湖北省农村水电改造路径研究

李治华

摘 要 湖北省是水能资源大省，其农村水能资源丰富，开发利用率较高，但地区分布不均。水电开发对于农村发展和新农村建设至关重要，而老、旧电站存在效益低、安全问题突出等一系列问题，针对这些问题，湖北省探索出一条增效扩容、提高水能资源利用率的水电改造之路，初显改造成效。

关键词 农村水能资源；增效扩容；改造；湖北省

中图分类号：F426.61 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2014）03-082-5

1 湖北省农村水电开发利用基本情况

1.1 水能资源丰富

湖北省水能资源丰富，全省水能资源理论蕴藏量1838.7万kW，其中水能资源理论蕴藏量1.0万kW及以上河流173条，理论蕴藏量1746.8万kW；水能资源理论蕴藏量1万kW以下河流250条，理论蕴藏量91.9万kW。全省河流水能资源理论蕴藏量统计成果见表1。

表1 湖北省河流水能资源理论蕴藏量

资源类别 河流数

/条 平均功率

/万kW 年电量

/亿kW•h

理论蕴藏量 423 1838.7 1610.7

1万kWt及以上河流理论蕴藏量 173 1746.8 1530.2

1万kW以下河流理论蕴藏量 250 91.9 80.5

湖北省农村（0.01≤N≤5万kW）水电站按流域统计情况详见表2。

1.2 地区分布不均

如表所示，湖北省农村水能资源主要分布在清江水系、汉江的堵河、南河水系；三峡北岸的黄柏河、香溪河、沿渡河水系；洞庭湖水系的酉水、溇水；以及鄂东诸河等流域。水能资源地区分布不均，根据行政区划主要分布在鄂西山区的恩施、十堰、宜昌及神农架林区，以及鄂东南山区的黄冈、咸宁等区域内。其中恩施、十堰和宜昌最多，天门、潜江最少，仙桃无技术可开发量。

1.3 开发利用率较高

到2011年底，已建水电站1783处、装机容量3369.0万kW （含大中型），占全省水能资源技术可开发量的91.8%。中、小型水电站装机达到1776处、装机容量427.3万kW，占中、小型水电资源技术可开发量的63.7%。农村水电装机1764处、装机容量296.1万kW （5万kW及以下），占农村水电资源技术可开发量的52.68%。

2 农村水电开发的重要性与改造的必要性

2.1 农村水电开发的重要性

农村水电是农村重要的中小型基础设施和公共设施，是多数山区贫困县的支柱产业和财政收入的主要来源，在农村经济社会发展中占有十分重要的地位，农村水电开发主要体现在以下几个方面。（1）加快了水能资源开发步伐，提高了农村用电水平。以水能资源开发和农村水电建设为契机，多渠道、多层次筹措资金，加快水能资源开发步伐，提高了农村用电水平。（2）促进了县域经济快速发展，增加了农民收入。通过大力发展农村水电，西部山区县域经济得到了快速发展，水电行业对其贡献显著，很多地方水电企业上缴税收平均占县级财政收入的10.7%，部分县占20%以上，成为县域经济发展的支柱产业。通过农村水电的建设，鼓励农民利用征地补偿金入股和直接参与电站建设，增加农户收入。（3）提高了水资源综合利用效益，促进了中小河流治理。在水能资源开发中充分注重合理配置和保护水能资源，走流域综合治理开发之路。在解决当地用电问题的同时，增加了灌溉面积，减轻了下游防洪压力，保障供水安全，促进了中小河流综合治理和水资源的合理有效利用，实现了发电、灌溉、饮水相结合，保持了河流生态用水，维护了河流健康生命。（4）推动了农村基础设施建设，改善了农村人居环境和生产生活条件。带动了农村基础设施建设和相关产业发展，为农民摆脱贫困、奔向小康插上了腾飞的翅膀，不完全统计，我省通过水电建设，共新建和改造乡村公路1.67万km，相当多的乡镇和多个行政村直接受益。城乡家用电器得到更加广泛的普及，文化设施日趋完善，“宽带网”进村入户，农民“衣、食、住、行、用”等各方面条件得到明显改善。（5）巩固了退耕还林成果，实现了人和自然和谐相处。农村水电特别是水电农村电气化、小水电代燃料和增效扩容工程的建设，农民可不再为砍柴付出大量艰苦的劳动，保护了自然森林及生态环境，森林覆盖率得到了普遍提高，巩固了退耕还林成果。以水发电替代煤发电，减少二氧化碳、烟尘排放量和大量二氧化硫等污染物排放，维持了良好生态环境，使山区的天更蓝、山更绿、水更秀，实现了人和自然的和谐相处。

