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[技术] 借鉴印度经验 创新小水电技术

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发表于 2009-10-23 16:04:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:赵建达 单位:水利部农村电气化研究所

摘 要:印度小水电技术国际合作和交流活跃,近年来小水电发展很快,特别在吸引国际资本和私人企业投资小水电方面;介绍印度电力、水电管理体制及小水电发展近况。通过两个案例介绍印度通过国际技术合作项目,促进并实现小水电新技术自主开发和创新的经验。印度的成功经验,为我们深入探讨我国小水电技术发展路线,提供了十分有益的借鉴和启示;就补充和完善我国小水电技术发展路线,跟踪国际小水电技术发展前沿,促进我国小水电技术创新和可持续发展提出了建议。
关键词:小水电;小水电技术;技术创新;印度;中国
中图分类号:TV742     文献标识码:A
2007年初,笔者有机会去印度理工学院鲁尔基分校可替代水电能源中心(AHEC)学习和考察,通过和印方小水电专家的深入交流和探讨,感到印度小水电国际交流活跃,近年来小水电发展很快。目前,有关部门正在就我国小水电技术发展路线和指导思想征求意见,学术界也有专家就小水电技术发展路线提出了精辟的意见[1],专家们提出的意见我完全赞成。结合这次印度之行及近年来几次小水电出国考察了解到的国际小水电开发现状,就我国小水电技术发展路线的探讨再作些补充和完善,特别是对小水电技术创新,抛砖引玉,谈一点想法,供决策部门参考。
1  印度电力、水电管理体制及小水电发展近况
印度联邦政府(即中央政府)设有电力部、新能源及可再生能源部、核电公司及中央电力局(CEA),并在一些大邦(相当于省)内设立邦电力局(SEB),负责全国和各大邦电力行业的管理。近年来,印度也进行了电力体制改革,1998年建立了中央电力监管委员会。同年,修改电力法,实行“厂网分开”,设立国家电网公司。原来邦电力公司总负责水电建设。但后来,由于邦的财政发生困难,水电项目大多由一些公有或私营水电公司负责。已建的较大私营公司约有10家,如国家水电有限公司(NHPC  Ltd.),东北电力公司(NEEPCO)等等。
印度为加强非常规能源的管理,1981年在能源部科技司成立非常规能源委员会,1982年在能源部成立非常规能源司,管理微水电及其他可再生能源。19**2月,3000kW以下小水电的管理权限转移到非常规能源司。1992年又成立了独立的非常规能源部(MNES),专门管理小水电和其他新能源。印度是世界上唯一建立了非常规能源部的国家,为可再生能源的发展提供了机构支持和保障。到1999年11月,3000kW至25MW 小水电的管理权限也转移到非常规能源部。同时,在MNES下设立了印度可再生能源发展署(IREDA),IREDA作为独立的政府可再生能源投资公司,专门为包括小水电在内的可再生能源技术的开发提供低息贷款,并帮助可再生能源项目进行融资。2006年10月,非常规能源部已更名为新能源及可再生能源部(MNRE)。
