一、水能资源状况
1.1 我国的水能资源
    构成河流水能资源的两大要素是径流和落差，中国具有径流丰沛和落差巨大的优越自然条件。中国境内所有流域面积在100km2 以上的河流共5000 余条。其中，河长在1000km 以上者有20 条；流域面积在1000km2 以上者有1600 余条；水能资源蕴藏量在10MW 以上者有3019 条。

    中国河流水能资源蕴藏量676GW，年发电量5920TWh；可能开发水能资源的装机容量378GW，年发电量1920TWh。不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，中国在世界各国中均居第一位。

    我国国土面积与巴西、俄罗斯、加拿大和美国相当，年径流总量均小于这些国家，但水能蕴藏量却超过这些国家而位居世界之首，主要得益于我国大陆东西部之间高落差的阶梯状地理特征。从“世界第三极”青藏高原到海拔仅50m 的沿海平原之间存在着高达4000m 以上的大面积落差，这是世界绝无仅有的。

    至2004 年10 月我国的水电装机已突破100GW。占可开发水能资源的装机容量的26％。



    1.2 我国小水电资源的特点
    在我国小水电被定义为装机容量不超过50 MW(含50 MW)的小型及微型水电站。中小支流遍布全国，小水电资源十分丰富。据初步普查资料统计，小水电资源的蕴藏量为160GW。相应的年电能约为1300TWh；5 万kW（含5 万kW）以下的小水电资源可开发量达到1.28 亿kW。至2004 年我国已开发小水电装机容量为3865 万kW，已开发的小水电资源占可开发资源的32％，已开发的小水电占整个水电装机的约40％，小水电发展潜力也是很大的。[NextPage]
    我国小水电资源广泛分布在全国1600 多个山区县，主要集中在中西部地区，其中西部地区小水电技术可开发量占全国的63.6%；中部地区小水电可开发量占全国的17.8%。东部地区小水电可开发量为18.5%。我国西部小水电资源目前仅开发了900 多万kW，占可开发水电资源的2.1%。开发水平偏低，存在着极大的发展空间。我国小水电资源剩余技术可开发量及分布见图2。



    我国小水电资源开发量位居前6 位的省区是广东、四川、福建、云南、湖南、浙江，开发量分别为408 万kW、367 万kW、362 万kW、233 万kW、217 万kW 和206 万kW。2002 年开发率居前4 位的省区是广东、福建、浙江和海南，开发率分别为64%、52%、47%和47%。



二、技术发展状况
2.1 我国小水电技术及产业发展现状
    小水电技术主要包括流域规划技术，水工建筑物设计施工技术，小型水轮发电机组设备制造技术，水电站计算机监控技术，电网自动化调度技术及输配电计算机监控技术等。

    流域规划技术主要包括小流域梯级开发、龙头水库开发、高水头电站跨流域开发等，通过把流域作为一个有机的整体，进行系统研究，找出符合整个流域最大水力资源利用率、最大发电效益、最大社会效益和环境效益的开发方案。目前，小水电流域规划技术发展迅速，并逐步推广应用到全国小水电开发中。[NextPage]
    小水电的水工建筑物技术主要包括⑴砼重力坝、砌石拱坝、小型砌石连拱支墩坝、砼拱坝、橡胶坝、砼面板堆石坝、土坝等挡水建筑物技术；⑵发电引水、跨流域引水和虹吸式进水等引水建筑物技术。小水电水工建筑物投资比例大，工程进度也受其制约，因此，水工建筑物技术发展可以有效减少工程投资、加快施工进度。

    砌石拱坝，特别是较低坝高（小于50m）的水电工程，是目前我国小水电工程挡水建筑物中用得较多的一种坝型。与同等规模的砌石重力坝相比，可节省工程量的1/2～1/3。砌石连拱支墩坝主要有拱形盖板和支墩组成，当河谷宽度较宽，坝高不大，河床及坝两岸基础条件较好时常采用此坝型。使用浆砌石连拱坝可较同等规模的浆砌石重力坝节省工程量30～50%。