2.2 农村水电改造的必要性

近年来，随着经济体制改革的逐步深化，湖北省农村水电站所有制形式和经营体制发生了深刻变化，逐步由长期以来单一的国有所有制向国有、集体、股份制、民营等多种所有制形式并存格局转变。湖北省农村水电经历了从传统管理、科学管理到现代化管理的三个阶段。多年来，农村水电企业积极推行目标成本管理，将目标成本层层分解到车间、班组、个人，从而降低了运行成本，提高了经济效益。但是，这些老、旧电站上网电价低，管理人员多，企业负担重，经济效益差，存在一定的安全隐患，缺乏足够的维护管理资金，单靠自身实力难以进行增效扩容改造。增效扩容，提高水电资源的利用率是水电改造的必经之路。（1）农村水电转变发展方式、实现可持续发展的内在需求。目前湖北省农村水电资源技术可开发量已经达到52.68%，新建项目的空间不大，从“十二五”开始，将从注重新建项目向更加重视增效扩容改造方面转变，走老旧电站提高综合能效，消除安全隐患，注重生态环保，完善综合利用功能的新路子。可以说，实施农村水电增效扩容改造是一项促进湖北水电转变发展方式，实现科学发展、可持续发展的重要抓手，是在新形势下开展“民生水电、平安水电、绿色水电、和谐水电”的又一项重要任务。（2）消除工程安全隐患、保障公共安全的迫切需要。1995年以前投产的农村水电站普遍存在设计标准低、技术过时落后，建筑质量差、设备制造水平及技术性能低，普遍存在的主要问题：一是水轮发电机组设备磨损严重。发电机老化，温升过高、震动过大、效率降低；水轮机转轮气蚀严重，水机运行效率达不到设计要求；过流部件漏水严重，弃水过大，机组运行状态不稳；水机调速器及进水管蝴蝶阀动作不可靠，自动化程度不高；油、汽、水等系统设备运行性能不稳定。二是电气设备老化严重及能耗过高。电站主变压器介损严重超标，达不到安全运行经济指标；其它一次设备，特别是高、低压开关设备，都是按上世纪八十年代配置的开敞式无防护型设备，绝缘老化，运行超温严重，属淘汰产品，设备维护及检修困难。三是控制保护设备技术普遍落后。电站励磁、调速、监控、保护系统及水机自动化设备陈旧、技术落后、自动化水平低，运行调度动作不可靠，有时电压、电流及温度无法满足电力安全生产的要求。四是渠道、隧洞、压力前池等挡水、泄水建筑物存在渗漏、塌陷、冲刷、淤积等方面的工程缺陷。实施农村水电增效扩容改造，在消除工程安全隐患，保障公共安全等方面成效明显、作用突出。（3）发展可再生能源、促进节能减排的需要。深入推进节能减排是贯彻落实科学发展观、加快转变经济发展方式的重要抓手，是破解资源环境约束的重要途径，也是应对气候变化的有效举措。“十二五”时期，我国继续完成单位GDP能耗下降16%、全国化学需氧量和二氧化硫分别下降8%、全国氮氧化物排放总量分别下降10%的任务。农村水电增效扩容改造不需移民，不增加环境负担，开发成本和电能质量均优于风能、太阳能等同类能源。农村水电增效扩容改造可较大规模地新增水电发电量，随着这些易实施、见效快、效果好的节能减排项目的潜力得到挖掘和释放，将为实现节能减排目标做出更加积极的贡献。（4）改善河流生态环境，促进人水和谐的需要。农村水电过去在解决农村无电缺电问题、促进地方经济发展上发挥了重要作用，得到了广大农民的拥护和欢迎。但受当时开发理念和条件的限制，早期建设的部分电站存在河段减水脱流，影响河流生态和下游生产生活用水等问题。随着经济社会发展，科学发展理念深入人心，人民群众环保意识不断增强，社会公众对河流生态要求越来越高，加强生态流量管理，确保小水电站最小下泄生态流量，使下游河道不干涸、不断流，打造绿色水电，改善河流生态环境，保护好青山绿水，促进人水和谐势在必行。（5）服务“三农”、促进社会主义新农村建设的需要。湖北省农村水电是当地农民、农村集体经济组织的重要收入来源和农村公益事业的主要支柱。实施增效扩容改造，直接惠及当地农民，电站增容、农民增收，对巩固农村基层政权、加强农村基础设施建设和壮大农村集体经济有重要意义。（6）发展分布式能源、提高应急救灾能力的需要。农村水电具有“分布分散、就地开发、就近供电、启闭迅速”等特点，在应急救灾中具有重要作用。2008年初我国南方发生雨雪冰冻灾害，湖北省恩施州及咸宁市农村水电为保障县城和农村春节期间供电发挥了关键作用。

