水力發電技術管理論文

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幾個世紀以來．小型水利水電工程(SHP)已經成為蘊藏有水能的歐洲國家能源的重要來源之一。在二十的世紀中，隨著更多更復雜的水輪機的發明，小型水電站已經成為了電能的主要來源。山區中的城鎮將水能轉換為電能，他們使水流流進裝有水輪機和發電機的工廠，這樣水能就被轉化為用于生產的電能。

SHP發展的衰落

SHP的發展持續到了二十世紀的五六十年代，當國家電力系統開始拓展到那些從前與世隔絕的小水電站時，由于大多數情況下國家電力系統供電的價格要低于小型水電站的運行、維護及維護成本，所以SHP就基本停止發展了。再加上國家迫切需要建立一整套水能管理規定及國內電力安裝運行安全準則，這直接導致了一批在技術上仍然完全可以很好運行的小型水電站遭到關閉。在很多地方，公用電力供應公司強制關閉了許多運行之中的小型水電站，即便對于許多用戶來說使用從國家電力系統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格就極低，只需要支付現存電站的運行費用，因為這些電站幾乎不需要進行維修。

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

歐盟發展小型水電的新動力

歐盟在1997年發表的關于可循環利用能源的白皮書（26／l1／97）之中，概略的闡述了未來歐盟關于可循環利用能源的新政策。白皮書涵蓋了有關競爭力，環境保護，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利用能源的戰略和行動計劃。其具體目標是在2010年的能源供給總量中，可持續能源供給所占的比重要達到12%，而不是1996年所估計的僅有6%的比重。

行動計劃的一個重要部分是對歐洲SHP目前的狀態進行一個全面地分析。這份名為《歐盟小型水電發展戰略研究》分析報告是由歐盟ALTENERII計劃下屬的歐洲小型水電協會（ESHA)在2001年發表的。它包含了對于歐洲目前SHP的全面調查及其今后發展約束條件的分析，并且介紹了它對于歐洲今后工業與立法的作用。

歐洲小型水電現狀

水力發電量（包括大型和小型水電站）占目前整個歐洲電力生產總量的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總量的7%左右，30個歐洲國家現有的總裝機容量和發電量列于表一之中。目前SHP的總裝機容量維持在12，600MW左右，其發電量估計約為50，000GWH。其中領先的國家聯合擁有SHP86%左右的容量和發電量，他們是：意大利、法國、德國、西班牙、瑞典、挪威、奧地利、和瑞士等。

小型水電總的發電量由大約17，500個獨立的電站組成，這些小電站平均的裝機容量為0.7MW，平均年發電量為2.9GWh。然而每個國家的小型水電站的平均裝機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。單個電站平均容量的大小也反映了各國水能的蘊藏量及其工業開始的時間，年代較早的國家以小型水電站所占的比重較大為主要標志，而工業起步較晚的國家如葡萄牙、希臘和土耳其其電站的裝機則比較大。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。

小型水電站所發出電能的價格在歐洲國家內也有著相當大的差異，價格最低的為芬蘭、挪威和瑞典，為1.2—3歐分每千瓦時；其次為英國、愛爾蘭、西班牙和葡萄牙，4—6歐分每千瓦時；還有一些國家的電價帶有獎勵性因素，例如比利時和瑞士，則高達9歐分每千瓦時。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所謂聯合執行機構制定的溫室氣體排放配額中謀取利益，第一批達到這個溫室氣體排放標準的國家如英國或德國可以獲得額外的收入。如果在五年之內這些國家可以證明他們已經將排放量降低到環境附加標準之內，他們所減少的排放量就可被存儲繼而出售。舉例來說，第一起被英國證券交易所報道的案例為一個價值三百萬歐元的前期合同，內容為由羅馬尼亞必須建立一個裝機容量為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，他將不得不從危地馬拉購買相當于一個8.2MW的徑流式電站所替代的排放量。

在大多數歐洲國家中，經濟且可利用的水能在很大程度上都已經得到了開發。對于那些還沒有被開發的水力資源，小型電站相對于大型的帶有水庫的電站來說更容易實現，因為這些大型電站因為會給環境造成較大的負面影響而廣受指責和反對。

然而即使是小型徑流式電站也遇到很多的阻礙，雖然現行的歐洲各國的運行規則都是比價完善的，但是獲得許可和合同的程序缺是令人討厭且十分費時的。值得注意的是很多環境團體的反對意見往往是出于感情因素而非理性的證據。對于原來河流中最小流量的要求限制了可開發的流域。而安裝魚梯甚至改變建筑的結構來適應自然環境的要求會使工程的成本上升到一個無論如何都不可能使投資變得經濟的地步。

SHP工業及科技

與RES的技術不同，SHP工業已經開始減慢響應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會。相當數量的小規模的SHP制造商倒閉了，而一些領先的水輪機制造商也關閉了他們SHP生產線。據SHP行業估計大約有60—70家水輪機制造商雇用了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域的顧問和承包商提供就業機會，而這個領域所能創造的就業機會甚至超過了水輪機制造業本身所提供的就業機會。

投資費用在國家之間是不同的，這不僅反映了這個國家的工資水平和建造費用，同時也混合了小型電站的投資。據報道瑞士和德國是建造投資最高的國家，其各自相應的投資為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ESHA的調查報告顯示其他十四個國家的建設投資平均為2，000—2，500歐元每千瓦。SHP的相關技術已經被證明具有相當高的效率和可靠性，然而該行業去發展了很多可以更深一步提高效率和運行穩定性的新技術。一些最新的技術革新包括了新的設計以及在低水頭水輪機、高速發電機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，基于數字控制器的新型電腦，用以實現遠程診斷和自動監視，以及網絡照相機用來實現遠程終端的定期檢查。

市場前景

在SHP技術方面，歐洲一直是市場的主導，這里可以找到最理想的水輪機設計和最新的用于SHP自動控制的技術。SHP設備的制造成本已經被相當程度的降低，而標準化的生產可以使歐洲的制造商在今后進一步降低成品的價格。因此，從技術角度來講，增加SHP的發電量并達到歐盟白皮書所制定的2010年目標應該不存在任何障礙。

白皮書指出為執行其戰略歐盟將投資950億歐元，而其中很大一部分將用于發展SHP。保守的估計，SHP應該可以擁有7，800MW的市場潛力，如果保證平均每千瓦裝機容量2，000歐元的投資，估計將可以形成一個至少價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較高的水能開發比率。然而很明顯，亞洲擁有一個奇異的市場潛力，與非洲和南美洲相比，押走是一個不斷振動的市場，在這里投資的基金可能會上漲，但同時卻可以找到相當有實力的投資合伙人。在印度，非常規能源部是一個尋找有能力的合伙人的好地方，對于東盟十國來說，任何國內合適的公司或研究院都可以與位于雅加達的東盟能源中心（ACE）簽訂合同。而設在中國杭州的小型水電區域中心可以成為登陸中國的一個切入點。