IREDA颁布了一整套详细的鼓励外资和私人资本参与小水电建设的优惠政策和办事指南,世界银行等国际金融机构都积极参与,近几年印度小水电在引入国际资本和私人资本方面,步伐发展还是相当快的。目前,总装机达450 MW的110多个小水电站由私营电力公司运行和管理。印度实施了世界上规模最大的吸引私人企业参与小水电开发的项目,有16个邦(相当于省)制定和宣布了详细的激励政策和资助计划,选择了总计大于2600MW装机的可开发小水电站址向私人投资者开放;印度本土有10多家小水电设备制造厂(包括合资)可生产水力发电整机和配件[2~4]。位于喜马偕尔邦的玛纳小水电站就是私人企业——喜马拉雅山顶电力有限公司通过IREAD向世界银行融资建设的;该电站装机2x1500kW, 201.35 m的高水头,是印度众多私企利用国际资金投资小水电的典型代表。2005年4月,该电站投运发电(图1)[2] 、[10]。在印度,总装机容量25MW及以下的水电站称为小水电站,根据非常规能源部发布的2004—2005年度报告,印度小水电蕴藏量15000MW,到2005年底,已开发514座小水电站,总装机1693MW,另外累计可装机488MW的159座小水电站正在建设之中[5],印度也是目前世界上小水电开发量比较大的国家之一。
图1  玛纳小水电站(2 ×1 500 kW,201. 35 m 水头)
在小水电新技术开发应用上,印度在某些方面已走在我们的前面,像GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)和小水电站仿真模拟这些IT技术在小水电行业的最新结合,在我国基本上还是空白。
2  印度很重视国际合作与交流
印度发展小水电十分重视国际合作与资助,他们在开展国际合作、吸收国际资助方面能力较强。印度的小水电国际技术合作项目一般都是通过IREDA和AHEC来实施,而且很重视通过国际科技合作促进并实现小水电技术自主开发创新。这里剖析两个典型案例。
案例一:联合国开发署及全球环境基金UNDP/GEF山区水电项目(Hilly Hydel Project)
1994年,印度政府与联合国开发署及全球环境基金UNDP/GEF合作,建立了该项目,主要开展小水电技术援助。项目由非常规能源部负责实施,旨在充分开发印度喜马拉雅、亚喜马拉雅地区小水电资源,项目涵盖了印度境内西孟加拉等13个邦。该项目挑选了20个装机小于2MW的小水电站,建立环保型示范电站,并开展技术培训,帮助当地人们提高技术等等,总投资1500万美元。1995年1月,示范电站开工建设,2004年7月30日,全部完成该技术援助项目。通过该项目的成功实施,13个邦编制了区域规划,确定了2162个不同容量和水头范围的潜在站址,装机容量共达3827MW;各邦将根据该总体规划方案,在未来的15年里系统地开发已选定的潜在小水电站址,同时为各邦的开发策略提出建议。该项目不仅在国内示范推广,还拟在南亚各国推广。
AHEC通过参与该项目,不仅从非常规能源部获得了财政支助,最重要的是还成功地自主开发了“基于GIS和GPS的小水电数据库”(支撑软件为Arc GIS 9.2)。利用现代化的规划手段,帮助国家和邦一级的小水电流域规划和设计;该软件包结合区域水文模型设计,便于用户快速估算可开发小水电装机容量及其他潜在的小水电选址特性。迄今为止,该数据库已收集了4233个潜在的小水电站址,累计可开发装机10324MW;目前,还在不断扩充之中。我咨询了该项目的主要负责人——地球科学系的A.K.沙拉夫教授,他们研究小组用了一年的时间,成功开发了该软件包;和我们国内的大学一样,在AHEC就读的研究生跟着导师参与了大量的软件编程开发工作。
案例二:GOI/UNDP—CCF-II REAL项目
AHEC通过参与这一由印度政府、联合国开发署等各方参与的国际合作项目,成功地自主开发了“小水电站仿真数字模拟系统”(图2)。该实时数字模拟系统主要用于AHEC每年开展的对国内小水电站技术人员的运行岗位培训,也可用于对新建电站设计人员的培训。该系统提供了小水电站及其中央控制室软硬件的真实模拟环境,模拟电站在正常运行和紧急事故条件下的技术处理,设备的设计和调整,评估操作员运行操作成绩和对事件处理的反应,优化电站运行工况,调速器、无功电压调控和励磁保护测试。模拟系统覆盖的运行操作有:机组的开停和电网的同步,荷载变化,水轮机和发电机的保护,发电机和电动机损耗,断路器事故,运行操作日志和趋势图,发电引水渠,压力前池和压力管道的排水,给油(水)阀组的现状,传感器缺陷等范畴。