3 农村水电的改造之路

3.1 “四位一体”的农村水电技术改造

湖北省具有雄厚人才资源和技术资源，农村水电站监控设备、微机励磁设备、微机调速器设备、微机保护装置、光纤数字设备厂家众多，很多技术处于国内领先地位。使我省在农村水电现代化技术改造方面具有一定的优势。

在水轮发电机组改造方面，湖北省以更换高效转轮和发电机定、转子线圈为主，既减少了投资，也节约了大量金属材料。

在调速器改造方面，主要更换电气部分和部分机械设备，保留液压部分，既可减少投资和材料，还可减少工作量，缩短改造工期。对一定需要更新改造的，优先采用高油压微机调速器，并不再设气系统，简化了运行管理。

在电气设备改造方面，以安全为第一要素，尽量采用免维护和运行操作简单的智能设备，减少运行人员的操作失误和工作压力。

在流域梯级电站统一调度、管理方面，做了一些积极的探索，积累了宝贵的经验。如1990年五峰县松林坪水电站采用微机监控系统；1997年兴山县古夫110kV变电站采用了微机综合自动化系统替代电磁式控制保护设备等。

3.2 增效扩容——水电改造的必经之路

农村水电增效扩容改造工程是通过采用新技术、新材料、新工艺和新设备对老旧农村水电站实施改造，其工期短、规模小、无移民，基本不增加淹没耕地、林地和永久性占地。2011年，全省47座水电站纳入全国农村水电增效扩容改造试点计划。改造前装机容量11.189万kW，改造后装机容量可达到13.477万kW，计划总投资4.19亿元。目前，47个试点项目已经圆满完成改造任务，通过了完工验收，对提高人民生活水平，壮大农村集体经济，促进农民增收发挥了重要作用。其效益主要体现在以下5个方面。（1）促进减排温室气体。新增的清洁可再生电能，可替代化石能源消耗，减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体排放，减轻烟尘污染、水污染和酸雨危害，改善大气环境和水环境。（2）改善河流生态环境。针对部分老旧电站原设计未考虑生态流量的问题，采取相应的工程措施后可满足下游河道生态流量要求，为达到改善河流生态环境的目标，改造中以维护河流健康为目标，生态基流不得低于河段多年平均流量的10%。确保小水电站最小下泄生态流量，使下游河道不干涸、不断流。（3）保护森林植被。通过为农民提供廉价电力，实现以电代柴，可有效保护山区植被，巩固退耕还林成果，避免水土流失，恢复青山绿水。（4）改善公共安全环境。在巩固、增效和扩容老旧电站发、供电能力的基础上，消除电站自身安全隐患，使其防洪标准和运行状况满足公共安全要求。（5）提高水资源综合利用能力。增效扩容项目绝大多数都是经过水库整险加固的项目，改善了灌溉、人畜饮水、生态修复和满足人民群众生产生活用水需要。增效扩容主要侧重在机电设备更新改造、优化梯级电站调度方面，提高了水资源的综合利用能力。

