我國小水電技術(shù)水平與國際差異

中國小水電發(fā)展雖然在數(shù)量和裝機(jī)容量方面為世界第一，且遙遙領(lǐng)先。但在技術(shù)方面卻并不是最先進(jìn)的，與發(fā)達(dá)國家仍有相當(dāng)差距，特別是在小水電科研、設(shè)計、機(jī)電設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)等方面，還有不少薄弱環(huán)節(jié)。其中，有的是研發(fā)能力差，有的則是國情和思路不同，以致不能與國際全面接軌，直接影響了我國小水電設(shè)備的出口和國際合作。
   
1 科研和設(shè)計
   
西方發(fā)達(dá)國家近年來為減少溫室氣體排放壓力，對小水電及其他可再生能源的開發(fā)作了大量研究。歐洲各國近年發(fā)表的多個重要文件，對如何加強(qiáng)科技研究以克服當(dāng)前小水電建設(shè)的困境，加速其發(fā)展，提出了科學(xué)的指導(dǎo)思想。例如，歐洲小水電協(xié)會(ES—HA)2004年提出了《歐盟小水電發(fā)展戰(zhàn)略研究》及《歐洲小水電研究開發(fā)戰(zhàn)略文件》，都對技術(shù)路線和戰(zhàn)略作了規(guī)定。
   
縱觀發(fā)達(dá)國家的技術(shù)戰(zhàn)略，他們認(rèn)為小水電科技發(fā)展首先要為提高電能質(zhì)量與可靠性、降低電能成本，增加小水電在電力市場中的競爭能力服務(wù)。與此同時，還要十分重視大壩與電站的安全，重視解決日益增長的環(huán)境和生態(tài)問題對小水電發(fā)展的制約。
   
實(shí)際上，發(fā)達(dá)國家也普遍存在小水電上網(wǎng)電價低于小水電發(fā)電成本的問題，歐盟統(tǒng)計了10多個國家，有9個國家就是這樣。這個問題在20多年前已存在。國際社會在青睞小水電這個綠色可再生能源的同時，也注意并強(qiáng)調(diào)了降低小水電造價的問題。1981年8月聯(lián)合國新能源與可再生能源大會總結(jié)的附件之三，水電專家組報告就強(qiáng)調(diào)“有必要研究降低小水電造價，提高可靠性以及選擇改進(jìn)小水電聯(lián)人大系統(tǒng)的途徑。”20多年來，中國和多數(shù)國家都在為解決這個小水電的本質(zhì)問題做出不懈的努力。但中國更多注意了體制、電價機(jī)制等外部條件的改善，對改善小水電自身競爭力方面，尤其是依靠技術(shù)進(jìn)步方面，無論是指導(dǎo)思想或具體技術(shù)措施方面，都還有相當(dāng)差距。
   
為了降低小水電造價，發(fā)達(dá)國家在設(shè)計上就強(qiáng)調(diào)了簡單、經(jīng)濟(jì)、適用的原則。例如，小水電站的機(jī)組臺數(shù)，一般盡量要少，多數(shù)為2臺甚至1臺，很少有3～4臺多機(jī)組的電站，這就顯然將造價降低很多。當(dāng)然，采取少機(jī)組的電站，在技術(shù)上必須做到：(1)機(jī)組質(zhì)量優(yōu)良，故障極少，停機(jī)維修少，大修周期長；(2)機(jī)組運(yùn)行范圍大，可在50％或更低負(fù)荷下運(yùn)行，效率及穩(wěn)定性無影響，才便于負(fù)荷分配的靈活性。尤其是混流式機(jī)組，做到這點(diǎn)不容易。我國制造的混流式機(jī)組一般只能在50％以上的負(fù)荷運(yùn)行。解決這些問題均需制造廠密切配合。在發(fā)達(dá)國家，小于1萬kW的小水電站，常采用1～2臺機(jī)組，廠房很小，自動化程度高，無人值班，關(guān)門運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)可靠。我國設(shè)計與運(yùn)行單位對上述2點(diǎn)要求覺得麻煩，寧愿選擇多機(jī)組，傳統(tǒng)技術(shù)，心安理得。20多年來，國外同行來華參觀、考察中反復(fù)提出這個問題，表示對我國做法不理解，但長期以來，得不到解決。
   
再如，在廠房設(shè)計方面，發(fā)達(dá)國家的小水電站(25MW以下)大多是無人值班或少人值守，副廠房一般很小，甚至沒有。主廠房外表也簡單、樸素，有的像個倉庫，但廠房內(nèi)非常整潔，外觀強(qiáng)調(diào)與環(huán)境協(xié)調(diào)。而我國近年來雖然已有一些小電站適當(dāng)簡化了設(shè)計，但仍有不少地方套用大、中電站的規(guī)定，把它“小型化”而已，追求“美觀”，不切實(shí)際，摘自動化后，副廠房不僅沒有簡化，反而越來越豪華，浪費(fèi)較大。
   
