水利工程论文-欧洲小型水力发电技术——其发展与市场前景.doc

水利工程论文-欧洲小型水力发电技术其发展与市场前景摘要：几个世纪以来小型水利水电工程(SHP)已经成为蕴藏有水能的欧洲国家能源的重要来源之一。在二十的世纪中，随着更多更复杂的水轮机的发明，小型水电站已经成为了电能的主要来源。山区中的城镇将水能转换为电能，他们使水流流进装有水轮机和发电机的工厂，这样水能就被转化为用于生产的电能。关键词：水力发电几个世纪以来小型水利水电工程(SHP)已经成为蕴藏有水能的欧洲国家能源的重要来源之一。在二十的世纪中，随着更多更复杂的水轮机的发明，小型水电站已经成为了电能的主要来源。山区中的城镇将水能转换为电能，他们使水流流进装有水轮机和发电机的工厂，这样水能就被转化为用于生产的电能。SHP发展的衰落SHP的发展持续到了二十世纪的五六十年代，当国家电力系统开始拓展到那些从前与世隔绝的小水电站时，由于大多数情况下国家电力系统供电的价格要低于小型水电站的运行、维护及维护成本，所以SHP就基本停止发展了。再加上国家迫切需要建立一整套水能管理规定及国内电力安装运行安全准则，这直接导致了一批在技术上仍然完全可以很好运行的小型水电站遭到关闭。在很多地方，公用电力供应公司强制关闭了许多运行之中的小型水电站，即便对于许多用户来说使用从国家电力系统所提供电能比使用小型水电站所提供的电能要昂贵许多。如果用户可以忍受这样的情况，那么供电公司所要支付的价格就极低，只需要支付现存电站的运行费用，因为这些电站几乎不需要进行维修。甚至在1974年石油危机之后，上述情况依然在大多数国家普遍存在，人们期待着在石油危机之后，随着反核电站运动的兴起，小型水电站的市场将会重新开放。但是仍然历经了二十多年的发展和游说努力，符合MHP利益的立法和关税政策才得以出台。欧盟发展小型水电的新动力欧盟在1997年发表的关于可循环利用能源的白皮书（26l197）之中，概略的阐述了未来欧盟关于可循环利用能源的新政策。白皮书涵盖了有关竞争力，环境保护，能源供给的可靠性以及可循化利用能源的效率提升等问题。白皮书还详尽的说明了提升可循环利用能源的战略和行动计划。其具体目标是在2010年的能源供给总量中，可持续能源供给所占的比重要达到12%，而不是1996年所估计的仅有6%的比重。行动计划的一个重要部分是对欧洲SHP目前的状态进行一个全面地分析。这份名为欧盟小型水电发展战略研究分析报告是由欧盟ALTENERII计划下属的欧洲小型水电协会（ESHA)在2001年发表的。它包含了对于欧洲目前SHP的全面调查及其今后发展约束条件的分析，并且介绍了它对于欧洲今后工业与立法的作用。欧洲小型水电现状水力发电量（包括大型和小型水电站）占目前整个欧洲电力生产总量的17%左右，其范围从挪威的99%，瑞士的76%，奥地利的65%，瑞典的51%到法国的23%，捷克斯洛伐克的12%，波兰的6%，德国的4%，英国的3%以及其他国家更小的比重。而SHP所占的比重大约为欧洲水电生产总量的7%左右，30个欧洲国家现有的总装机容量和发电量列于表一之中。目前SHP的总装机容量维持在12，600MW左右，其发电量估计约为50，000GWH。其中领先的国家联合拥有SHP86%左右的容量和发电量，他们是：意大利、法国、德国、西班牙、瑞典、挪威、奥地利、和瑞士等。小型水电总的发电量由大约17，500个独立的电站组成，这些小电站平均的装机容量为0.7MW，平均年发电量为2.9GWh。然而每个国家的小型水电站的平均装机容量又有非常大的差别：罗马尼亚和葡萄牙的电站平均装机容量为4MW以上，波兰为2.69MW，希腊2.82MW，土耳其2.06MW，挪威1.72MW，意大利、西班牙、法国、芬兰和英国为11.5MW，而德国、捷克共和国、斯洛伐克和斯洛文尼亚则降至200300kW。