农村水电是绿色可再生能源，增效扩容改造具有较强的公益性，湖北对水电改造的探索具有很大实践意义。目前国家对推进农村水电增效扩容工作和发展可再生能源出台了一系列的扶持和优惠政策，增效扩容的水电改造之路也将继续为国家建设作出新贡献。

参考文献

[1] 中国可再生能源发展战略研究项目组.中国可再生能源发展战略研究丛书——水能卷[M].北京：中国电力出版社，2008.

（责任编辑：刘昀）

3 农村水电的改造之路

3.1 “四位一体”的农村水电技术改造

湖北省具有雄厚人才资源和技术资源，农村水电站监控设备、微机励磁设备、微机调速器设备、微机保护装置、光纤数字设备厂家众多，很多技术处于国内领先地位。使我省在农村水电现代化技术改造方面具有一定的优势。

在水轮发电机组改造方面，湖北省以更换高效转轮和发电机定、转子线圈为主，既减少了投资，也节约了大量金属材料。

在调速器改造方面，主要更换电气部分和部分机械设备，保留液压部分，既可减少投资和材料，还可减少工作量，缩短改造工期。对一定需要更新改造的，优先采用高油压微机调速器，并不再设气系统，简化了运行管理。

在电气设备改造方面，以安全为第一要素，尽量采用免维护和运行操作简单的智能设备，减少运行人员的操作失误和工作压力。

在流域梯级电站统一调度、管理方面，做了一些积极的探索，积累了宝贵的经验。如1990年五峰县松林坪水电站采用微机监控系统；1997年兴山县古夫110kV变电站采用了微机综合自动化系统替代电磁式控制保护设备等。

3.2 增效扩容——水电改造的必经之路

农村水电增效扩容改造工程是通过采用新技术、新材料、新工艺和新设备对老旧农村水电站实施改造，其工期短、规模小、无移民，基本不增加淹没耕地、林地和永久性占地。2011年，全省47座水电站纳入全国农村水电增效扩容改造试点计划。改造前装机容量11.189万kW，改造后装机容量可达到13.477万kW，计划总投资4.19亿元。目前，47个试点项目已经圆满完成改造任务，通过了完工验收，对提高人民生活水平，壮大农村集体经济，促进农民增收发挥了重要作用。其效益主要体现在以下5个方面。（1）促进减排温室气体。新增的清洁可再生电能，可替代化石能源消耗，减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体排放，减轻烟尘污染、水污染和酸雨危害，改善大气环境和水环境。（2）改善河流生态环境。针对部分老旧电站原设计未考虑生态流量的问题，采取相应的工程措施后可满足下游河道生态流量要求，为达到改善河流生态环境的目标，改造中以维护河流健康为目标，生态基流不得低于河段多年平均流量的10%。确保小水电站最小下泄生态流量，使下游河道不干涸、不断流。（3）保护森林植被。通过为农民提供廉价电力，实现以电代柴，可有效保护山区植被，巩固退耕还林成果，避免水土流失，恢复青山绿水。（4）改善公共安全环境。在巩固、增效和扩容老旧电站发、供电能力的基础上，消除电站自身安全隐患，使其防洪标准和运行状况满足公共安全要求。（5）提高水资源综合利用能力。增效扩容项目绝大多数都是经过水库整险加固的项目，改善了灌溉、人畜饮水、生态修复和满足人民群众生产生活用水需要。增效扩容主要侧重在机电设备更新改造、优化梯级电站调度方面，提高了水资源的综合利用能力。

农村水电是绿色可再生能源，增效扩容改造具有较强的公益性，湖北对水电改造的探索具有很大实践意义。目前国家对推进农村水电增效扩容工作和发展可再生能源出台了一系列的扶持和优惠政策，增效扩容的水电改造之路也将继续为国家建设作出新贡献。

参考文献

[1] 中国可再生能源发展战略研究项目组.中国可再生能源发展战略研究丛书——水能卷[M].北京：中国电力出版社，2008.

