水力發(fā)電技術(shù)管理論文

時(shí)間:2022-06-28 05:09:00

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水力發(fā)電技術(shù)管理論文

幾個(gè)世紀(jì)以來.小型水利水電工程(SHP)已經(jīng)成為蘊(yùn)藏有水能的歐洲國家能源的重要來源之一。在二十的世紀(jì)中,隨著更多更復(fù)雜的水輪機(jī)的發(fā)明,小型水電站已經(jīng)成為了電能的主要來源。山區(qū)中的城鎮(zhèn)將水能轉(zhuǎn)換為電能,他們使水流流進(jìn)裝有水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的工廠,這樣水能就被轉(zhuǎn)化為用于生產(chǎn)的電能。

SHP發(fā)展的衰落

SHP的發(fā)展持續(xù)到了二十世紀(jì)的五六十年代,當(dāng)國家電力系統(tǒng)開始拓展到那些從前與世隔絕的小水電站時(shí),由于大多數(shù)情況下國家電力系統(tǒng)供電的價(jià)格要低于小型水電站的運(yùn)行、維護(hù)及維護(hù)成本,所以SHP就基本停止發(fā)展了。再加上國家迫切需要建立一整套水能管理規(guī)定及國內(nèi)電力安裝運(yùn)行安全準(zhǔn)則,這直接導(dǎo)致了一批在技術(shù)上仍然完全可以很好運(yùn)行的小型水電站遭到關(guān)閉。在很多地方,公用電力供應(yīng)公司強(qiáng)制關(guān)閉了許多運(yùn)行之中的小型水電站,即便對(duì)于許多用戶來說使用從國家電力系統(tǒng)所提供電能比使用小型水電站所提供的電能要昂貴許多。如果用戶可以忍受這樣的情況,那么供電公司所要支付的價(jià)格就極低,只需要支付現(xiàn)存電站的運(yùn)行費(fèi)用,因?yàn)檫@些電站幾乎不需要進(jìn)行維修。

甚至在1974年石油危機(jī)之后,上述情況依然在大多數(shù)國家普遍存在,人們期待著在石油危機(jī)之后,隨著反核電站運(yùn)動(dòng)的興起,小型水電站的市場將會(huì)重新開放。但是仍然歷經(jīng)了二十多年的發(fā)展和游說努力,符合MHP利益的立法和關(guān)稅政策才得以出臺(tái)。

歐盟發(fā)展小型水電的新動(dòng)力

歐盟在1997年發(fā)表的關(guān)于可循環(huán)利用能源的白皮書(26/l1/97)之中,概略的闡述了未來歐盟關(guān)于可循環(huán)利用能源的新政策。白皮書涵蓋了有關(guān)競爭力,環(huán)境保護(hù),能源供給的可靠性以及可循化利用能源的效率提升等問題。白皮書還詳盡的說明了提升可循環(huán)利用能源的戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃。其具體目標(biāo)是在2010年的能源供給總量中,可持續(xù)能源供給所占的比重要達(dá)到12%,而不是1996年所估計(jì)的僅有6%的比重。

行動(dòng)計(jì)劃的一個(gè)重要部分是對(duì)歐洲SHP目前的狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)全面地分析。這份名為《歐盟小型水電發(fā)展戰(zhàn)略研究》分析報(bào)告是由歐盟ALTENERII計(jì)劃下屬的歐洲小型水電協(xié)會(huì)(ESHA)在2001年發(fā)表的。它包含了對(duì)于歐洲目前SHP的全面調(diào)查及其今后發(fā)展約束條件的分析,并且介紹了它對(duì)于歐洲今后工業(yè)與立法的作用。

歐洲小型水電現(xiàn)狀

水力發(fā)電量(包括大型和小型水電站)占目前整個(gè)歐洲電力生產(chǎn)總量的17%左右,其范圍從挪威的99%,瑞士的76%,奧地利的65%,瑞典的51%到法國的23%,捷克斯洛伐克的12%,波蘭的6%,德國的4%,英國的3%以及其他國家更小的比重。

