持續(xù)調(diào)整電源結(jié)構(gòu) 大力開(kāi)發(fā)水力發(fā)電

梁維燕

（哈爾濱電氣集團(tuán)，黑龍江哈爾濱150040）

1 近十年我國(guó)電站裝機(jī)容量狀況

2002年末，我國(guó)電力工業(yè)體制改革，實(shí)行廠網(wǎng)分開(kāi)，建立國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司，統(tǒng)管全國(guó)電網(wǎng)建設(shè)和經(jīng)營(yíng)。成立五大發(fā)電公司分管全國(guó)電廠建設(shè)與管理,出現(xiàn)國(guó)內(nèi)電力建設(shè)新一輪快速發(fā)展，各大發(fā)電公司認(rèn)真貫徹國(guó)家節(jié)能減排方針，大型燃煤火電站積極采用600～1000 MW超臨界（蒸汽參數(shù)24 MPa ～566℃/566℃）和超超臨界（蒸汽參數(shù)26 MPa ～600℃/600℃）火電機(jī)組，沒(méi)有掌握的技術(shù)由國(guó)內(nèi)企業(yè)引進(jìn)制造技術(shù)，結(jié)合1981年引進(jìn)的技術(shù)，與外商合作投標(biāo)，不久即形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)超超臨界1000 MW、超臨界600 MW投入運(yùn)行，加快了我國(guó)大型火電機(jī)組的技術(shù)進(jìn)步。國(guó)家實(shí)施“上大壓小”的方針是十分正確的,火電站供電煤耗從2000年394 g（/kW·h）降到現(xiàn)在335 g（/kW·h）,實(shí)現(xiàn)了“節(jié)能減排”。

20世紀(jì)末，消化吸收引進(jìn)三峽工程左岸700 MW水電機(jī)組技術(shù)，并有創(chuàng)新，其后建設(shè)的水電站全由國(guó)內(nèi)供應(yīng)水電機(jī)組，而且機(jī)組用鑄鍛件與材料全部立足于國(guó)內(nèi)。核電、風(fēng)電等也都有長(zhǎng)足的發(fā)展。

從2000—2010年，我國(guó)電站裝機(jī)總?cè)萘繌?19000 MW增加到962190 MW,增長(zhǎng)2.02倍，居世界第二位，其中水電裝機(jī)總?cè)萘繌?9300 MW增加到213400 MW,增長(zhǎng)1.69倍，居世界第一位。21世紀(jì)前10年，我國(guó)電力工業(yè)和電力設(shè)備制造工業(yè)都取得了重大成就，許多單項(xiàng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先地位，但這10年電源建設(shè)中煤電發(fā)展仍快于水電。為降低污染和減少有限的化石資源的消耗，以實(shí)現(xiàn)到2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到15%的承諾，必須大力發(fā)展水電。

2 持續(xù)大力開(kāi)發(fā)水電

2.1 我國(guó)開(kāi)發(fā)水力資源的前景

到2010年末，我國(guó)水電開(kāi)發(fā)利用量與技術(shù)可開(kāi)發(fā)量相比，按容量統(tǒng)計(jì)為39.4%（213400 MW/541640 MW）,（不計(jì)其中已建成抽水蓄能機(jī)組容量12000 MW為37.2%）,按發(fā)電量統(tǒng)計(jì)僅為27.7%(6860億kW·h/24740億kW·h),還有大量的清潔的寶貴的水力資源等待開(kāi)發(fā)。世界上工業(yè)發(fā)達(dá)較早的國(guó)家都是優(yōu)先發(fā)展水電，100多年來(lái)水力資源已開(kāi)發(fā)80%以上。我國(guó)水力資源豐富，居世界各國(guó)首位，建國(guó)六十年，我國(guó)水電建設(shè)與水電設(shè)備制造工業(yè)同樣取得了重大成就。特別是21世紀(jì)前10年，水電站建設(shè)以大型水電站、安裝550 ～700 MW大型機(jī)組為主，平均年增裝機(jī)13049 MW。正在建設(shè)的金沙江溪落渡、向家壩水電站，安裝單機(jī)770 ～800 MW機(jī)組，今后10年水電站建設(shè)平均年增裝機(jī)還會(huì)增加，加快水電開(kāi)發(fā)和西電東送，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)實(shí)屬必要，國(guó)家加快審批建設(shè)水電站的新項(xiàng)目，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)水電建設(shè)的持續(xù)快速發(fā)展，并改善我國(guó)電源結(jié)構(gòu)。