     虹吸式进水口在小水电工程中被广泛应用。虹吸式进水口可以快速切断水流，提高运行可靠性，降低运行费用，并节约20%～30%的土建投资。我国现有虹吸式进水口设计水头已达27m，最大引水流量14m3/s，单机容量为3MW。我国小水电工程中很多采用了钢筋混凝土预应力管道，其加工已经工厂成品化和系列化，用预应力钢筋管代替压力钢管可节省投资30%以上。

    我国颁布了50 MW 以下水轮机的行业标准。在低水头电站中大力推广灯泡贯流式机组,采用此种机型替代轴伸贯流式及轴流式，使机组尺寸小、重量轻、效率高及厂房小，电站投资大幅下降。大力开发整装灯泡贯流式机组、立式轴流式及混流式及冲击式水轮发电机组。机组的组装、试验在工厂内完成，整体运输和吊装，即保证了产品的质量，又节约了机组安装周期。在卧式机组设计中推广2 支点结构新技术，使机组维护环节减少，安装调整时间缩短，有效降低了设备及厂房造价。调速器系统及励磁装置等辅助设备，科技含量和产品质量已接近国际先进水平。

     目前，小水电设备技术水平已有显著提高，主要表现为：水电设备开始由常规设备向微机型设备转型，自动控制系统进入计算机数字控制阶段。经济较发达地区已采用了先进的调度自动化系统和变电站综合自动化系统，部分水电站和变电站实现了无人值班。技术改造和节能技术在各地也普遍得到推广应用，一些小水电站通过采用置换高效转轮、新型励磁装置等新技术和新装备，设备效率大幅提高，取得了可观的经济效益。

    我国水电站优化运行及流域梯级优化调度发展很快。梯级电站的梯调计算机监控系统采用分层分布式结构，和水情测报系统接口，能对水库上游降雨量、水库水位等水文信息的自动接收，从而实现流域梯级电站优化调度。

    小水电配套电网网络结构趋于合理，布局更可靠，运行更灵活，供电能力和质量有了显著提高，低压线损率普遍从改造前的25%降低到12%左右。自《农村水电电力系统调度自动化规范》（SL/T53）发布以来，农村电网调度自动化的水平逐步提高。目前，各地已部分实现了地区调度自动化或县级调度自动化，功能达到SCADA 技术要求，并且符合实用化标准。同时我国大力推广变电站自动化，目前农村35kV、110kV 变电站积极采用微机综合自动化系统，部分已实现无人值
班或少人值守在总结工程经验和科技成果的基础上，水利部发布了涉及小水电规划、设计、工、质量、管理、试验、设备等各个环节的行业技术标准，形成了具有中国技术特色的小水电技术标准体系。

    我国已建立起由科研机构、院校和企业组成的包括研究、试制、生产在内的完整的小水电技术装备产业体系。全国有水科院、水利部杭州农电所、天津电气传动研究所、清华大学、中国农业大学、华中科技大学等三十余家科研院所从事小水电技术装备的研发；有160 多家小水电设备制造厂家，其中较大规模的企业有东风电机厂、重庆水轮机厂及富春江富士水电设备有限公司等二十余家，以制造单机容量5 万kW 以下的混流式、轴流式、冲击式和贯流式水轮发电机组为主。

    中小规模的企业有杭州发电设备厂、兰州电机厂及金华水轮机厂等百余家，以制造单机容量1 万kW 以下的水轮机发电机及辅助设备为主。小水电设备制造厂家年生产能力超过2,000 MW。在过去的40 年期间，生产了24 万余套小型、微型水轮发电机组，其中500 kW 以上容量的水轮发电机组超过5 千台。国产化的水电设备基本能够满足现阶段我国小水电发展的需要。