在輔機(jī)設(shè)備方面，為了強(qiáng)調(diào)可靠性，我國基本上采用主、備兩套配置，如空壓機(jī)、油泵、濾水器等。但實(shí)際運(yùn)行中，備用裝置投入使用的機(jī)會非常小。而國外相當(dāng)多小水電站，輔機(jī)設(shè)備非常簡化，如油壓裝置，一臺機(jī)的調(diào)速器、進(jìn)水閥、制動系統(tǒng)共用一套，有的電站甚至兩臺機(jī)共用一套。實(shí)際上，對小水電來說，即便發(fā)生故障，停機(jī)檢修也不需要很長時間，電站損失不大，更不會對電力系統(tǒng)有任何影響。例如，浙江有兩座小水電站，裝機(jī)容量分別為3×1600kW和4×1500kW，采用引進(jìn)加拿大控制設(shè)備，同期裝置只有自動沒有手動，而且也不符合設(shè)計規(guī)范。當(dāng)時的電站讓人很不放心，但作為引進(jìn)試點(diǎn)，勉強(qiáng)采用。電站運(yùn)行5年多，還沒發(fā)生過因同期問題造成不能發(fā)電的情況。
   
設(shè)計上因循守舊，對依靠技術(shù)進(jìn)步，不斷改進(jìn)、更新技術(shù)水平不夠積極，是我國和發(fā)達(dá)國家的主要差距。
   
發(fā)達(dá)國家十分重視小水電環(huán)境保護(hù)，提出了建立與生態(tài)環(huán)境友好的小水電工程體系的開發(fā)原則。在科研方面要求小水電科研必須廣泛涵蓋生態(tài)工程，并與環(huán)境結(jié)合，如研究采用筑壩新材料、氣墊式調(diào)壓室技術(shù)、搭建簡易快速廠房等，保護(hù)電站周圍植被；采用生物可降解油代替潤滑油，防止?jié)B漏、污染下游水質(zhì)；設(shè)計魚類友好的生態(tài)型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，避免通過轉(zhuǎn)輪的魚類被絞死、絞傷等。在工程設(shè)計方面，合理考慮生態(tài)流量，減少截流及河流取水的環(huán)境影響。我國已開始重視小水電環(huán)保問題，2006年6月國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)發(fā)[2006] 93號文件發(fā)出了“關(guān)于有序開發(fā)小水電切實(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境的通知”，水利部水電[2006] 274號文印發(fā)《農(nóng)村水電建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》的通知。但是，在小水電環(huán)境保護(hù)科研和設(shè)計方面，也就是具體對策方面，還需要做很多工作。
   
當(dāng)然，有些發(fā)達(dá)國家常用的魚道設(shè)施等，以及近年來研究開發(fā)的一些新型設(shè)施(如：海洋能發(fā)電等)，在我國尚沒有研究、應(yīng)用。

2  機(jī)電設(shè)備設(shè)計制造技術(shù)和管理水平
   
我國小水電能夠順利快速大規(guī)模發(fā)展的一個重要原因是國家相應(yīng)地發(fā)展了中小水輪機(jī)設(shè)備制造業(yè)，為水電建設(shè)提供了堅實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。幾十年來，中國小水電站絕大多數(shù)機(jī)電設(shè)備都是國產(chǎn)的，這在發(fā)展中國家是極少的。
   
多年來，中國中小型水輪機(jī)組實(shí)行了系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，降低了造價，縮短了訂貨、制造周期，促進(jìn)有些梯級或相鄰電站的標(biāo)準(zhǔn)化，采用同型機(jī)組，降低了電站造價。這些在當(dāng)時條件下，起到了積極作用。
   
在經(jīng)濟(jì)全球化，國際貿(mào)易競爭激烈的形勢下，我國小水電建設(shè)向縱深發(fā)展，新的技術(shù)要求日益出現(xiàn)，而我國小水電制造方面的問題也不斷顯現(xiàn)，需要制造主管和水利主管部門共同研究解決。
   
(1)品種尚欠齊全。我國現(xiàn)有中小水輪發(fā)電機(jī)組的品種雖已能基本滿足當(dāng)前國內(nèi)建設(shè)需用，但從提高性能與質(zhì)量，擴(kuò)大開發(fā)領(lǐng)域和參加國際競爭考慮，還有相當(dāng)缺口。除特高水頭和低水頭水輪機(jī)尚不能生產(chǎn)外，還有不少機(jī)型制造也落后于發(fā)達(dá)國家。例如，轉(zhuǎn)輪直徑為2m以下的貫流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)國內(nèi)不愿生產(chǎn)(只生產(chǎn)定槳式)，小水電恰恰常需2m以下的轉(zhuǎn)輪，象加拿大等國，甚至能生產(chǎn)轉(zhuǎn)輪直徑為0.58m的貫流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組。其他，如水頭10m以上的轉(zhuǎn)槳軸伸貫流式，我國也無法制造，只能以立軸定槳式代替。此外，國外對150kW以下常用的雙擊式機(jī)組，以及微型機(jī)組及其配套的ELC等，我國均不生產(chǎn)。由于這些原因，我們坐失了許多國外訂貨機(jī)會。增速器質(zhì)量不過關(guān)，容量稍大(如>1 000kW)就不愿生產(chǎn)，能制造的無刷勵磁品種甚少等等，都使我們在國際市場上占不了優(yōu)勢。
   
