小流域小水电梯级开发的探讨 - 工程设计1 概述随着小水电代燃料生态保护工程的启动，新一轮小水电建设 的高潮即将来临。我国河流众多，据统计，流域面积大于 100km2 的河流就有 50000 多条，其中仅 1580 条河流的流域面积大于 1000km2.在那些数量众多，流域面积小于 500km2 的小流域中蕴藏 着丰富的小水电资源。我国小水电可开发量约为 8700 万 kW，而目 前仅开发了其中的 13 左右。梯级开发是小流域水电开发的主要方 式之一。我国大部分地区的河流以雨水补给为主，河水随着雨量的 增减而涨落，径流的分配在很大程度上取决于降水的分配。对于小 流域来说，汇流时间短，降水后河水迅速暴涨，之后又迅速消落， 平时河道内流量较小。径流年内变化非常显著，丰枯悬殊，年际变 化也较大。2 梯级开发优势目前许多小流域内已建的小水电站多数是零星开发，没有整 体规划，这种开发方式只注重了近期效益，容易造成小水电资源的 浪费。而梯级开发是以整个流域的整体效益为目标，充分利用流域 内有限的水能资源，创造最大的经济和社会效益。广东小金河梯级 开发是早期小流域水电开发中一个成功的案例。小金河是东江的一 条小支流，流域面积 33km2，分 7 级开发，总装机容量 9750kW， 年均发电量 4100 万 kWh，在干流和支流上建有 7 座水库，总库容 1000 万 m3. 梯级开发具有以下一些优势： 1）由于全面规划、统筹安排，能够充分利用水能资源，有利 于合理布局，降低工程造价。2）梯级开发可以连续进行，单个电站的规模小，工程投资额 相对少，适合于广大的中小企业投资，便于资金的筹措。3）因工程建筑物规模小，对地质的要求低，便于工程选址。4）有利于电站统一管理和机组集中维修，节省管理和维修费 用。5）工程兴建对流域的生态破坏小，便于恢复，占用土地少， 政策处理难度小、费用低。3 梯级规划31 规划原则小流域水电梯级开发应统一规划，并符合所属干流的总体规 划要求。拟定梯级开发方案应充分考虑开发整个小流域水能资源的 要求，每个水电站站址的选择应根据地形、地质、水库淹没损失、 移民及对外交通情况来决定，保证在总投资最省的情况下，梯级水 电站联合运行的保证出力、发电量及综合利用效益最大。32 径流计算由于电站站址一般缺乏长系列的水文资料，以往设计中常采 用径流模数来推求发电量。这种方法对那些具有调节性能电站的发 电量计算误差较大，使其不能准确反映电站的生产能力。我国自 20 世纪 60 年代开始在中小河流上相继建立了一些水文站，目前已有 20 年以上的流量和降雨实测资料。设计年径流计算可以利用那些相邻流域水文参证站的径流资料，采用区域综合方法，根据径流参数 的地区分布规律和相关性来推求。径流的年内分配可用典型年法确定，利用参证站典型年的日 径流资料推算出设计站址处丰、平、枯设计代表年的日平均流量。 通常选取年径流系列中频率为 1020的年份为丰水年，频率为 50的年份为平水年，频率为 9080的年份为枯水年。33 龙头水电站梯级水电站中最上游具有较大水库的水电站称为龙头水电站。 龙头水电站一般修建有月调节或季调节水库，它不仅利用本级落差， 同时通过下游各级水电站调节流量的利用，增加梯级发电量，使水 能资源得以充分利用。由于水库的调蓄，提高了水量利用率，同时 可以改善电能质量，尤其在那些有峰谷电价的省份，可以通过多发 峰电少发谷电来提高电站的平均上网电价。如浙江省丰陵溪流域面 积 95km2，梯级电站利用水头 210m，龙头水电站利用流域面积 196km2 ，建有正常库容为 178 万 m3 的龙头水库。溪炉港流域面 积 138km2，梯级开发利用总落差 183m，建有正常库容为 196 万 m3 的龙头水库。龙头水电站正常水位的选择，应考虑梯级补偿调节的能量效 益，通过技术经济比较来确定。龙头水电站的开发方式一般采用坝 后式或混合式开发，站址选择时要选取能修建大水库的地址，当交 通条件允许时，应优先开发龙头水电站。34 水位衔接 在制定梯级规划时，上一级水电站的尾水位往往与下一级水 电站的正常水位相衔接，以充分利用河道的落差。在上下级衔接处， 若有大片耕地、居民点或文物古迹等，为降低政策处理的难度，经 过研究论证，也可以放弃局部河段落差的利用。4 结束语41 开发成本梯级开发根据资金状况，可以一次投入集中开发，也可以滚 动开发。由于每级电站的投资规模相对较小，尤其适合于中小企业 投资开发，以股份公司的形式来管理，解决了小水电开发资金短缺 的问题。小水电开发理念也将发生转变，由以往解决缺电为目的的 电力需求型开发，转变为以资产经营为目标的可持续发展模式。根 据近几年小水电的建造成本统计，单个电站平均单位千瓦造价为 5500 元kW 8000 元kW ，而梯级开发总造价可以降低 5以上， 这样可以给企业带来更大的投资回报，提高投资企业积极性，促进 地方经济的发展。42 合理利用通过小水电的建设，一方面可以改变山区经济落后的状况， 调整农村的能源结构，另一方面也可以巩固退耕还林的成果，防止 水土流失，保护生态环境。但我们也常看到因工程建设而出现破坏 生态环境的事件发生。不合理的小流域水电的开发，容易造成局部 河段断流，出现白滩现象，破坏原来的生态环境系统。为此在小流 域梯级开发中要留足必要的下泄水量，维持河道的生态平衡，宁可牺牲一些电量，不能使河道断流。虽然我国小水电可开发量巨大，但如果盲目地开发，容易造 成水能资源的浪费，使站址匮乏。梯级开发是一种有效的方法，可 以充分利用水能资源，同时也可以降低开发总成本，优化资源配置， 应引起人们足够的重视。