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中国小水电科技水平落后于发达国家

2018-10-11 15:20:27

中国小水电发展虽然在数量和装机容量方面为世界,且。但在技术方面却并不是的,与发达国家仍有相当差距,特别是在小水电科研、设计、机电设备设计制造技术等方面,还有不少薄弱环节。其中,有的是研发能力差,有的则是国情和思路不同,以致不能与国际全面接轨,直接影响了我国小水电设备的出口和国际合作。

1、科研和设计

西方发达国家近年来为减少温室气体排放压力,对小水电及其他可再生能源的开发作了大量研究。欧洲各国近年发表的多个重要文件,对如何加强科技研究以克服当前小水电建设的困境,加速其发展,提出了科学的指导思想。例如,欧洲小水电协会(ES—HA)2004年提出了《欧盟小水电发展战略研究》及《欧洲小水电研究开发战略文件》,都对技术路线和战略作了规定。

纵观发达国家的技术战略,他们认为小水电科技发展首先要为提高电能质量与可靠性、降低电能成本,增加小水电在电力市场中的竞争能力服务。与此同时,还要十分重视大坝与电站的安全,重视解决日益增长的环境和生态问题对小水电发展的制约。

实际上,发达国家也普遍存在小水电上网电价低于小水电发电成本的问题,欧盟统计了10多个国家,有9个国家就是这样。这个问题在20多年前已存在。国际社会在青睐小水电这个绿色可再生能源的同时,也注意并强调了降低小水电造价的问题。1981年8月联合国新能源与可再生能源大会总结的附件之三,水电专家组报告就强调“有必要研究降低小水电造价,提高可靠性以及选择改进小水电联人大系统的途径。”20多年来,中国和多数国家都在为解决这个小水电的本质问题做出不懈的努力。但中国更多注意了体制、电价机制等外部条件的改善,对改善小水电自身竞争力方面,尤其是依靠技术进步方面,无论是指导思想或具体技术措施方面,都还有相当差距。

为了降低小水电造价,发达国家在设计上就强调了简单、经济、适用的原则。例如,小水电站的机组台数,一般尽量要少,多数为2台甚至1台,很少有3~4台多机组的电站,这就显然将造价降低很多。当然,采取少机组的电站,在技术上必须做到:(1)机组质量优良,故障极少,停机维修少,大修周期长;(2)机组运行范围大,可在50%或更低负荷下运行,效率及稳定性无影响,才便于负荷分配的灵活性。尤其是混流式机组,做到这点不容易。我国制造的混流式机组一般只能在50%以上的负荷运行。解决这些问题均需制造厂密切配合。在发达国家,小于1万kW的小水电站,常采用1~2台机组,厂房很小,自动化程度高,无人值班,关门运行,经济可靠。我国设计与运行单位对上述2点要求觉得麻烦,宁愿选择多机组,传统技术,心安理得。20多年来,国外同行来华参观、考察中反复提出这个问题,表示对我国做法不理解,但长期以来,得不到解决。

再如,在厂房设计方面,发达国家的小水电站(25MW以下)大多是无人值班或少人值守,副厂房一般很小,甚至没有。主厂房外表也简单、朴素,有的像个仓库,但厂房内非常整洁,外观强调与环境协调。而我国近年来虽然已有一些小电站适当简化了设计,但仍有不少地方套用大、中电站的规定,把它“小型化”而已,追求“美观”,不切实际,摘自动化后,副厂房不仅没有简化,反而越来越豪华,浪费较大。

在辅机设备方面,为了强调可靠性,我国基本上采用主、备两套配置,如空压机、油泵、滤水器等。但实际运行中,备用装置投入使用的机会非常小。而国外相当多小水电站,辅机设备非常简化,如油压装置,一台机的调速器、进水阀、制动系统共用一套,有的电站甚至两台机共用一套。实际上,对小水电来说,即便发生故障,停机检修也不需要很长时间,电站损失不大,更不会对电力系统有任何影响。例如,浙江有两座小水电站,装机容量分别为3×1600kW和4×1500kW,采用引进加拿大控制设备,同期装置只有自动没有手动,而且也不符合设计规范。当时的电站让人很不放心,但作为引进试点,勉强采用。电站运行5年多,还没发生过因同期问题造成不能发电的情况。

设计上因循守旧,对依靠技术进步,不断改进、更新技术水平不够积极,是我国和发达国家的主要差距。

发达国家十分重视小水电环境保护,提出了建立与生态环境友好的小水电工程体系的开发原则。在科研方面要求小水电科研必须广泛涵盖生态工程,并与环境结合,如研究采用筑坝新材料、气垫式调压室技术、搭建简易快速厂房等,保护电站周围植被;采用生物可降解油代替润滑油,防止渗漏、污染下游水质;设计鱼类友好的生态型水轮机转轮,避免通过转轮的鱼类被绞死、绞伤等。在工程设计方面,合理考虑生态流量,减少截流及河流取水的环境影响。我国已开始重视小水电环保问题,2006年6月国家环境保护总局环发[2006] 93号文件发出了“关于有序开发小水电切实保护生态环境的通知”,水利部水电[2006] 274号文印发《农村水电建设项目环境保护管理办法》的通知。但是,在小水电环境保护科研和设计方面,也就是具体对策方面,还需要做很多工作。

