加强山东黄河水能开发的探讨

2012-08-15邵杰

山东水利 2012年9期

邵杰

（济南黄河河务局东城黄河浮桥公司，山东济南 250107）

黄河山东段全长628 km，是山东省主要的客水资源，在经济、社会发展中发挥着重要的战略地位。目前山东对黄河水的利用主要是从各闸口引出，用于农业灌溉或重要工业、城乡生活用水，年引用黄河水量达70多亿m3，为富民兴鲁发挥着越来越大的作用。黄河山东段是典型的“地上悬河”，河床高于背河地面3～5 m，河道特点上宽下窄、比降较缓，总落差60多m。自实施黄河水资源统一调度后，黄河山东段的水流稳定，日均流量约800 m3/s。黄河水常年不停地流淌，蕴含着巨大的水能，理论蕴藏量达900多MW，只是这些水能是低水头的，属于小水电，常被忽视，尚未充分开发利用。

1 山东黄河水能开发利用的形式

1.1 低水头水力发电

山东黄河现有引水闸口60多座，设计引水流量2 000多m3/s，每年引水量70多亿m3。由于山东黄河是地上河，河床高于两岸地面3～5 m，各引水闸口的水位也是内高外低，水流处于低水头工作。这种低水头的水流蕴含着较大的水能，达十几万千瓦。各引水闸口可根据实际情况进行简易改造，安装低水头发电装置，在引水时发电，这些电能储存后可用于闸口照明、仪器检测等自用或向沿岸村庄输送。2009年8月开工建设的河套灌区总干渠第二分水枢纽水电站就是利用引黄河水发电的低水头水电站，设计水位差只有4.7 m，装机容量1.05万kW，年发电量达3 000多万kW·h。水电站利用引黄灌溉水发电后，电站尾水又流入水渠，大大提高了黄河水的利用率，有效促进了黄河灌区水利产业的可持续发展。

1.2 无落差水力发电

无落差水力发电技术是近几年发明的一种新型水力发电方法，也称作无坝式聚能水力发电或水平式无坝流水冲击发电，其特点是不需要拦河筑坝或修水渠将水位提高，而是利用自然水流的动力发电，对水流无落差要求，不受江河地质结构及河段限制。无落差水力发电设施建造简单、技术要求低、造价低，日常维护简单，运行费用低，而且发电水轮机可随水位变化自动上升或下降，发电量及电压稳定，对流水的利用率高、成本低，较适合黄河下游的水流状况。

1.3 水车提水

山东黄河标准化堤防完成后，1 000多公里的堤防和几万亩的淤背区全部绿化植树种草。黄河大堤都高于地面十几米，地表墒情差，草木的维护量大，每个县（区）河务局每年的浇地开支都达十几万甚至几十万元，占用较多的黄河养护经费。在黄河险工附近安装水车，可日夜不停地从河里提水，用于大堤的灌溉，代替电力抽水、汽车运水等，可节省大量经费。水车设施建造快、技术要求低，投资小，日常维护简单。

1.4 积极参与跨河交通的建设

黄河山东段的来水受上游闸坝控制，水量偏少，但流量相对稳定，这一特点给建造跨河浮桥提供了便利。目前山东段建有黄河浮桥50多座，是公路大桥的有益补充，为地方社会经济发展和新农村建设起到了较大推动作用。各地可根据实际情况积极建造跨河浮桥，充分发挥山东黄河拥有的资源、管理优势，服务两岸群众，使山东黄河发挥更大的作用。

2 山东黄河水能开发的可行性

2.1 开发时机成熟

水能是一种廉价、清洁的可再生能源，具有环境污染小、资源分布广、利用潜力大、可永续利用等优点，是有利于人与自然和谐发展的重要能源，是实现可持续能源战略的必然选择，已排在我国电力发展的第一位。小水电也是我国大力鼓励发展的绿色可再生能源，是我国水电开发的重要组成部分。2011年，中央一号文件首度以水利为主题，其中第14条明确提出合理开发水能资源，大力发展小水电。

