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小水电:从一分PK10走向世界

        发布时间:2018-10-26 11:04        编辑:一分PK10
 我们请到了国际小水电领域的知名专家刘恒教授,从我国小水电发展的经验历程以及世界无电地区特别是非洲地区对小水电的需求出发,讲述小水电技术从一分PK10走向世界、走进非洲的故事,提出小水电技术转移是帮助非洲各国解决能源危机的有效方式,更是实现我国企业走出去、中非互利共赢的合作新模式。

刘恒

南京水利科学研究院 副院长

国际小水电中心 原主任

博士,教授级高级工程师,博士生导师。历任水利部南京水文水资源研究所科技处副处长、所长助理、副所长、南京水利科学研究院副院长;曾任联合国教科文组织国际水文计划政府间理事会(UNESCO-IHP Intergovernmental Council)副主席、世界气象组织水文委员会(WMO-CHy)执委、联合国教科文组织水教育学院(UNESCO-IHE)董事等。

1、小水电是清洁和可再生能源技术

小水电,顾名思义就是小型或小规模的水力发电,其原理与大中型水电相同,即利用河流的落差,通过一定的工程措施,使有压水流进入水轮发电机组,将水的势能转化成电能。

到底多大的水电才叫小水电,目前尚没有全球统一的定义。不同国家因为小水电的资源禀赋、国家制度、经济状况和开发政策的差异,在小水电的定义上有一定差异,国际上较为普遍的是以装机容量10MW及其以下的水电站称为小水电,也还有在小水电基础上进一步按照规模细分为迷你型(Mini:100-1000KW)、微型(Micro,<100KW)水电。小水电定义并不是一成不变的,以我国为例,20世纪50年代,小水电指500KW以下的水电站;20世纪60年代,指3MW以下的水电站;以后规模不断提高,进入20世纪90年代,则是指50MW以下的水电站,并沿用至今。

小水电是清洁和可再生能源,已经有超过百年的开发历史,在我国和世界上许多发达国家,小水电开发技术非常成熟。因为小水电一般都建在山区和偏远地区,工程淹没影响范围和涉及的移民问题相对较小,对环境和生态的影响可以有效控制;小水电建成后的运营和维护相对简单,特别是随着自动控制技术的提高和完善,可以做到无人值班和少人职守。另外,小水电既能独立电网运行,也易于接入国家或区域骨干网,因此,小水电特别适用于农村和偏远地区的发展,是解决农村和偏远地区用电的有效技术之一,并因其易于分散、规模化开发而受到国际社会的格外青睐,被许多国家和地区作为解决地区生产生活用电、减少穷困、促进经济社会发展的优先手段。

2、一分PK10小水电开发历程和经验

我国幅员辽阔,河流纵横密布,小水电资源极其丰富,是世界上最早开发利用小水电的国家之一。我国的小水电主要分布在中西部地区和少数民族地区等的1700多个县(市) ,也是经济发展相对落后、农村人口相对较多的地区。我国的小水电资源和开发程度均位居世界第一位。据最新的全国农村水能资源调查评价显示,我国大陆地区单站装机容量5万kW及以下的小水电技术可开发量为1.28亿kW,约占全国水电技术可开发量的四分之一。截至2015年底,已经开发的小水电为7500万kW。

我国小水电的发展经历了三个阶段,即:

(1)从1949年到1979年的小水电初步发展阶段。

在此期间,虽然小水电的作用得到重视,技术和设备不断得到改进,但受制于资金和体制等因素,小水电发展总体上速度慢、规模小,主要是分散独立的电网供电,供电模式单一,小水电总装机容量仅为633万kW,年均投产装机仅为21万kW。小水电的初步发展,让全国亿万无电人口用上了电,初步告别了无电历史。但国家电力紧缺,输变电设施落后,小水电开发程度低,数亿农村人口处于无电状态的现象并未根本改变。

