过程并不会向火力发电会生产的污染，洁净性良好。投资水利发电的主要成本在前期水电站与枢纽工程的建设，以及后期水电站的运维管理。河水能本身并无成本，无须长期投入较大成本。建设运营后在生命周期内可长期使用，还可根据降雨量、河流水位及流量调节，这符合可再生性、可调节性及经济性特征。对大型水电站的综合开发，还可以作为调节航道水位的基础工程，带动水运运输、地区旅游等，符合综合开发和带动经济性的特征。

此外，水利发电还具工程投资大、建设周期长、对建设区域生态环境有一定破坏性的特点。特别是大型水电站，前期水电枢纽及其配套设施建设投资巨大，成本回收周期漫长，存在较大的投资风险。对生态破坏主要体现在造成河流、海洋或湖泊水电站周边生物多样性的减少，对原生态景观系统的破坏，以及对水生态系统的污染。可从调节旱涝灾害的功能处罚，水力发电还对生态环境发挥着一定的保护作用。因此，在生态方面我们暂且可以认为水利发电具有保护与破坏的双重作用。

二、国内水利发电发展现状

（一）工程建设水平

我国水利发电虽然起步较晚，但发展迅猛。目前，国内水利发电工程建设已出具规模。初步统计已建成各类水电站及水库85108座，水库容量5624立方米。其中大型水库水利水电工程及工程有470座，水库通量，41977亿立方米。中小型的水利水电工程数量占比较大。国内水利系统中水电累计装机总容量高达4841万千瓦，站全国水利系统装机总容量的41%。农村水电装机容量累计4309万千瓦，占全国水利系统装机容量的38%，发电量为1357万千瓦。国内已经探明的水能源、坦然器、原煤、原油的能源储量中，水能源占比高达45%，为水利发电工程建设奠定了良好的水平。

（二）设备制造水平

近些年，随着国内大型水电站枢纽工程的建设，大型化的、高效化的、自动化的水电机组需求上升。在大型水电枢纽工程建设的带动下，国内水利发电设备的制造水平也在不断提升。一些大型、中心水电站纷纷采用了串联梯级高效水轮机组。为加强水利发单设备的研究，国内还组建了树立发电设备国家重点实验室，用以专门研究水利发电设备及其制造。在高效水轮机组研发制造方面，中国水力发电设备制造企业只用了5年时间就完成了国外发达国家用30年时间才完成的研究，并制造出当时世界上最大的水轮发电机组，将其应用于长江三峡水电站。长江三峡水电站采用了32外装机容量为70万千瓦及的水轮发电机组，通过串并联的形式构成超大水轮发电机组，将中国的水利发电设备制造技术提升到国际水平。长江三峡总装机容量高达2250万千万。这个装机容量相当于20座百万千瓦级核电站，伊泰普水电站装机容量超出850万千瓦。除混流式水轮机组外，长江三峡所采用的压力水管、发电机及其他一些辅助设备、电气设备，均采用了世界一流的技术。