而SHP所占的比重大約為歐洲水電生產(chǎn)總量的7%左右,30個(gè)歐洲國家現(xiàn)有的總裝機(jī)容量和發(fā)電量列于表一之中。目前SHP的總裝機(jī)容量維持在12,600MW左右,其發(fā)電量估計(jì)約為50,000GWH。其中領(lǐng)先的國家聯(lián)合擁有SHP86%左右的容量和發(fā)電量,他們是:意大利、法國、德國、西班牙、瑞典、挪威、奧地利、和瑞士等。

小型水電總的發(fā)電量由大約17,500個(gè)獨(dú)立的電站組成,這些小電站平均的裝機(jī)容量為0.7MW,平均年發(fā)電量為2.9GWh。然而每個(gè)國家的小型水電站的平均裝機(jī)容量又有非常大的差別:羅馬尼亞和葡萄牙的電站平均裝機(jī)容量為4MW以上,波蘭為2.69MW,希臘2.82MW,土耳其2.06MW,挪威1.72MW,意大利、西班牙、法國、芬蘭和英國為1—1.5MW,而德國、捷克共和國、斯洛伐克和斯洛文尼亞則降至200—300kW。單個(gè)電站平均容量的大小也反映了各國水能的蘊(yùn)藏量及其工業(yè)開始的時(shí)間,年代較早的國家以小型水電站所占的比重較大為主要標(biāo)志,而工業(yè)起步較晚的國家如葡萄牙、希臘和土耳其其電站的裝機(jī)則比較大。像德國這樣老牌的SHP利用國家擁有世界上最老的電站,其中50%已經(jīng)有超過60年的歷史了。而葡萄牙、西班牙、英國、希臘和一些東歐國家則有許多不足20年的新的電站。

小型水電站所發(fā)出電能的價(jià)格在歐洲國家內(nèi)也有著相當(dāng)大的差異,價(jià)格最低的為芬蘭、挪威和瑞典,為1.2—3歐分每千瓦時(shí);其次為英國、愛爾蘭、西班牙和葡萄牙,4—6歐分每千瓦時(shí);還有一些國家的電價(jià)帶有獎(jiǎng)勵(lì)性因素,例如比利時(shí)和瑞士,則高達(dá)9歐分每千瓦時(shí)。在希臘有90%的電力終端用戶需要繳納電力稅收,在德國則有65%—80%人需要繳納。

將來小型水電也可以從一個(gè)所謂聯(lián)合執(zhí)行機(jī)構(gòu)制定的溫室氣體排放配額中謀取利益,第一批達(dá)到這個(gè)溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)的國家如英國或德國可以獲得額外的收入。如果在五年之內(nèi)這些國家可以證明他們已經(jīng)將排放量降低到環(huán)境附加標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi),他們所減少的排放量就可被存儲(chǔ)繼而出售。舉例來說,第一起被英國證券交易所報(bào)道的案例為一個(gè)價(jià)值三百萬歐元的前期合同,內(nèi)容為由羅馬尼亞必須建立一個(gè)裝機(jī)容量為55MW的水電站來降低排放量以滿足其在2008—2012年間610萬噸二氧化碳排放量的配額,否則在未來十年內(nèi),他將不得不從危地馬拉購買相當(dāng)于一個(gè)8.2MW的徑流式電站所替代的排放量。

在大多數(shù)歐洲國家中,經(jīng)濟(jì)且可利用的水能在很大程度上都已經(jīng)得到了開發(fā)。對(duì)于那些還沒有被開發(fā)的水力資源,小型電站相對(duì)于大型的帶有水庫的電站來說更容易實(shí)現(xiàn),因?yàn)檫@些大型電站因?yàn)闀?huì)給環(huán)境造成較大的負(fù)面影響而廣受指責(zé)和反對(duì)。

然而即使是小型徑流式電站也遇到很多的阻礙,雖然現(xiàn)行的歐洲各國的運(yùn)行規(guī)則都是比價(jià)完善的,但是獲得許可和合同的程序缺是令人討厭且十分費(fèi)時(shí)的。值得注意的是很多環(huán)境團(tuán)體的反對(duì)意見往往是出于感情因素而非理性的證據(jù)。對(duì)于原來河流中最小流量的要求限制了可開發(fā)的流域。而安裝魚梯甚至改變建筑的結(jié)構(gòu)來適應(yīng)自然環(huán)境的要求會(huì)使工程的成本上升到一個(gè)無論如何都不可能使投資變得經(jīng)濟(jì)的地步。