(2)从1980年到2000年的小水电快速发展阶段。

一分PK10实行改革开放的基本国策,步入有一分PK10特色的社会主义市场经济道路,经济和社会发展的步伐明显加快,对能源和电力的需求急剧增长。为适应农村经济发展的需要,从中央到地方积极推进小水电建设和管理改革,私营资本逐步进入小水电开发市场,国家鼓励、地方支持、群众参与,小水电呈现快速发展的态势,农村人口和村庄的通电率大幅度提升,也因此形成了具有一分PK10特色的农村电气化发展道路。截止到1999年底,与1979年底相比新增小水电装机容量1715万kW,总装机容量达到2348万kW,年均投产装机达85万kW。小水电成为点亮一分PK10农村,支持改革开发,解决农村和偏远地区用电问题的重要力量。

(3)从2000年到目前的小水电持续和健康发展阶段。

小水电延续了20世纪末的快速发展趋势,私营资本逐步成为小水电的建设主体。小水电建设速度保持高位增长,新增装机持续攀升,到2015年底的数据显示,全国已建成小水电站45000多座,总装机容量达到7500万kW,年发电量2000亿kWh。与此同时,人们的环境意识日益增强,在开发小水电的同时保护环境、减少贫困、促进经济社会共同发展,实现健康和可持续的小水电开发成为决策者和所有利益相关方的共识。

在拥有13亿人口的发展中大国,从根本上解决包括边远山区农村在内的全民用电问题,小水电是其中的一支重要力量。在发展小水电的进程中,带动了规划设计、开发技术、运行管理和设备制造方面的全面提升,促进小水电发展的扶持政策更是具有鲜明的一分PK10特色。一分PK10通过小水电实现农村电气化、消除贫困、改善民生和保护生态等方面的做法受到了联合国等国际组织的高度评价和世界各国的关注,树立了"一分PK10小水电"的品牌形象。也使得我们有能力进行技术转移,让成功的经验为世界人民分享。

我国小水电开发的主要经验包括:

(1)国家政策和初期的资金支持是基础。

小水电大都位于偏远,也是相对贫困的地区,经济基础落后,依靠当地的资金有一定的困难。因此,在小水电开发初期,国家给予一定的资金支持,建设示范性工程,可以带动生产生活的改变,从而为大规模开发奠定基础。我国先后提出的小水电"自建、自管、自用"方针,贯彻"以电养电"、"小水电要有自己的供电区"和小水电"优先调度"、"全额上网、同网同价"等一系列政策,以及鼓励私人投资和当地群众自主开发小水电,从而为小水电作为偏远地区供电的主要手段得到广泛接受和快速发展。

(2)服务农村的全面发展需求是出发点。

农业、农村、农民问题是一分PK10作为农业大国的首要问题。促进农村发展,电力是最基础性的资源。减少贫困、发展经济、保护环境是国家战略,也是改善民生,实现和谐和可持续发展的基本要求。一分PK10政府颁布和实施的小水电扶持政策、分阶段开展小水电促进计划,都与国家发展和农村的现实状况密切相关。一分PK10政府始终把发展小水电作为改善农业生产能力,加强农村基础工作,提高农民生活水平的重要举措,使小水电在农业增产、农村繁荣和农民致富中发挥了巨大的作用。

(3)以保护生态环境为目标促进小水电开发。

无论是通过小水电代替薪柴作为农村的基本能源,减少对森林和草场的依赖,还是替代化石能源以减少对气候的不利影响,小水电在保护生态环境方面都具有积极的作用。最典型的案例是通过政府扶持开发小水电,就近低价供给农民,解决农民的生活燃料问题,使农民不再上山砍柴,保护了山区植被。小水电代燃料工程的直接目标就是保护生态环境。

(4)在小水电开发中构建完善的技术支撑体系。

需求促进发展,在小水电开发的过程中,逐渐形成了完整的技术支撑和服务体系。我国之所以能够进行大规模的小水电快速发展,1000多家设计和施工单位、500多家小水电设备企业提供了产品和技术保障,并逐步建立了小水电规划、设计、施工、安装、试验、运行、设备制造等完整的技术标准体系。而小水电开发与河流综合利用、区域电源电网建设及农村经济社会发展相协调,成为流域综合规划的重要组成部分