2.2 大力開(kāi)發(fā)水電有利于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展

水力發(fā)電是清潔的、沒(méi)有污染排放的、廉價(jià)的可再生能源，早已為國(guó)內(nèi)外所共識(shí)。但有少數(shù)人抓住水電建設(shè)中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)的個(gè)別問(wèn)題不放，不贊成發(fā)展水電。世界上建設(shè)水電站已有100多年的歷史，公認(rèn)第一座水電站是法國(guó)1878年建設(shè)的，中國(guó)建設(shè)的第一座水電站是1905年臺(tái)灣龜山水電站，大陸建設(shè)第一座水電站是1912年云南石龍壩水電站。我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造第一臺(tái)800 k W水輪發(fā)電機(jī)組于1951年裝在四川龍溪河下硐水電站，解決長(zhǎng)壽地區(qū)用電，后來(lái)機(jī)組遷建到蘇雄水電站運(yùn)行至今。1959年新安江水電站首臺(tái)72.5 MW機(jī)組投運(yùn)至今已50年,共9臺(tái)機(jī)組長(zhǎng)期為華東地區(qū)供電。例不勝舉，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)有2億kW水電站機(jī)組在安全運(yùn)行，為祖國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著重要作用,是有目共睹的。建設(shè)水力樞紐具有防洪、發(fā)電、航運(yùn)、節(jié)能減排、灌溉、養(yǎng)殖等經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，做好水電站勘測(cè)規(guī)劃和加強(qiáng)管理,“建好一座電站，帶動(dòng)一方經(jīng)濟(jì)，改善一片環(huán)境、造福一批移民”是可以實(shí)現(xiàn)的。

2.3 我國(guó)水電設(shè)備制造工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r

哈電和東電自主設(shè)計(jì)了劉家峽、白山、龍羊峽、葛洲壩、李家峽、巖灘等大型水電機(jī)組，有了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。改革開(kāi)放后，在用戶(hù)采購(gòu)進(jìn)口機(jī)組時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)分包制造部件，雖然沒(méi)有技術(shù)轉(zhuǎn)讓?zhuān)诩夹g(shù)和管理上又有所提高，共計(jì)有魯布革、五強(qiáng)溪、水口、二灘等大型機(jī)組。骨干制造企業(yè)有2家，還有4家合資企業(yè)和50多家中小型水電設(shè)備制造廠，潛力很大。

1983年，國(guó)務(wù)院重大技術(shù)裝備領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室和機(jī)械部安排，國(guó)內(nèi)一所兩廠合作，自主開(kāi)發(fā)三峽機(jī)組總體設(shè)計(jì)研究，建立水力實(shí)驗(yàn)臺(tái)、推力軸承試驗(yàn)臺(tái)和計(jì)算手段，為三峽工程論證和樞紐設(shè)計(jì)提供有關(guān)數(shù)據(jù)。1993年底，國(guó)家邀請(qǐng)外商來(lái)華技術(shù)交流，其后組團(tuán)出國(guó)考察，曾分別完成三峽機(jī)組方案設(shè)計(jì)并經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)專(zhuān)家評(píng)審。1996年,中央確定三峽左岸14臺(tái)700 MW水電機(jī)組以國(guó)外為主,消化吸收引進(jìn)技術(shù)再創(chuàng)新,工廠進(jìn)行技術(shù)改造，國(guó)內(nèi)分包制造。右岸機(jī)組由國(guó)內(nèi)廠家設(shè)計(jì)制造8臺(tái),機(jī)組性能和質(zhì)量?jī)?yōu)于左岸,特別是哈爾濱電機(jī)廠自主開(kāi)發(fā)的定轉(zhuǎn)子全空氣冷卻發(fā)電機(jī)技術(shù)[1],用戶(hù)評(píng)價(jià)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,運(yùn)行良好。金沙江溪落渡770 MW、向家壩800 MW水電機(jī)組均采用全空冷技術(shù)。說(shuō)明國(guó)內(nèi)已具有開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型水電機(jī)組并有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的能力。而且，大型水電機(jī)組的鑄鍛件和材料完全可以立足于國(guó)內(nèi)，對(duì)我國(guó)水電建設(shè)具有了十分有利的條件。

“十二五”將建設(shè)的金沙江上白鶴灘水電站最大水頭241 m、烏東德水電站最大水頭163 m(三峽水電站是113 m),適于安裝1000 MW級(jí)水電機(jī)組。由于水頭高,轉(zhuǎn)速提高,機(jī)組尺寸小于三峽,要求提高強(qiáng)度的鋼板可立足國(guó)內(nèi)。建議白鶴灘和向家壩水電站積極選用1000 MW水電機(jī)組,是建設(shè)創(chuàng)新性國(guó)家的一項(xiàng)新貢獻(xiàn)!

