水利工程論文-歐洲小型水力發(fā)電技術(shù)——其發(fā)展與市場(chǎng)前景.doc

水利工程論文-歐洲小型水力發(fā)電技術(shù)其發(fā)展與市場(chǎng)前景摘要：幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)小型水利水電工程(SHP)已經(jīng)成為蘊(yùn)藏有水能的歐洲國(guó)家能源的重要來(lái)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(lái)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(chǎng)，這樣水能就被轉(zhuǎn)化為用于生產(chǎn)的電能。關(guān)鍵詞：水力發(fā)電幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)小型水利水電工程(SHP)已經(jīng)成為蘊(yùn)藏有水能的歐洲國(guó)家能源的重要來(lái)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(lái)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(chǎng)，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(guó)家電力系統(tǒng)開(kāi)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(guó)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(guó)家迫切需要建立一整套水能管理規(guī)定及國(guó)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(hù)來(lái)說(shuō)使用從國(guó)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(hù)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(guó)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(chǎng)將會(huì)重新開(kāi)放。但是仍然歷經(jīng)了二十多年的發(fā)展和游說(shuō)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(shū)（26l197）之中，概略的闡述了未來(lái)歐盟關(guān)于可循環(huán)利用能源的新政策。白皮書(shū)涵蓋了有關(guān)競(jìng)爭(zhēng)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(wèn)題。白皮書(shū)還詳盡的說(shuō)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(guó)的23%，捷克斯洛伐克的12%，波蘭的6%，德國(guó)的4%，英國(guó)的3%以及其他國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)、德國(guó)、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(guó)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(guó)、芬蘭和英國(guó)為11.5MW，而德國(guó)、捷克共和國(guó)、斯洛伐克和斯洛文尼亞則降至200300kW。單個(gè)電站平均容量的大小也反映了各國(guó)水能的蘊(yùn)藏量及其工業(yè)開(kāi)始的時(shí)間，年代較早的國(guó)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(guó)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(guó)這樣老牌的SHP利用國(guó)家擁有世界上最老的電站，其中50%已經(jīng)有超過(guò)60年的歷史了。而葡萄牙、西班牙、英國(guó)、希臘和一些東歐國(guó)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(guó)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1.23歐分每千瓦時(shí)；其次為英國(guó)、愛(ài)爾蘭、西班牙和葡萄牙，46歐分每千瓦時(shí)；還有一些國(guó)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(hù)需要繳納電力稅收，在德國(guó)則有6580人需要繳納。將來(lái)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(guó)家如英國(guó)或德國(guó)可以獲得額外的收入。如果在五年之內(nèi)這些國(guó)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(lái)說(shuō)，第一起被英國(guó)證券交易所報(bào)道的案例為一個(gè)價(jià)值三百萬(wàn)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(lái)降低排放量以滿(mǎn)足其在20082012年間610萬(wàn)噸二氧化碳排放量的配額，否則在未來(lái)十年內(nèi)，他將不得不從危地馬拉購(gòu)買(mǎi)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(guó)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(kāi)發(fā)。對(duì)于那些還沒(méi)有被開(kāi)發(fā)的水力資源，小型電站相對(duì)于大型的帶有水庫(kù)的電站來(lái)說(shuō)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(guó)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(jiàn)往往是出于感情因素而非理性的證據(jù)。對(duì)于原來(lái)河流中最小流量的要求限制了可開(kāi)發(fā)的流域。而安裝魚(yú)梯甚至改變建筑的結(jié)構(gòu)來(lái)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(wú)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(kāi)始減慢響應(yīng)由于能源市場(chǎng)的反常以及趨向于清潔能源的趨勢(shì)所帶來(lái)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(xiàn)。據(jù)SHP行業(yè)估計(jì)大約有6070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(wèn)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(guò)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(guó)家之間是不同的，這不僅反映了這個(gè)國(guó)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(guó)是建造投資最高的國(guó)家，其各自相應(yīng)的投資為4，00010，000歐元每千瓦和4，0006，000歐元每千瓦。其次為希臘、斯洛伐克和斯洛文尼亞1，0002，000歐元每千瓦，西班牙和挪威1，0001，500歐元每千瓦，波蘭5001，200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(guó)家的建設(shè)投資平均為2，0002，500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(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端的定期檢查。市場(chǎng)前景在SHP技術(shù)方面，歐洲一直是市場(chǎng)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