小水电绿色改造和现代化提升模式思考.pdf
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1、人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45,Sup.1Jun.,2023小水电绿色改造和现代化提升模式思考王欢1,王继秀2,季健康1(1.水利部 产品质量标准研究所,浙江 杭州 310012;2.山东省沂水县院东头镇人民政府,山东 临沂 276400)摘要:小水电是我国成熟应用的低碳能源和具有高度灵活性的储能系统。目前,小水电发展存在一些安全和生态问题,表现在安全生产形势严峻、生态修复有短板、管理水平不高、强监管手段欠缺。提出河流生态修复与绿色示范、小水电提质增效与标准化、智能化运维管理、“小水电+扶贫惠农”、监管体系创新等小水电绿色改造和现代化提升的建设模式。关键词
2、:小水电;绿色改造;高质量发展;绿色发展中图分类号:TV742文献标志码:Bdoi:10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.057收稿日期:2022-12-08作者简介:王欢(1990),女,山西文水人,工程师,主要从事水利水电工程运行管理、水电站瞬变流仿真与控制等方面的研究与技术咨询工作E-mail:小水电是我国成熟应用的低碳能源和具有高度灵活性的储能系统。但是,受历史定位、开发理念、设计水平和经济技术条件限制,一些建设年代较早的小水电站普遍存在水工建筑物设计标准低、水能资源利用效率低、老化严重等问题,甚至个别小水电过度开发造成局部河段减水、脱流、干涸等生态环境问题
3、。大力推进小水电绿色发展和现代化提升是破解小水电行业发展中安全和生态问题的根本路径,是实现小水电高质量发展的迫切需要1。1小水电开发现状截至2020年底,全国共有小水电站约4.4万座,总装机容量8 133.8万kW,占全国水电总装机容量的22%。2020年全国小水电年发电量为 2 423.7 亿 kWh,占全国水电发电总量的17.9%2。从区域分布来看,小水电主要分布在我国西南、华东地区。2020年末各地区装机容量及发电量情况见表1。2存在的主要问题近年来,通过实施小水电安全管理年检、安全生产标准化建设、增效扩容改造及河流生态改造、绿色小水电示范电站创建、小水电清理整改等工作,我国小水电产业发
4、展取得可喜成绩。但我国小水电发展仍存在一些安全和生态问题,主要表现在以下几方面。(1)安全生产形势严峻。大部分小水电站位置偏远、工程规模小,普遍存在运行人员年龄偏大、技术素养较低、管理能力较弱等问题;部分老旧小水电站因缺乏资金和技术投入而尚未进行技术改造,机组效率低下、设备长期带病运行,存在安全生产隐患;部分小水电站水工建筑物防洪标准偏低,形成安全隐患。此外,水利部自2014年开始在全国大力推行安全生产标准化建设,但截至2021年底,全国标准化达标小水电站仅3 963座3,约占全国总数的9%。(2)生态修复有短板。目前,全国已有近3万座小水电站落实生态流量,长江经济带修复减水河段超9万km,河
5、流生态修复取得积极成效3。但是,现行水电价格机制缺少有效的激励手段,部分小水电业主在生态流量落实方面主动性不强。另外,一些小水电承担供水、灌溉、抗旱等任务,在某些时段无法按要求下泄生态流量等。(3)管理水平不高。部分老旧小水电站存在技术管理能力弱、自动化水平低等问题。因此,需要开展小水电站集约化、信息化、物业化管理,通过提高自动化水平、提升运管人员专业能力,提高管理水平和能效发挥。(4)强监管手段欠缺。截至 2021 年底,全国累计创建了870座绿色小水电示范电站3;13个省份已构建省、市、县三级监管平台,长江经济带2.1万余座小水电站生态流量监控信息全部接入监管平台3。目前,大多小水电行业监
6、管平台初步建成,在功能设计开发、现场感知设备设施建设、云计算整合应用、大数据挖掘等方面与智慧水利体系下的强监管数字化转型发展要求还存在差距,安全与生态监管全过程的动态监管尚未表12020年末各地区装机容量及年发电量情况地区华东华南华中西南西北华北东北新疆建设兵团水利部直属合计省份山东江苏安徽浙江福建江西上海广东广西海南湖北湖南河南四川云南贵州西藏重庆市宁夏新疆青海陕西甘肃北京天津河北山西内蒙古辽宁吉林黑龙江装机容量/万kW各省份8.63.8114.9411.5729.9351.0773.3464.749.9391.9631.551.21 147.51 267.3369.542.2302.00.