3 加快建設(shè)抽水蓄能電站

抽水蓄能電站是具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相和事故備用等多種作用的特殊電源，具有運(yùn)行靈活和反應(yīng)快速的特點(diǎn)，對(duì)確保電網(wǎng)質(zhì)量、安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要作用，為適應(yīng)核電發(fā)展及大容量清潔煤機(jī)組建設(shè)和風(fēng)力、太陽(yáng)能發(fā)電等所必需。日本專(zhuān)家認(rèn)為抽水蓄能電站裝機(jī)應(yīng)占電網(wǎng)總?cè)萘康?0% ～14%為宜，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)只有廣州、浙江天荒坪、北京十三陵等20座抽水蓄能電站、總裝機(jī)容量11845 MW在運(yùn)行，只占電網(wǎng)總量的1.36%,正在建設(shè)11座13080 MW,相距甚遠(yuǎn)，加快建設(shè)抽水蓄能電站是十分必要的。

1）抽水蓄能電站比常規(guī)水電站單位造價(jià)低40%左右,在需要增加尖峰負(fù)荷地區(qū)的電網(wǎng)可以?xún)?yōu)先考慮建設(shè)抽水蓄能電站。按照中國(guó)水電工程顧問(wèn)集團(tuán)公司提出的抽水蓄能電站項(xiàng)目發(fā)展規(guī)劃,到2020年全國(guó)將建成50000 MW機(jī)組以上是必要的,國(guó)家加快審批抽水蓄能電站建設(shè)項(xiàng)目,以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需要。

2）國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)抽水蓄能機(jī)組較晚,現(xiàn)在剛開(kāi)始設(shè)計(jì)制造500 m水頭段300 MW機(jī)組。日本開(kāi)發(fā)的葛野川電站單級(jí)可逆混流式水泵水輪機(jī)的揚(yáng)程達(dá)到了778 m、神流川機(jī)組單機(jī)容量達(dá)到450 MW。國(guó)外的單級(jí)可逆機(jī)組的最高效率在抽水和發(fā)電2種運(yùn)行工況下效率均已超過(guò)93%,日本大河內(nèi)電站400 MW機(jī)組采用變速恒頻技術(shù)早在1993年投入運(yùn)行,國(guó)內(nèi)抽水蓄能電站機(jī)組設(shè)計(jì)制造水平亟需提高。抽水蓄能機(jī)組頻繁起停、變換運(yùn)行工況,技術(shù)要求嚴(yán)格,汲取國(guó)內(nèi)外啟動(dòng)調(diào)試中發(fā)生的問(wèn)題,有關(guān)企業(yè)組織專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍加強(qiáng)研究,有關(guān)學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)組織培訓(xùn)交流,迅速提高我國(guó)抽水蓄能機(jī)組的技術(shù)水平,以適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需要。

4 加強(qiáng)管理,提高小水電技術(shù)水平

小水電（電站裝機(jī)容量50 MW及以下）是我國(guó)水電建設(shè)的重要組成部分,水利部公布現(xiàn)在全國(guó)小水電站4.5萬(wàn)座,總裝機(jī)55120 MW,年發(fā)電量1600億kW·h,約占全國(guó)水電裝機(jī)發(fā)電量30%,在偏遠(yuǎn)農(nóng)村的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮著重要作用，以電代薪、保護(hù)森林意義深遠(yuǎn)。由于小水電站管理的需要，自動(dòng)化水平有很大提高，但水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪受造價(jià)影響進(jìn)步很慢。近年，國(guó)內(nèi)水輪機(jī)水力設(shè)計(jì)與模型轉(zhuǎn)輪研究有突破性進(jìn)展，轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)、材料和制造水平有很大提高，應(yīng)在小水電機(jī)組推廣應(yīng)用。加強(qiáng)行業(yè)管理，組織技術(shù)交流，實(shí)施水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，降低成本，以提高小水電機(jī)組的效率和壽命。

[1] 梁維燕.電力科技發(fā)展與電氣工程學(xué)科建設(shè)[J].電網(wǎng)與清潔能源,2010,26(8):1-3.