三、小水电行业发展目标及技术发展展望
    我国的小水电开发主要是服务于地方经济建设，尤其是广大农村地区。小水电开发的一个重要特点是与农村经济发展和实现农村电气化密切结合起来，近20 年来，国家以水电农村电气化形式组织小水电开发。随着我国农业结构升级、农村经济壮大和农民致富步伐的加快，目前小水电已进入到一个新的发展时期,小水电也成为满足农村电力需求、解决无电人口、扶贫、保护生态、替代常规电力等多目标的系统。

3.1 小水电发展方针
⑴ 满足农村电力需求与解决无电人口问题
    从上世纪五十年代至今，满足农村电力需求与解决农村地区无电问题始终是小水电的主要目之一。地方政府依靠社会集资、群众投工投劳，因地制宜开发水电资源，为边远地区区域经济发展提供了电力。半个世纪来，小水电经历了从早期以解决无电问题为主到现阶段以提高用电水平为主的过程，共解决了3 多人口用电问题，并为占国土面积1/2 的区域提供了基本电力的公共服务。

    目前我国农村边远地区用电水平仍然偏低，特别是在电网末端和离网的分散供电地区，人均用电量不到全国农村人均用电量的1/4；全国尚有1000 多万无电人口，这些人口所在地区地理位置极为偏远，负荷少而分散，用电网延伸来解决供电问题是不现实的。因此，通过农村电气化提高用电水平和最终解决无电人口问题仍是小水电今后相当长一个时期的主要目标。

⑵ 提高农村贫困人口收入
    有关资料表明，大部分贫困人口集中在我国地势第一、二级阶梯的过渡带上。这些地区的地貌特征是山地、丘林和高原，其中大部分是山地。这些地区又属于季风气候边缘地带，气候变化剧烈，水土流失严重，自然生态环境脆弱。

    偏远贫困山区的经济选择性十分有限，产业结构仍以传统落后农业为主。由于可耕地少，土壤贫瘠，农作物产量低，没有足够的剩余农产品用来增加收入，很多家庭的收入低于国家贫困线。偏远山区的贫困人口，要么没有用上电，要么只能获取十分有限的电量。主要依靠生物燃料、人力或牲畜来满足生活生产用能需求。缺乏电力基础设施是制约偏远山区产业发展与结构升级的瓶颈，也是当地居民难以摆脱贫困的主要原因之一。

    开发小水电能够有效促进贫困地区乡镇企业和家庭作坊的发展，增加农村就业机会，提高农民收入。尤其是容量100kW 左右的乡村级小水电供电系统，不仅能满足分散的贫困家庭生活用电需求，而且能为生产提供基本电力，对消除贫困有着十分积极的作用。[NextPage]
⑶ 保护生态环境
    小水电属于清洁可再生能源，具有治理环境，保护生态的重要作用。小水电工程治水办电相结合，通过在江河源头建设一大批综合利用的水利水电枢纽工程，采用生物、工程治理等多种手段，提高植被覆盖率，涵养水源，防止水土流失，对小流域进行综合治理。不仅能够改善当地的生态环境，还能逐步从根本上保护和修复江河中下游的生态环境；小水电提供的电力减少了农民对生物燃料的依赖，使大量林木免被砍伐。特别是在退耕还林还草区、天然林保护区、自然保护区和重点水土流失区，实施小水电代燃料生态保护工程有着十分重要的作用。

⑷ 替代常规电力
    随着我国经济总量快速扩张，能源的生产与消费规模也相应迅速增长，工业化进程中引发的污染对生态环境造成的损害越来越突出，成为我国社会经济发展的重要制约因素。由于化石燃料储量的有限性、不可再生性以及高昂的环境成本，我国以煤、石油、天然气为主的能源供应结构潜在着危机。为了实现可持续发展，目前国家已开始考虑加大可再生能源产业规模以替代常规能源。我国小水电资源储量非常丰富，分布广泛，使其成为能够有效替代常规电力的主要清洁可再生能源之一。这些水能资源如果得到充分开发，小水电装机容量将占2020 年全国电力总装机的12%，每年可产生0.64 万亿kW.h 替换电量，节省近2 亿t 煤炭。