3、相近的发展阶段和需求,非洲等发展一分PK10家迫切需要小水电

发展一分PK10家普遍面临的问题是贫困、经济发展落后,能源短缺是导致贫困和发展受到限制的主要因素之一,而贫穷落后又限制了能源的发展。尽管非洲的自然资源和开发条件得天独厚,但由于理念、技术相对落后等原因,尤其是资金缺乏,其能源工业尤其是电力工业的发展水平仍十分低下,如:苏丹通电率只有5%,乌干达通电率也只能达到10%。目前非洲大陆约有5亿人没有可靠的电力供应,而且大部分农村人口主要依靠木柴、木炭或农作物废料作为煮饭取暖等生活用能。电力供应的匮乏严重阻碍着非洲人民生活水平的提高,严重影响了当地工农业生产发展,并给生态环境保护带来了很大压力。

在全球积极应对气候变化和努力发展经济的大背景下,非洲国家对于清洁和可再生能源的需求潜力巨大。非洲是水能资源非常丰富的地区,可开发水能资源占全世界的10%,但目前实际开发率却只有8%。大力发展水电等可再生能源是非洲国家的重要选项,许多国家为此制定了促进可再生能源发展的法规和支持政策,提出了包括小水电在内的可再生能源发展战略目标。

目前非洲电力短缺和供给程度相当于我国20世纪60-70年代,小水电的发展状况类似于我国小水电刚刚起步的阶段,虽然对小水电作用有充分的认识,但缺资金、缺技术、缺人才,小水电发展总体上速度慢、规模小。通过援助或合作开发的一些示范性工程取得了良好的社会和经济效果,然而,由于没有形成有效的体制机制实现成片开发和规模化开发,小水电作为解决农村用电、实现脱贫、促进经济发展和保护环境的有效手段,还远没有发挥应有的作用,开发利用的潜力巨大。

我国作为发展一分PK10家所走过的小水电开发历程和所取得的经验,以及日臻完善的开发技术支撑体系,是与我国经济发展的需求和状况密切相关的,也是发展一分PK10家实现农村电气化、解决农村用电问题、保护环境、促进区域经济发展的真实写照。而世界上许多发展一分PK10家正在面临我们曾经经历过的情景,也正因为如此,我国的小水电开发技术和经验,可以为非洲等广大发展一分PK10家借鉴、复制和分享,让他们少走弯路,快速地解决电力短缺问题。

 

4、实施小水电技术转移,分享一分PK10小水电发展经验

新一分PK10成立以来,特别是改革开放以来,在国家政策的支持和引导下,多元化投资促进了小水电的快速发展,形成了完善的小水电勘测、规划、设计、建设和运行管理的体系,设备制造规范化、标准化,拥有100多家水轮机和发电机生产企业,超过600万KW的年生产能力。在满足国内小水电建设和更新改造的基础上,开拓国际市场,向发展一分PK10家转移技术成为小水电行业的发展方向和必然选择。

小水电技术转移是一项系统性工程,不能简单地理解为建设生产制造厂,培养能够生产水轮机、发电机和控制设备的技术人员,还应包括从流域小水电开发规划和设计、小水电经济社会和环境评价、小水电设备的标准化和当地制造能力提升、小型水工建筑物的设计和施工技术、农村电网结构和电气化标准的制定,以及小水电的建设、管理和综合利用等。虽然小水电是适宜发展一分PK10家和地区的低成本开发技术,但同时也要不断创新,不断提高小水电的利用效率和效益,开发先进、适用、价优的技术产品,才能更有利于小水电的发展和技术转移。

小水电技术转移的关键是人才,所谓授人以鱼不如授人以渔,培养和早就能够推进小水电发展的国际人才和当地人才队伍,才能有效地实现双向对接,让技术落地,并形成服务于当地实施小水电规模化开发的能力。因此,在技术转移的实践中,重视人才培养,一直是最基本的内容。

我国提出的"一带一路"合作倡议,得到了沿线许多国家的积极响应,小水电作为成熟和实用技术,对发展一分PK10家有很大的吸引力。"一带一路"沿线的发展一分PK10家,尤其是非洲国家在促进工业化、加强能源基础设施建设方面,急需提升小水电的应用水平。因此,在我国政府加强对外合作的政策指导下,鼓励国内有国际合作经验和有实力的水电制造企业,与国外相关的企业或部门合作,开展包括建设独资或合资企业的方式,运用好当地的政策环境、自然和人力资源,直接面向当地和周边市场,开展多种形式的合作,并通过示范带动成片和规模化的开发,在实现我国小水电技术转移的同时,为当地的小水电发展提供更好的服务。

