摘要：当前小水电技术发展趋势逐年呈上升态势，并且小水电技术的广泛应用不仅为国民提供必要的用电保障，同时还有利于生态环保。结合我国国情出发，分析了目前小水电建设发展状况与工作原理，并提出了促进小水电发展的相关建议。
关键词：小水电；水轮机；水电技术
作者简介：李元元（1974-），男，甘肃陇南人，刘家峡水电厂，工程师。（甘肃 永靖 731600）
中图分类号：TM622 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）01-0133-02
随着近些年全球能源相关产业领域技术的高速发展，我国水电产业技术也同样迅猛发展，在很大程度缓解了我国不少地方区域供电、用电不足的现状。目前来看，全球水电技术的快速发展，不仅为全球提供了占全球发电产量的五分之一的电力能源，同时又为国家经济的快速增长提供了必要支持，为此世界各国都极为重视电力技术的发展。
一、小水电发展建设现状
在我国电力尚处于短缺状态的地方偏远地区，小型水电技术开发被相关业内人士评定为对促进经济环保最为有利的能源技术之一。不论是促进我国电力事业发展，还是利于生态环保经济建设等方面考虑而言，小水电技术都是促进电力发展的主要技术。同样小水电系统所用的工作系统寿命期限通常能够维持50a以上。也就是说，小水电技术发展所具备的特点通常规模较小、周期短、成效明显、技术又相对成熟、经济效益与社会效益也非常显著，如果在贫困山区推行这种技术，势必会促进山区经济的提高，实现脱贫致富。另外，由于我国的贫困区域多数集中在中西部地带，且矿物质、水能源都相对充足，保守估计水电开发量可达上亿千瓦，占据全国开发总量比重的80%以上；在我国扶贫资助的592个重点开发县中，其中就有着298个县的水能资源非常充足、丰富。所以近些年来国家极力推崇小水电技术开发，并在中央出台了1号文件把小水电归结为农村中小型基础设施建设重点领域。温家宝总理多次指出：农村小水电关系到农业增收，农民致富，关系到我国环境友好型、资源节约型社会建设，关系到和谐社会的发展，关系到当今社会所面临的资源、环境和人口等问题。
按照当前国家城乡统筹与社会主义新农村建设发展要求，“十一五”水电新农村电气化建设以中西部地区为重点，将新增水电装机4.77GW、新增变电站容量9.139GVA、新建和改造线路73000 km，进一步完善农村配电网络，提高供电可靠性和供电质量。“十一五”期间全国400个水电新农村气化县将解决88万无电人口和485万缺电人口的用电问题，实现人均年用电量达到800kWh、户均年生活用电量达到600kWh的目标。
国家新时期的水电新农电气化规划要求大力建设推行小水电技术。预计在2020年我国将能够建成至少有着满足电气化规划标准的水电电气化县，完成水电装机15.80GW、新增变电站容量可达32GCA以上、线路改造与重建线路262000km，进而实现人均用电量1200kWh的预计目标。同时国家规划还进一步强调农村水能源的开发方向主要以秩序开发、加快开发进程为主，对于水资源开发总量较高的区域，重点以优化资源配置为主；开发程度较低的区域以提高经济、秩序开发为主。因此，从当前形势来看，小水电技术的开发及相关建设工作的全面推行，不仅优化了国家偏远地区的农村基础设置，同时也在很大程度上强化了生态环境建设，从而为新时期新农村建设提供了必要的物质保障及经济保障。
二、小水电技术原理与其优势
1.主要原理
（1）水轮机。小水电技术主要以水轮机的能量转化实现，通过水轮机实现水能转化为机械能这一过程；水轮机的正常工作运转，能够带动发电机或其他系统设施、设备等实现能量转化。由此可以看出，水轮机是小水电技术赖以依靠的重要设备、设施之一。常规而言，性能强大的水轮机水利工作效率可以达到80%～90%之间，甚至有的工作效率能达到90%以上。当前，水轮机的型号、规模越小，其性能也就越不明显，工作效率也就越低，但是水轮机的工作效率必然也会有着一定作业要求，如微型水轮机工作效率同样也能稳定维持在60%～70%之间；水轮机正常的业运行，能够将水的位能转化为其在作业时转动的机械能，实现了机械能体现形式的水力原动机。值得指出的是，并不是同一地方、区域都适用同一型号、规模的水轮机，水轮机的选定主要取决于建站地址的条件及周围环境特性，当然这是决定其选择型号的外部因素，对于型号选择的内部因素主要是根据其自身的作业设定转速，其他因素相对来说也同样重要，如水轮机在水量减少的情况下是否能够充足发电。但最根本的直接因素还是建站选址特性与水轮机内部转速。