图2  AHEC 开发的小水电站仿真数字模拟系统
该系统不能简单地理解为单一的计算机监控技术系统。据我了解,我国的核电厂、火电厂、一些大水电站的业主以及航空飞行员的培训,也有类似的实时数字模拟系统,用于员工岗位培训;而我国农村水电行业还没有建立这样的一套系统。
3印度对我国小水电技术创新的启示
我国主管部门迄今还没有发布过全面、完整的小水电技术发展路线和指导意见。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。该指导意见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。囿于当时国内宏观政治和政策环境、农电建设的任务和需求,等等,《意见》的重点主要只是在电站、调度、电网和配电的自动化与信息管理、通讯系统等方面,还没有具体涉及环境保护、生态技术、行业人力资源培训及资源规划开发等现代技术的深度开发利用等方面,而这些缺少的部分内容正是小水电事业可持续发展所必然涉及的。
总体上讲,和风能、太阳能、生物质能等其他可再生能源相比,小水电技术目前已经成熟,并规模化商业应用,在科技进步方面很难有大的突破;但在利用现代技术,更新改造传统规划手段、电站人员培训手段,提高工作效率上,还是有深度和具广泛推广价值的研发工作可做。印度的成功经验,为深入探讨我国小水电技术发展路线,提供了十分有益的借鉴和启示。
(1)结合我国2007年启动的全国农村水力资源调查评价工作及即将颁布的“农村水能资源开发利用规划指导意见”,以此为契机,更新改造我们原有的国家小水电数据库。是否也可考虑建设像AHEC这样的国家和省级“基于GIS和GPS的小水电数据库”以及“小水电站仿真数字模拟系统”。我们应该尽早开展这方面的研发,可考虑引进这两个应用系统,消化吸收,自主开发。我国在这方面还没起步,它代表了小水电技术发展路线的国际新趋势。在现代技术利用方面,我们还是有差距的,特别是“小水电站仿真数字模拟系统”的建设;我们也应该建设有这样一套软硬件设备先进的实验室,这对于推进小水电的可持续发展,跟上以计算机通信技术为代表的现代科技发展步伐,开展农村水电行业培训,有这样的一个系统也是很有必要的。
(2)我国也提出了建设环境友好的小水电示范电站,印度的经验和做法值得借鉴和学习。建议进一步收集印度环保型示范电站建设的资料[6]。为了更好地建设环境友好的农村水电工程,发达国家在处理小水电站与环境的整合方面的经验和做法,也提供了可借鉴的发展经验和丰富的技术信息[7~9]。另外,从“十一五”开始,国家将进一步加快水电、风电、核电、生物质能发电及其他清洁可再生能源的开发利用,多种电源优化配置,电源结构将更趋科学合理。在小水电供电区,以小水电为基础,从小水电单一发电发展到多种能源(包括小水电、太阳能、风能、生物质能等)的联合开发,多能互补,多能电源优化技术,多能发电并网与储能技术,多能互补联合运行对电网的影响等,也是我国今后小水电可持续发展的另一种形式,是新能源及可再生能源技术发展国际新趋势和热点研究领域,我国宜加大生产性科研力量,使之二三十年后能商业化规模开发利用。
(3)由于特殊的地理环境,印度开发了大量低水头的基于灌溉系统的小水电站,在这方面开发和运行经验丰富;而随着我国大量站址优越的小水电站开发资源越来越小,今后小水电开发的重点必然会转向大量尚未利用的低水头的小水电资源。特别是我国东部地区,除了技改项目外,新开发的小水电站基本上都是低水头、超低水头电站。我们应该重点关注和研究印度的经验和技术。
 楼主| 发表于 2009-10-23 17:27:31 | 显示全部楼层
有关农村小水电的关键设备。