当然,有些发达国家常用的鱼道设施等,以及近年来研究开发的一些新型设施(如:海洋能发电等),在我国尚没有研究、应用。

2、机电设备设计制造技术和管理水平

我国小水电能够顺利快速大规模发展的一个重要原因是国家相应地发展了中小水轮机设备制造业,为水电建设提供了坚实的物质基础。几十年来,中国小水电站绝大多数机电设备都是国产的,这在发展中国家是极少的。

多年来,中国中小型水轮机组实行了系列化,标准化,降低了造价,缩短了订货、制造周期,促进有些梯级或相邻电站的标准化,采用同型机组,降低了电站造价。这些在当时条件下,起到了积极作用。

在经济全球化,国际贸易竞争激烈的形势下,我国小水电建设向纵深发展,新的技术要求日益出现,而我国小水电制造方面的问题也不断显现,需要制造主管和水利主管部门共同研究解决。

(1)品种尚欠齐全。我国现有中小水轮发电机组的品种虽已能基本满足当前国内建设需用,但从提高性能与质量,扩大开发领域和参加国际竞争考虑,还有相当缺口。除特高水头和低水头水轮机尚不能生产外,还有不少机型制造也落后于发达国家。例如,转轮直径为2m以下的贯流转桨式水轮机国内不愿生产(只生产定桨式),小水电恰恰常需2m以下的转轮,象加拿大等国,甚至能生产转轮直径为0.58m的贯流转桨式机组。其他,如水头10m以上的转桨轴伸贯流式,我国也无法制造,只能以立轴定桨式代替。此外,国外对150kW以下常用的双击式机组,以及微型机组及其配套的ELC等,我国均不生产。由于这些原因,我们坐失了许多国外订货机会。增速器质量不过关,容量稍大(如>1 000kW)就不愿生产,能制造的无刷励磁品种甚少等等,都使我们在国际市场上占不了优势。

(2)技术性能欠佳,指标不高。在水轮机效率、气蚀性能等方面,我们曾强调小水电不必苛求。但西方国家长期不改,发展中国家多数依靠西方专家、技术,采用西方标准,国际公开招标时,要求严格,我国在竞争中常处于劣势。过去,我们曾有过价格优势,近年也在滑坡。在国内市场供不应求的形势下,制造业对这些问题的改进不感兴趣。任其自流,危机显然。

(3)机组整体质量不够稳定。不仅供国内使用的小厂制造的设备质量有所下降,有的大厂生产的或供出口的设备质量也不稳定,与发达国家比较差距较大。

(4)技术单一,缺乏多样化的设计。例如,小水电常用的卧式发电机的通风方式,我国几十年来沿用传统的轴端进风、径向出风并直接排入厂房;发达国家的设计花样较多,有方形发电机,改进通风的;有出风经排风管排到室外,降低厂房室温的等等。在国外小水电站常见的这些形式,在我国从未尝试过。

再如,水轮机与发电机匹配,我国传统方式均用一台水轮机带动一台发电机(卧式),从未改变。而欧洲和大洋洲一些国家多有用两台水轮机带一台发电机的(在新西兰就广泛采用)。不仅发电机造价降低,而且负荷调节灵活,厂房尺寸缩小,保护开关及调整系统均有所节约,可比一水一电提高转速,据新西兰经验,这种方式的电站厂房部份(土建+机电)的造价约为传统方式的70%。当然需要电站设计和制造厂密切配合,对调速系统,发电机转子抽心问题,水轮机迷宫冷却、推力轴承与安装步骤等做周密细致考虑。没有依靠技术进步推动小水电发展的积极理念,就不会千方百计的去探索,去实践。

(5)关于系列化、标准化问题。国际学术机构虽提倡鼓励,但多数投资机构,西方设计咨询专家以及业主(包括发展中国家)在订货时总要求按“量体裁衣” (Custom-ized)方式,订购系列外的非标准产品。我国许多中小工厂这方面能力不足,也常常失去供货机会。

(6)生产厂不注意企业形象。许多生产厂家(特别是国营厂),生产车间设备堆放杂乱无章,工人不带安全帽,厂房破烂不堪,不注意企业形象,以至外商到现场考察后,就逃之天天。例如,土耳其的一个客商,参观了我们一家国营厂后说,我们和你们一样都通过LS09000,但标准好像不一样,说得厂长无地自容,当然合同肯定是丢了。我们参观过国外的设备小厂,有的厂房和设备也很陈旧,但摆放得整整齐齐,一尘不染。其实设备的新旧只能说明你的经济实力,并不代表你的管理水平。而外商更注重的是你的管理水平,好的管理才有好的质量。

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