芻議農(nóng)村微型水力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)展及發(fā)展趨勢

摘 要：水利發(fā)電是一種可再生能源，而微型發(fā)電是一種經(jīng)濟(jì)性能較好，使用方便，對自然生態(tài)改變較小的一種再生能源。但是由于資金研發(fā)資金甚微，其利用率長期處于較低水平。文章就農(nóng)村微型水利發(fā)電技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行分析，以期找出其發(fā)展趨勢，從而促進(jìn)我國農(nóng)村微型水利發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：微型水利發(fā)電；發(fā)電技術(shù)；發(fā)展趨勢

微型水利發(fā)電可以簡稱為微水電，它是一種利用電力負(fù)荷的微型水能資源進(jìn)行的電力系統(tǒng)的發(fā)電。微水電可以在不需要變電的情況下獨(dú)立運(yùn)行，微型水電可以與地方農(nóng)網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，一般而言，微水電的覆蓋面積為單機(jī)容量500kW以下的水力發(fā)電系統(tǒng)，村用型（3～30kW）和鄉(xiāng)用型（30～500kW）。

微型水電可以利用天然的微小水能進(jìn)行發(fā)電，不消耗水量也沒有造成生態(tài)環(huán)境的污染和破壞，因而來說，微型水電的提倡符合我國生態(tài)環(huán)境社會(huì)的建設(shè)也符和國家開展清潔能源戰(zhàn)略性的要求。

1 微水能資源的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 水能資源分布廣

微水能資源在我國的分布范圍比較廣，一般來說，只要能夠滿足發(fā)電機(jī)組的流量及水量要求即可。我國不僅微水能資源蘊(yùn)藏量比較豐富，其資源的分布及電力需求也在很大程度上吻合。僅0.1～100kW的微水電就能夠蘊(yùn)藏8000萬千瓦，可以說微水電開發(fā)潛力非常巨大。截至2014年，我國農(nóng)村的微型水電站共有48564座，其裝機(jī)容量約為6754萬千瓦，約占全國總裝機(jī)容量的38%，我國農(nóng)村水電發(fā)電量高達(dá)2556億千瓦時(shí)，占全國水電總發(fā)電量的42%。

1.2 微水能資源利用潛力大

水能是世界上規(guī)模較大的一種可再生能源，雖然我國的水能蘊(yùn)藏量世界第一，但是其開發(fā)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與其他國家，針對這一問題，國家針對應(yīng)該加大扶持力度及激勵(lì)措施來促進(jìn)可再生能源發(fā)展。中國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)村水能資源是解決“三農(nóng)問題”的重要一個(gè)環(huán)節(jié)，并且對農(nóng)村地區(qū)而言，微小水電供電的比重對農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展有很大影響。

此外對于我國邊遠(yuǎn)地區(qū)來說，我國的電網(wǎng)及農(nóng)網(wǎng)已經(jīng)覆蓋到了邊緣地區(qū)，但是由于邊遠(yuǎn)地區(qū)處于電網(wǎng)末梢，超出了經(jīng)濟(jì)輸電距離，造成輸電成本過高，從而電價(jià)過高。因而，該部分地區(qū)僅是將電用于生活照明，很少使用大功率，小型工業(yè)企業(yè)的用電也限制了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 微型水電的技術(shù)發(fā)展

2.1 微型水電的綜合效益分析指標(biāo)體系

微型水電與大中型的水電項(xiàng)目不同，缺乏相應(yīng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，并且企業(yè)、政府及用戶的重點(diǎn)關(guān)注度不同，因而評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不同。因而微型的發(fā)電技術(shù)根據(jù)實(shí)際的情況建立了目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層及指標(biāo)因子層構(gòu)成了微型水電項(xiàng)目的可行性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。這一評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)不僅反映了為水電開發(fā)利用的特點(diǎn)，還體現(xiàn)出來微型水電對社會(huì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的作用。政府和投資者所關(guān)注的指標(biāo)不同，因?yàn)樾枰獜亩鄠€(gè)角度對體型進(jìn)行評價(jià)，這一體系不僅指出了體系的合理性及完整性還能夠正確的反映出微型水電工程技術(shù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的發(fā)展。從而為微型水能資源的開發(fā)和利用提供了相應(yīng)決策的支撐。

