小水电相关项目的规划设计研究

2022-09-12

近年来, 随着我国社会经济的迅速发展, 我国的能源紧缺问题进一步凸显, 作为一种清洁可再生的能源, 小水电的开发受到人们的重视。小水电项目不仅对促进社会经济发展具有重要的意义, 而且对于环境保护也会产生一定的影响。发展小水电项目利国利民。本文将分析我国小水电项目的现状, 并在此基础上探讨有关小水电规划、设计和建设的相关问题, 以加深人们对小水电的理解。

1 我国小水电开发现状

近年来, 随着我国对小水电开发项目的重视, 我国的小水电开发建设已经初具规模。据统计:我国的小水电在建规模连续10年超过500万k W, 投产规模连续1 0年超过1 0 0万k W, 近两年每年投产都超过150万k W。到2009年, 我国已建成小水电站5万多座, 年发电量可达720多亿k W·h。以下图表是我国小水电装机容量占我国水电装机总容量和世界小水电装机容量的比重 (表1、表2) 。

通过上面的图表可以看出, 我国的小水电项目在我国的水电项目和世界的小水电项目中有相当大的比重, 这充分说明了小水电项目建设在水电发展中的重要地位。虽然我国的小水电项目在世界占有较大比重, 但是, 不少小水电项目在规划、设计和建设中存在着一定的问题, 影响了小水电项目的进一步发展, 同时也不利于小水电发挥其最大的作用, 小水电的开发建设是一项技术性要求很强的工作, 科学合理地规划、设计和建设小水电, 对于确保电力资源供应极为重要。

2 我国小水电的规划、设计和建设

2.1 我国小水电的规划思想

小水电的开发规划, 是水电发展的重要内容, 也是小水电开发建设的重要基础, 搞好小水电的开发规划, 有利于合理的建设小水电项目, 从而促进经济的发展。小水电的规划, 要坚持服务于地方经济建设为目的, 坚持以负荷为基础, 在规划过程中要注意和谐发展, 将小水电的开发规划与地方产业结构调整、生态建设、水利建设和小城镇建设结合起来, 促进协调发展。河流规划是水利水电建设的基础, 也是小水电规划的重要组成部分, 流域规划是小水电规划的前提, 是进行工程设计的依据。小水电规划必须服从于河流流域规划。

要进行小水电规划, 电站选点和装机容量选择使其关键, 小水电的规划必须与用电负荷相适应。小水电的选点要根据小水电供电范围内的用电特点进行计算, 争取以最小的投资服务最大的范围。小水电规划中要对河流流域进行梯级开发, 同时要进行梯级开发预算, 计算选取点不同的社会经济效益, 同时对河流流域内的地形、地质、水文、气象条件和地方经济等资料进行综合分析, 满足规划阶段的设计要求, 要运用合适的计算方法与对应的资料进行深度规划, 以保证选定方案与实际情况不致有较大的出入, 按梯级最大综合利用效益确定小水电站的特征值。电站装机可根据其蕴藏量、调节性能和在电力系统中的地位, 按利用小时数和经济效益的比较初步选定。

水电建设规划的实施, 要结合当地经济的发展, 选择条件优越、地质较好的站点优先开发, 在开发中做到量力而行, 电站枢纽的总体规划布置要协调、紧凑, 以保证小水电能安全运行、管理的方便。

在径流式小水电站规划设计时, 往往需要快速估算其装机容量和发电量来进行方案比效。本人在工作中总结出了一套快速估算其装机容量和发电量的方法, 现拿出来与大家分享。具体估算方法如下:

先算出规划 (拟建) 电站的集雨面积S (平方公里) , 水头H (米) , 而后按下式计算:

装机容量=A*B*S*H/2 (kw)

发电量=0.2A*B*S*H (万kwh)

式中:A是来水量系数, B是水量利用系数。

A的取值为:为每平方公里的来水量Q万m3除以100。例如每平方公里的来水量为100万m3时, 则A=Q/100=100/100=1。

B的取值为:当电站把全年的来水都用完时为1, 当电站只用全年来水量的90%时为0.9。以此类推。

对于低水头电站在应用此方法时, 应注意水头H一定要计算准确, 否则会产生较大误差。

2.2 我国小水电的开发设计

小水电站的设计, 应根据河流的规划成果、当地的地质、地形、水文、气象等因数综合考虑确定。小水电站的设计是个复杂的工程, 在这里只谈一谈:拦河坝、引水渠、压力管道及机电设备的选择的一般方法。

拦河坝是小水电站的挡水建筑用以抬高水位。小水电站的拦河坝都不高, 根据当地的地质、地形、水文、气象、当地建材、施工条件及技术条件等因数综合考虑确定坝的类型。从安全、经济、便于维护管理来看, 一般采用重力坝或闸坝、橡胶坝等坝型。