3.2 小水电发展目标
(1) 2020 年农村电力需求与供应预测
     党的十六大明确提出了“全面建设小康社会，在优化结构和提高效益的基础上，国内生产总值到2020 年力争比2000 年翻两番”，并且提出“到2020 年基本上实现工业化”的奋斗目标。届时我国农村社会经济、能源供应结构、农村居民用能方式、电力消费总量也将发生巨大变化。

    预计2020 年随着农业生产方式的现代化及农村居民平均可支配收入的提高，农村居民用能方式将发生较大变化，生物质能直接燃烧利用不断减少，电力及油气等优质商品能源稳步增加。用能结构和方式逐步与城镇趋同，用能数量达到目前国内经济较发达地区城镇居民平均消费水平。
    预计2020 年全国农业用电量占全国用电量的3.7%。从现在到2020 年我国农村居民人均生活用电量平均每年以10.6%的速度增长，届时达到人均600kW·h。2020 年全国农村用电总量为590000TW·h，占全国用电量的13.4%。占农村终端能源消费总量的12.6%。

    据统计，自上世纪90 年代末至本世纪初，我国小水电装机规模平均每年以6.46% 的速度增长（见表2）。以此增长速度推算，2010 年我国小水电装机规模将达到46990 MW，占技术可开发总量的37%；2020 年小水电装机规模将达到87710MW，占技术可开发总量的68.5 %。要保持这一年均增长速度，平均每年需新增电力装机3320 MW。

    在得到国家可再生能源法律支持及小水电在2015 年前顺利实现现代化的条件下，小水电有可能实现开发率达到70%，甚至更高的目标。届时小水电年发电量为448000TW.h，占2020 年全国农村用电量的76%左右。

    2020 年小水电仍然是我国近1/2 的地域、1/3 的县和1/4 的人口的主要电力供应者。小水电将不断提高这些地区农业与居民生活用电水平，并担当起向当地不断崛起的小城镇提供基本电力供应的任务。

（2） 我国小水电技术发展路线
    我国小水电技术发展的指导思想是：以“科学技术是第一生产力”的思想为指导，坚持为农业、农村、农民服务的方向，以满足农村经济社会发展对农村水电的需求为目标，以现代技术和现代管理为手段，以小水电厂及配套电网自动化、信息化技术为重点，不断提高小水电行业的技术水平及运行管理水平，保证发、供电质量，提高发、供电的安全性、可靠性、经济性，增强小水电的经济实力和市场竞争能力，为小水电事业持续快速健康发展提供技术保障。

    技术发展所遵循的原则是：明确目标，统一规划，加快实施，适当超前；技术先进，设备可靠，简单方便，经济合理；严格执行国家技术标准，优先选用系列化产品；以国产技术和设备为主，适时引进国外关键技术和设备。

    小水电技术进行的开发将集中在新材料上，如合成材料。

    对于低水头，开发则集中在多样布置的小机组上，采用变速和变频技术。

    “变压发电”（powerformer）发电机，在将来可适用小水电站对于一些水电站，已经尝试对主要部件或甚至整个电站进行预制，采用箱式整装小水电，估计该产品在产量上和规模上会得到发展，产品的系列会更齐。

     水电站设计中环境和安全问题摆在了一个比较重要的位置。

     降低工程造价与减少运行费，提高资源利用率的各种技术开发。

     技术发展总体目标是：2010 年前，50%的小水电站及配套电网达到现代化水平。2015 年，小水电行业全面实现现代化。通过科技创新，管理创新，使小水电市场竞争力明显提高。[NextPage]
四、制约技术发展的主要障碍与对策建议
4.1 小水电自身方面
    ⑴ 电力生产规模小。可再生能源在商业化运作中面临的主要共性问题是：可再生能源市场相对狭小，小规模的生产造成较高的工程设备投资成本，低产量的能源生产又会造成较高的能源生产成本。小水电同样存在这一问题。实际上即使在发达国家，小水电与常规能源目前仍无法进行完全的市场竞争，其发电成本因经济规模的限制与常规能源仍有一定的距离。