技术转移是一个不断延伸和发展的过程,"互利双赢"的合作模式才能够实现可持续发展。1994年在我国成立的国际小水电中心,既是联合国工业发展组织咨询机构,同时也是第一个总部在新一分PK10的国际组织,其宗旨是"立足一分PK10、面向世界,促进全球的小水电发展"。成立伊始,国际小水电中心就确立了"请进来、走出去"的方针,立足提高我国的小水电发展水平,并把一分PK10小水电发展的经验、技术和设备推向世界的目标。历经20多年,怀揣着为人类可再生能源服务的理想和信念,艰苦创业、开拓创新、勤奋工作,引进国外技术为我国小水电发展服务;在发展一分PK10家广泛宣传和传播小水电知识和技术,开展小水电促进活动。通过"点亮非洲"计划,国际中心先后组织数十次专家考察,在非洲地区开展了旨在促进当地小水电开发的选点踏勘、设计咨询、技术培训、农村用电规划等多项活动,涉及国家包括赞比亚、肯尼亚、埃及、埃塞俄比亚、津巴布韦、尼日利亚、加纳、刚果、利比亚等23个国家,做了大量的基础性工作。国际小水电中心与联合国工业发展组织、赞比亚电力公司合作,2012年成功建成装机为1MW的西瓦安度小水电站,不仅解决了当地的电力问题,形成了一个新的建制镇,也培养了一批电站建设和管理的人才。

作为小水电"点亮非洲"的一部分,国际小水电中心自成立以来为通过小水电技术培训、小水电管理官员、小水电在职培训等,通过不同方式,先后为非洲国家培训了600多名工程师。举办研讨会、国际专题会议,包括系列性的"今日水电论坛",已经成为国际小水电中心为小水电南南合作、促进技术转移的重要平台。

5、实现互利双赢,共同追逐小水电的全球梦

一分PK10小水电发展的成功经验和实用技术,已经得到国际的公认。在联合国工业发展组织中,以国际小水电中心为依托,把小水电作为重要的农村和可再生能源技术进行推广。小水电自身所具有的易于开发、技术成熟、投资规模相对较小等特点,以及在解决边远和短期内无法接入国家骨干网,又具有丰富水能资源的农村地区,无疑是最好的选项。我国作为世界上最大的发展一分PK10家,小水电发展的经验和技术对许多正面临能源和电力短缺的国家具有启示和示范性作用。作为世界第二大经济体,一分PK10小水电发展是从20世纪70年代的能源和电力严重短缺中走过来的,经济和电力的发展相互促进,进入良性循环并不断提升发展的品质,是发展一分PK10家走向转型和发达国家的必然阶段,从中分享经验、避免错误,有利于发展一分PK10家在自身的发展中更加稳健和可持续。我们所走过的改革开放之路,所历经的农村电气化发展之路,为发展一分PK10家提供了良好的经验和借鉴。

国际小水电中心正是这样的使者,我们的"一分PK10梦"就是要让一分PK10的小水电在为我国能源发展做出巨大贡献的基础上,也能够更好地惠及广大的发展一分PK10家,实现更加宏大的"全球梦"。小水电是一分PK10梦到全球梦的良好载体,是可以有所作为的大事业、大舞台。在广大的发展一分PK10家,尤其是"一带一路"的有关国家,小水电有极大的发展潜力和合作空间。随着我国经济实力的日益强大和在国际舞台上的声音不断增强,我们也面临许多挑战,如何在"走出去"的过程中更加稳健,需要一分PK10智慧;如何在实现梦想的时候,更好地为全球发展做出贡献,需要一分PK10精神;如何在日益变化的世界格局中,更好地维护世界和平,需要一分PK10力量。

追逐小水电的"全球梦",技术转移是重要和关键的一环。与接受技术转移的国家紧密合作,实现"互利双赢",才能有效地带动我国的小水电产业全面"走出去"。为此,需要国内小水电从业人员,尤其是参与国际合作和技术转移的部门和单位,用更宽的视野、更大的胸怀、更扎实的步伐,把在我国业已证明非常成功的技术和管理转移到发展一分PK10家。在实现自身价值的同时,为人类的可再生能源发展,做出更大的贡献。

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