引水渠是小水电站的引水建筑用以输送水量。电站的水头、容量不同, 引用流量也就不同, 根据不同的流量及地质、地形, 确定引水渠的断面。在地势平坦、地质条件差时以修建明渠为首选;在地势险竣、地质条件较好时以修建隧洞为首选。

压力管道是小水电站的引水建筑用以集聚水头。根据电站的水头、引用流量, 确定管径。从安全、经济、便于维护管理来看, 以钢管为首选 (管径大、水头高时, 砼管漏水后很难处理) 。

机电设备是水电站的核心。电站的效率与机电设备直接相关。根据电站的水头、流量, 选择高效的水机;根据水机的最优工况配用电机。单机容量在800kW及以下电机的出线电压的选择也会对电站的投资产生很大的影响。主要是因为单机容量在800k W及以下电机的出线电压有高压出线与低压出线之分;高压的电气设备的技术要求高, 造价也高, 且辅助设备也多, 占地面积大。低压的电气设备的技术要求低, 造价也低, 且辅助设备少, 占地面积小。下面举个例来说明一下:如某电站的装机容量为1260k W, 安装两台机组, 配用两台6极630k W的发电机, 选用不同的电压等级出线时, 机电设备的造价见表3。

从表3和表4中我们可以看出, 在小水电项目中用低压机组可以节省很大一部分投资, 以提高资金的利用效率, 减少投资回报年限。

每一个小水电项目的开发, 都必须经过各方的充分论证, 形成多种方案, 通过设计人员对小水电项目进行技术和经济方面的综合比较, 最终选出最优的方案, 以最小的投资, 获得最大的收益。

2.3 我国小水电建设中应注意的问题

小水电项目对于社会经济的发展和区域环境保护都会产生积极的影响, 通过小水电项目的规划和设计, 我们可以看出小水电项目还有投资小、见效快、合理与综合运用的特点, 但是在小水电的建设过程中, 还应该注意一些相关的问题。

小水电建设中首先要确定合适的水轮机机型及电站装机台数。利用水力发电, 水轮机是关键。根据不同的水力参数, 选择合适的水轮机关系到小水电的成功与否。从前文小水电的设计中我们也已经得出了结论, 相对于小型水电项目的建设, 低压机组对小水电项目来说是一个很好的选择。

我国小型梯级水电站的建设中往往忽视电站检修用旁通渠的修建, 当上及水电站检修时, 上游来水就无法进入下级水电站, 下级电站就不得不停机, 这就难免会造成损失。其实这个问题技术上很好解决, 只要建设中规划设计好旁通渠即可。这样就可以充分利用水能, 发挥小水电所在流域的整体梯级开发利益。

除了选择合适的水轮机型和装机容量外, 小水电还要选择合适类型的压力水管。压力水管选择, 不仅要满足承受水压的需要, 还必须考虑电站所在地的自然条件, 选择合适的类型。在高水头电站建设过程中, 若有条件, 还应该尽量扩大径流式电站前池容量, 增加调蓄性能。

小水电的建设与大型水电项目建设在原理上是相同的, 技术上也是大同小异, 只是小水电的投资较小, 见效快, 能充分地利用分散在各条支流中的水力资源。所以要综合考虑, 统筹安排, 只有这样才能真正的规划设计和建设好小水电项目, 发挥小水电的作用, 从而以小水电的发展带动其所在区域的整体发展。

3 结语

随着人们生活水平的不断提高, 对资源的依赖性越来越强。所以人们开始重视水电资源的开发利用, 作为水电开发中的重要组成部分, 小水电项目的开发规划尤为重要, 为了更快更好更加充分地利用小水电资源, 就必须对现在小水电的开发规划、设计和建设中的问题进行了分析, 为小水电站的科学规划、设计和施工提供相应的借俭, 有利于推动小水电项目协调稳定的前进, 从而缓解我国的能源紧缺状况, 促进我国社会经济的全面发展和进步。水电是一种可再生的, 环保无污染的绿色能源具有极大的发展潜力, 随着我国经济的发展, 我国的能源缺口会越来越大, 而伴随着传统能源和常规能源的日益减少, 小水电将会产生越来越重要的作用。

摘要：电力资源是工农业发展的重要依赖, 近年来, 伴随着经济的迅速发展, 受电力紧缺影响, 我国开始重视环保能源开发和小水电开发建设, 从而引发了掀起开发建设小水电的热潮。但是, 小水电的开发建设是一项技术性要求很强的工作, 科学合理地规划、设计和建设小水电, 对于确保电力资源供应极为重要, 本文将在分析我国小水电现状的基础上, 探讨小水电规划、设计和建设过程中的一些问题。

关键词：小水电,规划,设计,建设