介绍的小型。微型水电设备。都是国产的。我国已经是水轮机的生产大国。比印度既先进。科技含量又高。价格低廉,也是向第三世界出口的创汇大户之一。

冲击式水轮机。

                冲击式水轮机
简介  冲击式机组的优点是适用于高水头、小流量且流量变化较大的径流式电站,具有电站投资小,机组结构紧凑的特点,冲击式机组最大的优点是效率变化平缓,运行范围宽广,即使在15-20%负荷运行时效率下降也不大。   
  我公司可设计制造水头100-800m、转轮直径0.6-2.0m以内的冲击式机组,布置型式为卧式和立式两种,喷嘴数目为单喷嘴、双喷嘴、四喷嘴三种方式。2003年我公司已生产的四川省石棉县湾坝和龙源两电站均为卧轴冲击式机组,现已运行近一年,其出力、温升、振动、噪音指标均达到了国家标准优等品的水平;2005年我公司为四川省宝兴县明礼水电站生产的CJA237-L-145/2×14.2型立轴双喷嘴6000kW机组,机组运行平稳,以及四川省阿坝州热水塘水电站CJA237-L-145/2×14.2型6000kW机组,已运行发电;2005年8月公司承接了四川省甘孜州康定县苗圃电站CJA237-L-155/4×14.5型15000kW四喷嘴冲击式水轮发电机组,目前正在制造、安装、调试过程中,该机型是我公司承接最大的冲击式机组;2006年7月和9月承接了云南省保山市勐来河二级水电站CJA237-L-140/4×11.3型2×15000kW和四川省甘孜州康定县金汤水电站 CJA237-L-140/4×12.8型2×9000kW 4台4喷嘴水轮机,目前正在设计制造过程中。
型号CJ



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混流式水轮机、水轮发电机组
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混流式水轮机、水轮发电机组









简介
  混流式机组是开发中高水头水力资源的优良机型,它的优点是适用于水头和流量变幅均较大的电站,具有结构紧凑、操作维护方便、效率高等特点,布置型式分为卧式和立式两种。
  我公司可设计、制造水头20-300m,转轮直径0.6-3.5m,单机容量320-50000kW的混流式机组。我公司2005年3月出厂生产的出口挪威HLF269c-WJ-55型800kW机组,机组经安装调试后,一次启动成功且运行良好;2004年10月承接的四川省九龙县杉树坪电站HLA542-LJ-130型7000kW机组和四川省石棉县正源水电站HLJF2503-LJ-135型11000kW机组,两电站已运行发电;在成功制造上万kW混流式机组基础上,我公司于2005年6月承接了重庆彭水三江口水电站HLA722c-LJ-192型10000kW机组,设计水头为49.5 m;2005年8月承接四川雅安东风电站HLA722c-LJ-192型21000kW机组,设计水头为83m,其中东风电站是我公司目前承接的单机容量最大的混流式电站机组,2006年5月和8月分别承接了云南省盈江县槟榔江勐乃水电站HLA551c-LJ-295型2×15000kW和四川省达州市万源市白杨溪水电站HLA551c-LJ-311型2×17600kW,目前正在设计制造过程中,白杨溪水电站是我公司目前转轮直径最大的混流式机组;充分说明我公司具有生产大中型机组的技术和生产能力。



轴流式水轮机及水电站成套设备
轴流式水轮机及水电站成套设备







简介
  轴流式机组适用于开发低水头、大流量水力资源的电站,结构型式可分为定桨式和转桨式两种,其优点是适应水头变化大,但定桨式负荷变化范围70-100%,转桨式负荷变化范围30-100%。
  我公司可生产水头3-25m,转轮直径1.0-2.5m、单机容量320-10000kW的定桨和转桨式机组,我公司现已承接四川省邻水县小南海水电站ZDJP502-LH-170型2×1600kW机组、贵州省赤水市石堡水电站ZDJP502-LH-140型2×1600kW机组,目前都正在设计和制造过程中。
  

反击式水轮机转轮标称直径






贯流式水轮机






发表于 2009-10-23 17:27:58 | 显示全部楼层
呵呵,沙发
发表于 2009-10-24 08:57:57 | 显示全部楼层
国内都流行上大机组,小水电估计短期内难大规模开展 2# laoztou
 楼主| 发表于 2009-10-24 09:56:58 | 显示全部楼层
国内都流行上大机组,小水电估计短期内难大规模开展 2# laoztou
都市游侠 发表于 2009-10-24 08:57


但是这对于偏僻山区。多山交通不便地带。还是非常好用的。往往那里的流溪重多。水流急。也是让它发挥作用的地方。而且投资少。工程简单。
发表于 2009-10-24 19:01:42 | 显示全部楼层
主要看国家支不支持,国家支持的话发展就快了。 5# laoztou
发表于 2010-1-14 21:52:52 | 显示全部楼层
但是这对于偏僻山区。多山交通不便地带。还是非常好用的。往往那里的流溪重多。水流急。也是让它发挥作用的地方。而且投资少。工程简单。
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