(2)技術(shù)性能欠佳，指標(biāo)不高。在水輪機(jī)效率、氣蝕性能等方面，我們曾強(qiáng)調(diào)小水電不必苛求。但西方國家長期不改，發(fā)展中國家多數(shù)依靠西方專家、技術(shù)，采用西方標(biāo)準(zhǔn)，國際公開招標(biāo)時，要求嚴(yán)格，我國在競爭中常處于劣勢。過去，我們曾有過價格優(yōu)勢，近年也在滑坡。在國內(nèi)市場供不應(yīng)求的形勢下，制造業(yè)對這些問題的改進(jìn)不感興趣。任其自流，危機(jī)顯然。
   
(3)機(jī)組整體質(zhì)量不夠穩(wěn)定。不僅供國內(nèi)使用的小廠制造的設(shè)備質(zhì)量有所下降，有的大廠生產(chǎn)的或供出口的設(shè)備質(zhì)量也不穩(wěn)定，與發(fā)達(dá)國家比較差距較大。
   
(4)技術(shù)單一，缺乏多樣化的設(shè)計。例如，小水電常用的臥式發(fā)電機(jī)的通風(fēng)方式，我國幾十年來沿用傳統(tǒng)的軸端進(jìn)風(fēng)、徑向出風(fēng)并直接排入廠房；發(fā)達(dá)國家的設(shè)計花樣較多，有方形發(fā)電機(jī)，改進(jìn)通風(fēng)的；有出風(fēng)經(jīng)排風(fēng)管排到室外，降低廠房室溫的等等。在國外小水電站常見的這些形式，在我國從未嘗試過。
   
再如，水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)匹配，我國傳統(tǒng)方式均用一臺水輪機(jī)帶動一臺發(fā)電機(jī)(臥式)，從未改變。而歐洲和大洋洲一些國家多有用兩臺水輪機(jī)帶一臺發(fā)電機(jī)的(在新西蘭就廣泛采用)。不僅發(fā)電機(jī)造價降低，而且負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，廠房尺寸縮小，保護(hù)開關(guān)及調(diào)整系統(tǒng)均有所節(jié)約，可比一水一電提高轉(zhuǎn)速，據(jù)新西蘭經(jīng)驗(yàn)，這種方式的電站廠房部份(土建+機(jī)電)的造價約為傳統(tǒng)方式的70％。當(dāng)然需要電站設(shè)計和制造廠密切配合，對調(diào)速系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子抽心問題，水輪機(jī)迷宮冷卻、推力軸承與安裝步驟等做周密細(xì)致考慮。沒有依靠技術(shù)進(jìn)步推動小水電發(fā)展的積極理念，就不會千方百計的去探索，去實(shí)踐。
   
(5)關(guān)于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化問題。國際學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)雖提倡鼓勵，但多數(shù)投資機(jī)構(gòu)，西方設(shè)計咨詢專家以及業(yè)主(包括發(fā)展中國家)在訂貨時總要求按“量體裁衣”  (Custom-ized)方式，訂購系列外的非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。我國許多中小工廠這方面能力不足，也常常失去供貨機(jī)會。

(6)生產(chǎn)廠不注意企業(yè)形象。許多生產(chǎn)廠家(特別是國營廠)，生產(chǎn)車間設(shè)備堆放雜亂無章，工人不帶安全帽，廠房破爛不堪，不注意企業(yè)形象，以至外商到現(xiàn)場考察后，就逃之天天。例如，土耳其的一個客商，參觀了我們一家國營廠后說，我們和你們一樣都通過LS09000，但標(biāo)準(zhǔn)好像不一樣，說得廠長無地自容，當(dāng)然合同肯定是丟了。我們參觀過國外的設(shè)備小廠，有的廠房和設(shè)備也很陳舊，但擺放得整整齊齊，一塵不染。其實(shí)設(shè)備的新舊只能說明你的經(jīng)濟(jì)實(shí)力，并不代表你的管理水平。而外商更注重的是你的管理水平，
好的管理才有好的質(zhì)量。
   
以上這些問題的解決有賴于制造部門、水利部門和科技主管部門共同重視，委托通過專門機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)研發(fā)，才能解決。