目前全国各主要河流的高落差段都进行了开发，只有大部分河流的下游或其小支流的低水头能源有待开发，这也是以后较长时间内开发水能的主要方式。山东黄河自标准化堤防完成后，各部门的主要工作转向堤防维护和水资源的开发利用，尽可能使黄河发挥出其作用，保持黄河的健康发展。现在黄河中上游高水头水能开发相继完成，下游还有待开发，这也是从传统的水利用向能源利用的转变，是山东黄河保持可持续发展的有力措施。在这种背景下，开发山东黄河的水能是一个较好的机遇。

2.2 开发技术成熟

水能开发利用的历史很悠久，古代的水车、水磨，现代的水力发电等，已是目前世界上利用最广、技术最成熟的可再生能源，水力发电占全世界可再生能源发电的92%以上，是将来最具有发展潜力的电力来源之一。低水头发电主要采用贯流式水轮发电机组或无落差水力发电机组，在极低水头时稳定运行（如超低水头1.5 m以下），资源利用充分，单位过流量大，效率高、稳定性好。建国后，我国小水电发展迅速，截至2011年底已建成小水电站4.5万多座，年发电量1 600多亿kW·h，装机容量和发电量约占全国水电的30%，电站建设与管理技术已较成熟。山东省现有小水电站200多座，总装机容量近10万kW，多年来运行良好，在防洪、发电、灌溉等方面发挥了重要作用，创造了较好的社会效益和经济效益。小水电的发展开创了中国特色农村电气化道路，为我国农村经济社会发展做出了巨大贡献。

2.3 经济效益等显著

山东黄河的来水量稳定，水电开发利用有一定的计划性与可能性，能够安全运行持续发电。山东黄河的水电开发属于小水电，规模小，可就势利用原河道的水流，对河道环境及河势等的影响小；另外低水头的发电设备较简单，结构紧凑，土建工程量小，投资小、建造周期短，后期维修管理也容易。一台100 kW的无落差发电机及附属设施造价约10多万元，而年发电量可达6 000～8 000 kW·h，收益20多万，当年就能收回投资，收益率高。一座装机容量2.5万kW的无坝式聚能水力发电站，投资约5 000万元，年发电量可达1.8亿kW·h，年获利润5 000多万元，1～2年即可收回全部投资。一台15 m高水车的建造成本约十几万元，可满足20～33.33 hm2地的日常灌溉，年节省草木灌溉费用几万元。

2.4 财力、人力基础雄厚

近几年，山东黄河的经济发展一直较快，无论是施工企业还是第三产业都有了长足的发展，年创收几十亿元，资金力量雄厚；有一级水电工程施工、设计资质的公司多家，水电设施设计、建造、运营经验丰富。所以，黄河管理部门完全有实力、有能力在黄河上投资开发建设小水电站，为山东黄河的可持续发展提供动力。

3 山东黄河水能开发的原则

山东黄河的水能资源量是巨大的，但开发必须坚持科学合理，坚持统筹兼顾、可持续性的原则，优先保证人民生活用水、工业用水和排沙入海用水，再根据实际情况逐步安排长远发展问题。一要坚持可持续发展战略，把发展黄河经济、确保黄河防汛防凌安全、改善职工生活作为水能开发利用的根本出发点。二要转变治河思路和体制，全面推进传统水利向现代化水利、可持续利用水利转变，注重水资源的深度利用。充分认识黄河低水头水电资源是可以开发的。在管理体制上建立符合市场经济要求的水管体制和符合市场规律要求的融资方式，要通过各种渠道，吸引社会资金服务黄河治理开发，推动山东黄河的可持续发展。三要积极采取措施，分期分步开发黄河水能。筹建山东黄河水电开发公司，负责水电开发的规划、设计、运营管理和技术服务，积极引进新技术、新产品，保证水电开发的经济效益和可持续性。