单个电站平均容量的大小也反映了各国水能的蕴藏量及其工业开始的时间，年代较早的国家以小型水电站所占的比重较大为主要标志，而工业起步较晚的国家如葡萄牙、希腊和土耳其其电站的装机则比较大。像德国这样老牌的SHP利用国家拥有世界上最老的电站，其中50%已经有超过60年的历史了。而葡萄牙、西班牙、英国、希腊和一些东欧国家则有许多不足20年的新的电站。小型水电站所发出电能的价格在欧洲国家内也有着相当大的差异，价格最低的为芬兰、挪威和瑞典，为1.23欧分每千瓦时；其次为英国、爱尔兰、西班牙和葡萄牙，46欧分每千瓦时；还有一些国家的电价带有奖励性因素，例如比利时和瑞士，则高达9欧分每千瓦时。在希腊有90%的电力终端用户需要缴纳电力税收，在德国则有6580人需要缴纳。将来小型水电也可以从一个所谓联合执行机构制定的温室气体排放配额中谋取利益，第一批达到这个温室气体排放标准的国家如英国或德国可以获得额外的收入。如果在五年之内这些国家可以证明他们已经将排放量降低到环境附加标准之内，他们所减少的排放量就可被存储继而出售。举例来说，第一起被英国证券交易所报道的案例为一个价值三百万欧元的前期合同，内容为由罗马尼亚必须建立一个装机容量为55MW的水电站来降低排放量以满足其在20082012年间610万吨二氧化碳排放量的配额，否则在未来十年内，他将不得不从危地马拉购买相当于一个8.2MW的径流式电站所替代的排放量。在大多数欧洲国家中，经济且可利用的水能在很大程度上都已经得到了开发。对于那些还没有被开发的水力资源，小型电站相对于大型的带有水库的电站来说更容易实现，因为这些大型电站因为会给环境造成较大的负面影响而广受指责和反对。然而即使是小型径流式电站也遇到很多的阻碍，虽然现行的欧洲各国的运行规则都是比价完善的，但是获得许可和合同的程序缺是令人讨厌且十分费时的。值得注意的是很多环境团体的反对意见往往是出于感情因素而非理性的证据。对于原来河流中最小流量的要求限制了可开发的流域。而安装鱼梯甚至改变建筑的结构来适应自然环境的要求会使工程的成本上升到一个无论如何都不可能使投资变得经济的地步。SHP工业及科技与RES的技术不同，SHP工业已经开始减慢响应由于能源市场的反常以及趋向于清洁能源的趋势所带来的机会。相当数量的小规模的SHP制造商倒闭了，而一些领先的水轮机制造商也关闭了他们SHP生产线。据SHP行业估计大约有6070家水轮机制造商雇用了8000名左右的工人，另外小型电站的安装可以为许多水利工程及电力领域的顾问和承包商提供就业机会，而这个领域所能创造的就业机会甚至超过了水轮机制造业本身所提供的就业机会。投资费用在国家之间是不同的，这不仅反映了这个国家的工资水平和建造费用，同时也混合了小型电站的投资。据报道瑞士和德国是建造投资最高的国家，其各自相应的投资为4，00010，000欧元每千瓦和4，0006，000欧元每千瓦。其次为希腊、斯洛伐克和斯洛文尼亚1，0002，000欧元每千瓦，西班牙和挪威1，0001，500欧元每千瓦，波兰5001，200欧元每千瓦。根据ESHA的调查报告显示其他十四个国家的建设投资平均为2，0002，500欧元每千瓦。SHP的相关技术已经被证明具有相当高的效率和可靠性，然而该行业去发展了很多可以更深一步提高效率和运行稳定性的新技术。一些最新的技术革新包括了新的设计以及在低水头水轮机、高速发电机和变量加速操作中采用最新的合成材料，可沉入水中的技术，基于数字控制器的新型电脑，用以实现远程诊断和自动监视，以及网络照相机用来实现远程终端的定期检查。市场前景在SHP技术方面，欧洲一直是市场的主导，这里可以找到最理想的水轮机设计和最新的用于SHP自动控制的技术。SHP设备的制造成本已经被相当程度的降低，而标准化的生产可以使欧洲的制造商在今后进一步降低成品