7、6174.8108.4172.9287.92.20.640.520.99.547.162.040.343.112.28 133.8合计1 619.71 287.91 074.73 128.5744.773.6149.4装机容量占比/%19.915.813.238.59.20.91.80.50.1发电量/(亿kW h)各省份0.70.528.882.0164.289.1157.7144.011.1119.7194.88.5440.5384.1132.610.787.10.165.856.452.9120.30.10.15.73.12.19.719.114.014.63.72 423.7合计365
8、.3312.7323.01 055.0295.511.042.8发电量占比/%15.112.913.343.512.20.51.80.60.2 112人 民 黄 河2023年S1(下转第115页)有效开展。3小水电绿色改造和现代化提升的方案模式3.1河流生态修复与绿色示范建设模式3.1.1严格落实生态流量小水电站应安装生态流量监测监控设施,按照核定的生态流量足额下泄,并按照上级要求开展生态调度运行,做到科学泄放和长效监管。生态调度运行应按照“兴利服从防洪、区域服从流域、电调服从水调”的原则,坚持安全第一,充分考虑坝(闸)体安全,建立干支流梯级水电站联合调度或协作机制,合理安排拦河设施的下泄水量
9、和流量过程,重点保障枯水期、鱼类繁殖期下游基本生态用水需要。3.1.2因地制宜修复河流生态在小水电站严格落实生态流量指标后,河流生态功能自然修复仍存在困难的河段,在符合相关规划前提下,应采取修建亲水性堤坝、生态跌坎、生态堰坝、过鱼设施等辅助工程设施对下游有关河道予以治理。对沿岸有村庄的少水河段,应充分挖掘地方人文历史、河湖水文化,与乡村振兴、美丽乡村建设紧密结合,加强沿河亲水便民等基础配套设施建设,如建设生态护坡、亲水绿道、文化景观节点等,并考虑当地特色文化、乡村规划整体风格,实现“一村一溪一风景”,增加居民的满足感,努力打造“幸福河”。3.1.3绿色小水电示范电站创建小水电绿色发展的一个重要
10、展示就是创建绿色小水电示范电站,要打造生态友好、社会和谐、管理规范、经济合理的绿色小水电示范电站。创建时应严格按照 绿色小水电评价标准(SL/T 7522020)进行申报,并符合水利部相关要求。一般申报电站的重点创建任务是完成安全生产标准化建设、完善水库管理责任落实、提升生态流量保障方式、提升形象面貌、绿色文化建设、申报视频制作等。3.2小水电提质增效与标准化建设模式3.2.1小水电提质增效小水电提质增效以提高综合能效、安全性能、科学利用水能源、维护河流健康为目标,应满足安全、生态、节能、环保等要求,遵循“安全可靠、绿色环保、技术合理、经济适用”原则,从实际出发,对机电设备、水工建筑物、金属结
11、构等老化设备设施进行技术改造,应采用新技术、新工艺、新设备、新材料,严禁使用国家明令淘汰的产品4-5。小水电完成提质增效后,同步开展安全生产标准化建设。3.2.2安全生产标准化建设农村水电安全生产标准化建设是强化小水电安全基础管理、规范安全生产行为、完善安全监管体系等的重要抓手。小水电应根据水利部和各省(区、市)出台的标准化评审办法进行建设。一般小水电的重点建设任务是完成大坝安全鉴定、落实经费投入、完善安全管理制度、加强设备设施管理、配置标志标识、提升厂容厂貌等。对总装机容量1 000 kW以下的小水电站,可参考温州市重点落实“八有”创建标准的做法6,因地制宜地开展小水电规范化、标准化建设。3
12、.3智能化运维管理建设模式3.3.1单站智能化改造小水电的智能化控制,应建立在自动调速、自动励磁和油气水辅助设备自动化的基础上,是进行远程控制、智能诊断、集约化管理的重要基础。相应的设备改造应具备自感知、自学习、自决策、自执行和自适应能力,从而构建高效节能、绿色环保、环境舒适的人性化小水电。改造重点包括控制系统、调速系统、励磁系统、进水主阀、油气水系统等。3.3.2集约化管理以“无人值班、少人值守”建设为目标,以小水电智能化改造为基础,应用远程监控、小水电群联合调度等技术,建设集控中心对多个小水电站进行统一管理。集控中心的总体技术架构可考虑采用云平台,集成电站基本信息、安全生产管理、生态流量监
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