2.2 微型水電的規(guī)劃設(shè)計(jì)及信息管理系統(tǒng)

微型水電軟件的設(shè)計(jì)采用的是標(biāo)準(zhǔn)化、人性化的設(shè)計(jì)，將微型水電規(guī)劃設(shè)計(jì)中的專業(yè)技術(shù)較強(qiáng)的項(xiàng)目進(jìn)行可行性的評價(jià)。復(fù)雜軟件程序的安裝，更能夠體現(xiàn)出人性化的操作，用戶只需簡單的依據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)的選擇及應(yīng)用，便能夠有效的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及維護(hù)。這一管理系統(tǒng)的運(yùn)用在極大的程度上給微型水電開發(fā)的利用及運(yùn)行管理帶來的極大的方便，并且對微型水電規(guī)劃及信息管理決策進(jìn)行支撐。

2.3 微型水電中科研成果的轉(zhuǎn)化

高職院校產(chǎn)學(xué)研一體的科研與企業(yè)的結(jié)合，在一定的程度上促進(jìn)了科研成果的轉(zhuǎn)換與發(fā)展，并且縮短了技術(shù)轉(zhuǎn)移及推廣的周期，當(dāng)今，用戶組裝式的微型水利發(fā)電系統(tǒng)及微型水輪發(fā)電機(jī)組合及控制器一體機(jī)已經(jīng)在合作單位上進(jìn)行加工生產(chǎn)。該科研成果已經(jīng)開始在國內(nèi)推廣使用，并且該微型水電工程一體機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)銷國外市場。

3 農(nóng)村微型水力發(fā)電的發(fā)展方向

3.1 利用再生資源互補(bǔ)性提高供電水平

綜合利用可再生資源是有效提高供電可能性的途徑之一，如風(fēng)水互補(bǔ)是國外的水利發(fā)電中受到青睞的。對于國內(nèi)而言，可再生能源的互補(bǔ)發(fā)展是可行的，國內(nèi)的風(fēng)能、水能、太陽能有著天然的互補(bǔ)性，春秋季節(jié)降雨量少為枯水期，但是春秋季節(jié)的風(fēng)力和日照力都比較強(qiáng)，而夏季雖然風(fēng)力弱，但是水量多，太陽能比較豐富。冬季的枯水期，日照較弱，但風(fēng)力較強(qiáng)。對季節(jié)而言，我國大部分地區(qū)可利用再生資源，這些資源的互補(bǔ)能有效的滿足農(nóng)村用能的需要。

3.2 利用抽水蓄能實(shí)現(xiàn)可再生資源的互補(bǔ)

電的不可儲(chǔ)存性就要求發(fā)電——輸電——用電該環(huán)節(jié)在同一時(shí)間完成。對于多余電的儲(chǔ)存一直以來是制約發(fā)電業(yè)發(fā)展的難題之一。一般而言，抽水蓄是利用水能量轉(zhuǎn)化率高的特性，即是在電力處于負(fù)荷低谷時(shí)也可以利用火電及核電的剩余能量將水提高到高處，從而采用蓄能的形式進(jìn)行儲(chǔ)存，在用電高峰時(shí)，可從電力放水放電，從而來解決能源供需時(shí)間不足的情況。對農(nóng)村的微型水利發(fā)電而言，可再生能源的蓄能抽水是實(shí)現(xiàn)可再生能源互補(bǔ)的有效工程措施。對農(nóng)村地區(qū)而言，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電與工業(yè)相比，比重較小，但是農(nóng)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)相比起季節(jié)性較為明顯，尤其在灌溉和收獲季節(jié)用電的需求量大，因而可再生資源的互補(bǔ)能夠提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性及可靠性。

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作者簡介：李杭斌（1968，6-），男，浙江黃巖人，大專，助理工程師，主要研究方向：水力發(fā)電方面。