    ⑵ 丰枯及峰谷矛盾。小水电大部分是径流式电站，缺乏调节能力，在丰水期往往造成系统电力有余，小水电大量弃水；而枯水期造成电网缺电。受负荷特性限制，在负荷高峰期，不能提供更多的电力；在负荷低谷期，又会因电网负荷小而停机弃水。

    ⑶ 气候变化。小水电设计发电量是按水文、水能条件得出的平均多年发电量，这些水文资料大多来源80 年代以前，由于近年来气候变暖，径流年际与年内变化加剧，导致与原来设计差距较大，在一定程度上影响了发电量。

    ⑷ 机组技术水平及效率低。小水电站由于建站时间长，大部分设备陈旧、技术落后、能量转换效率偏低。据统计，单机容量在500~3000kW 段机组，其综合效率低于80%的占54%；单机容量在3000~12000kW 段机组，其综合效率低于80%的占38%。

    ⑸ 运行方式不当。相当多的水库电站缺乏对水文资料、发电单位耗水率、水头与运行台数的相关分析，运行方式粗放。不能优化水库调度和电站运行计划，在提高水库防洪安全度的同时，增加发电量。径流式电站也存在运行方式不当的问题。

    ⑹ 机组检修及事故停机等。除机组正常检修外，设备老化使事故停机增多，延长了检修时间，减少了发电量。

    发电量减少使小水电实际的单位电能造价和发电成本大幅度提高，发供电收益普遍达不到项目财务评价预期值，消弱了市场竞争力。2002 年全国小水电平均实际发电成本比平均设计发电成本高出0.06 元/kW.h。在64 座小水电站经济性抽样调查案例中，以平均上网电价为0.25 元/kW.h 计，平均实际发电成本比平均电价高出0.05 元/kW.h。

    4.2 小水电体制、市场及政策方面
    虽然我国小水电技术进步使其商业化运作能力不断加强，但与我国电力工业发展整体水平相比还存在一定差距，主要表现在小水电总体技术水平不高, 技术市场发展缓慢,科技成果转换渠道不畅及科研经费投入不足等方面。其他还包括：
     ⑴ 小水电资源管理体制不顺、职责不清。由此给小水电的资源、规划及开发管理带来诸多问题，造成资源配置的低效率。

     ⑵ 电力输出困难。由于国家电力体制存在垄断性及电力市场发育不成熟，在国家电网和小水电的所属关系不同的情况下，电网对其上网采取丰水期限发等种种限制措施,长期以来小水电发电上网问题不能很好解决。

     ⑶ 电价定价机制不合理。小水电电价形成缺少规范化的政策法规。现行电价水平既背离价值规律，又不能反映市场供求关系。不利于通过市场配置资源，严重影响了小水电企降纳妗⒐毯头⒄埂?BR>
     ⑷ 公益性制约。部分小水电站是依附于水利工程而建，除了发电，还兼有防洪、灌溉、供水等综合功能。水电站运行必须首先服从于防洪及工农业用水的需要，造成蓄水期减发或不发，放空迎汛时弃水减发，灌溉供水期不惜超低水位运行或能发峰电发了谷电等。

    ⑸ 扶持政策十分有限。小水电现行政策是以基于计划经济的激励政策为主，市场机制的作用基本没有体现出来。为了纠正“市场扭曲”和“政策扭曲”，目前急待出台具有市场机制的新政策
如果所有以上这些来自体制、市场、政策及自身的障碍得到解决，小水电实际年发电量比设计年发电量估计能多30%左右，部分电站可高达50%以上。