SHP工業(yè)及科技

與RES的技術(shù)不同,SHP工業(yè)已經(jīng)開始減慢響應(yīng)由于能源市場的反常以及趨向于清潔能源的趨勢所帶來的機(jī)會(huì)。相當(dāng)數(shù)量的小規(guī)模的SHP制造商倒閉了,而一些領(lǐng)先的水輪機(jī)制造商也關(guān)閉了他們SHP生產(chǎn)線。據(jù)SHP行業(yè)估計(jì)大約有60—70家水輪機(jī)制造商雇用了8000名左右的工人,另外小型電站的安裝可以為許多水利工程及電力領(lǐng)域的顧問和承包商提供就業(yè)機(jī)會(huì),而這個(gè)領(lǐng)域所能創(chuàng)造的就業(yè)機(jī)會(huì)甚至超過了水輪機(jī)制造業(yè)本身所提供的就業(yè)機(jī)會(huì)。

投資費(fèi)用在國家之間是不同的,這不僅反映了這個(gè)國家的工資水平和建造費(fèi)用,同時(shí)也混合了小型電站的投資。據(jù)報(bào)道瑞士和德國是建造投資最高的國家,其各自相應(yīng)的投資為4,000—10,000歐元每千瓦和4,000—6,000歐元每千瓦。其次為希臘、斯洛伐克和斯洛文尼亞1,000—2,000歐元每千瓦,西班牙和挪威1,000——1,500歐元每千瓦,波蘭500—1,200歐元每千瓦。根據(jù)ESHA的調(diào)查報(bào)告顯示其他十四個(gè)國家的建設(shè)投資平均為2,000—2,500歐元每千瓦。SHP的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)被證明具有相當(dāng)高的效率和可靠性,然而該行業(yè)去發(fā)展了很多可以更深一步提高效率和運(yùn)行穩(wěn)定性的新技術(shù)。一些最新的技術(shù)革新包括了新的設(shè)計(jì)以及在低水頭水輪機(jī)、高速發(fā)電機(jī)和變量加速操作中采用最新的合成材料,可沉入水中的技術(shù),基于數(shù)字控制器的新型電腦,用以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和自動(dòng)監(jiān)視,以及網(wǎng)絡(luò)照相機(jī)用來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端的定期檢查。

市場前景

在SHP技術(shù)方面,歐洲一直是市場的主導(dǎo),這里可以找到最理想的水輪機(jī)設(shè)計(jì)和最新的用于SHP自動(dòng)控制的技術(shù)。SHP設(shè)備的制造成本已經(jīng)被相當(dāng)程度的降低,而標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)可以使歐洲的制造商在今后進(jìn)一步降低成品的價(jià)格。因此,從技術(shù)角度來講,增加SHP的發(fā)電量并達(dá)到歐盟白皮書所制定的2010年目標(biāo)應(yīng)該不存在任何障礙。

白皮書指出為執(zhí)行其戰(zhàn)略歐盟將投資950億歐元,而其中很大一部分將用于發(fā)展SHP。保守的估計(jì),SHP應(yīng)該可以擁有7,800MW的市場潛力,如果保證平均每千瓦裝機(jī)容量2,000歐元的投資,估計(jì)將可以形成一個(gè)至少價(jià)15億歐元的市場。

其余的市場存在于亞洲、南美洲和非洲,表三顯示了歐洲相對(duì)較高的水能開發(fā)比率。然而很明顯,亞洲擁有一個(gè)奇異的市場潛力,與非洲和南美洲相比,押走是一個(gè)不斷振動(dòng)的市場,在這里投資的基金可能會(huì)上漲,但同時(shí)卻可以找到相當(dāng)有實(shí)力的投資合伙人。在印度,非常規(guī)能源部是一個(gè)尋找有能力的合伙人的好地方,對(duì)于東盟十國來說,任何國內(nèi)合適的公司或研究院都可以與位于雅加達(dá)的東盟能源中心(ACE)簽訂合同。而設(shè)在中國杭州的小型水電區(qū)域中心可以成為登陸中國的一個(gè)切入點(diǎn)。