（2）水轮机分类。结合水轮机的工作特性及原理，当前水轮机种类主要划分为冲击式与反击式。反击式水轮机主要指被水介质完全淹没状态下的水轮机，其转轮叶片是扭曲的，从而当水量经过水轮机时通过物理学力的作用实现不同强度的压力，简单说，其和飞行器的机翼飞行原理一样，只不过介质不同，都是通过压力形成的升力实现转子旋转过程。反之，冲击式水轮机设备的转轮是置身于空气介质中，主要靠喷嘴的水流势能驱动其工作。其原理体现的重点部分在于水介质作用到转轮前与转轮后的阶段，即这段时间内的水流作用是处于大气压之下实现的。
2.小水电主要建设优势
整体来说，我国水能资源相当充裕，同时分布较广，遍及全国诸多地方区域，即遍布我国30个省，而集中发展小水电的地带却多数聚集在我国西部地区，其中我国西南地区的小水电资源所占据比重就高达50%以上。为此，国家结合西南地貌及经济发展特点全面实行了小水电电气化发展规划，旨在强调农村、县镇的小水电电气化建设，这不仅因为小水电电气化建设工作能够满足地方经济发展需求、用电需求，同时也是由于国家为了全面促进可再生水能源的发展，进而大力推行相关政策、扶持地方经济全面协调发展。另外，小水电工程所需的实际规模较小，有别于大型水电工程的结构复杂、繁复，同时小水电运作寿命周期可达50a，也同样不具备水流要求的绝对严格，有别于大型水利工程的开发与检核，这样对于国家在偏远山区发展水利工程而言，更具吸引力。
三、促进国家小水电发展的实施对策
1.提高水轮发电机组的运行效率
当前来看，我国已经出台了50mW以下的水轮机行业标准。因此，不管是对水轮机行业来说还是小型电站而言都应当高度重视水轮机的实际质量，积极研发相关技术，尤其是对于低水头电站来说，就应当全面推广灯泡贯流式机组及相关技术。也就是说，利用当前新型技术设备逐步替换以往常规机型设备，如灯泡贯流式机组的出现就替换了以往机组常用的轴流式机组，从而改进原先水轮发电机组尺寸、型号较小，作业效率并不高的特性；而当前的贯流式机组却具备型号、规模、尺寸较小，但是其有着作业效率高以及质量较轻的特性。另外，对于机组制造企业应当确保产品质量，确保机组流水线生产环节中的质量控制能够达到相应要求、标准，能够整体运输与吊装，从而实现保障机组质量的同时又确保了机组安装周期能够缩短；对于卧式机组应全面推行两点结构的新技术，这主要是由于其能够降低机组的维护周期的同时却又能保障机组产品的使用年限，提高作业运行效率。除此之外，像调速器系统与励磁装置等其他形式的辅助设施、器件等，也要保证其技术含量与能够达到生产质量标准，以此才能保障小水电站机组的正常运作效率。
2.极力发展可分散与可集中发供电兼容的农村分布式电力系统
传统意义上的电力系统供发电方式都是以电站作为运作实施基础，凭借高压输电线路实现电力运输这一过程，从而才能将高压电运输到农村、县镇的低压配电系统中完成供电。也就是说，这一过程涵盖了集中发电、用电供需，以及限制电网连接小型机组设备数量等方法实现的供电过程，才能满足每个用户的用电需求。但是不可否的是，当前随着经济发展、生态环境已经逐步遭受破坏，如果对于能源用电开发建设这一块一直采取传统开发，势必也同样会制约我国工业化经济发展。但是小水电技术的研究与开发却为“分布式”系统提供了科学参考依据，即这种依据的具体表现形式是以发散式发电的小水电为实施基础的前提下而构建的。通过对我国农村、县镇实行分布式发电，不仅缓解了国内偏远山区用电紧张这一状况，同时通过分散式发电方式的推行，在很大程度上也稳定了农村、县镇电力市场，减轻了中国式地方小水电自给、自供的用电现状压力，从而促进了地方经济发展。
四、结语
总之，随着我国偏远山区、农村、县镇等地方区域的小水电技术的逐步成熟，以及水电能源建设与开发工作的全面推行，势必会促进地方电站的技术水平提高与地方经济的稳步提升。另外，小水电技术主要针对于偏远山区的小型水利电站而言，与国家大型水利电站不能相提并论，小水电规模较小、实际建设工程技术含量渴求方面也相对较低，同时对促进生态经济建设发展、维护生态环境也有着极其有利一面，为此才能便于国家在山区及偏远地区普及建设开来，满足国家电力建设要求、地方供电需求。因此，国家在小水电技术及发展现状应当高度重视起来，要促进其发展，从而才能在提高我国经济发展的同时，不断促进绿色经济发展，实现绿色生态经济与工业化经济和谐发展。
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（责任编辑：刘丽娜）