（责任编辑：刘昀）

3 农村水电的改造之路

3.1 “四位一体”的农村水电技术改造

湖北省具有雄厚人才资源和技术资源，农村水电站监控设备、微机励磁设备、微机调速器设备、微机保护装置、光纤数字设备厂家众多，很多技术处于国内领先地位。使我省在农村水电现代化技术改造方面具有一定的优势。

在水轮发电机组改造方面，湖北省以更换高效转轮和发电机定、转子线圈为主，既减少了投资，也节约了大量金属材料。

在调速器改造方面，主要更换电气部分和部分机械设备，保留液压部分，既可减少投资和材料，还可减少工作量，缩短改造工期。对一定需要更新改造的，优先采用高油压微机调速器，并不再设气系统，简化了运行管理。

在电气设备改造方面，以安全为第一要素，尽量采用免维护和运行操作简单的智能设备，减少运行人员的操作失误和工作压力。

在流域梯级电站统一调度、管理方面，做了一些积极的探索，积累了宝贵的经验。如1990年五峰县松林坪水电站采用微机监控系统；1997年兴山县古夫110kV变电站采用了微机综合自动化系统替代电磁式控制保护设备等。

3.2 增效扩容——水电改造的必经之路

农村水电增效扩容改造工程是通过采用新技术、新材料、新工艺和新设备对老旧农村水电站实施改造，其工期短、规模小、无移民，基本不增加淹没耕地、林地和永久性占地。2011年，全省47座水电站纳入全国农村水电增效扩容改造试点计划。改造前装机容量11.189万kW，改造后装机容量可达到13.477万kW，计划总投资4.19亿元。目前，47个试点项目已经圆满完成改造任务，通过了完工验收，对提高人民生活水平，壮大农村集体经济，促进农民增收发挥了重要作用。其效益主要体现在以下5个方面。（1）促进减排温室气体。新增的清洁可再生电能，可替代化石能源消耗，减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体排放，减轻烟尘污染、水污染和酸雨危害，改善大气环境和水环境。（2）改善河流生态环境。针对部分老旧电站原设计未考虑生态流量的问题，采取相应的工程措施后可满足下游河道生态流量要求，为达到改善河流生态环境的目标，改造中以维护河流健康为目标，生态基流不得低于河段多年平均流量的10%。确保小水电站最小下泄生态流量，使下游河道不干涸、不断流。（3）保护森林植被。通过为农民提供廉价电力，实现以电代柴，可有效保护山区植被，巩固退耕还林成果，避免水土流失，恢复青山绿水。（4）改善公共安全环境。在巩固、增效和扩容老旧电站发、供电能力的基础上，消除电站自身安全隐患，使其防洪标准和运行状况满足公共安全要求。（5）提高水资源综合利用能力。增效扩容项目绝大多数都是经过水库整险加固的项目，改善了灌溉、人畜饮水、生态修复和满足人民群众生产生活用水需要。增效扩容主要侧重在机电设备更新改造、优化梯级电站调度方面，提高了水资源的综合利用能力。

农村水电是绿色可再生能源，增效扩容改造具有较强的公益性，湖北对水电改造的探索具有很大实践意义。目前国家对推进农村水电增效扩容工作和发展可再生能源出台了一系列的扶持和优惠政策，增效扩容的水电改造之路也将继续为国家建设作出新贡献。

参考文献

[1] 中国可再生能源发展战略研究项目组.中国可再生能源发展战略研究丛书——水能卷[M].北京：中国电力出版社，2008.

（责任编辑：刘昀）