水資源是基礎(chǔ)性的自然資源、戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源和公共性的社會資源。人類利用水能的歷史悠久，但早期僅將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，直到高壓輸電技術(shù)發(fā)展、水力交流發(fā)電機(jī)發(fā)明后，水能才被大規(guī)模開發(fā)利用。當(dāng)前水力發(fā)電幾乎是水能利用的*方式，所以常把水電作為水能的代名詞。新中國成立以后，特別是改革開放以來，我國水電建設(shè)取得了巨大成就，裝機(jī)規(guī)模世界*，建設(shè)與管理水平均躋身世界先進(jìn)行列。我國小水電資源區(qū)位分布與我國相對貧困人口區(qū)位分布基本相同，小水電在促進(jìn)老、少、邊、窮地區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中起到了重要作用。在節(jié)能減排方面，小水電可以替代有限的化石能源，減少污染物的排放。

　　截至目前，我國已建成4.7萬多座小水電站，年發(fā)電量達(dá)2500億千瓦時，為我國農(nóng)村電氣化、偏遠(yuǎn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化作出了重要貢獻(xiàn)，也為其他國家尤其是發(fā)展中國家小水電開發(fā)提供了“樣板”。

　　但是，近年來，過于密集的小水電開發(fā)出現(xiàn)了“與民爭水”“與農(nóng)爭水”等問題，同時導(dǎo)致河道脫水?dāng)嗔鳜F(xiàn)象頻發(fā)。隨之而來的是，學(xué)術(shù)界和輿論對小水電生態(tài)影響的討論不斷，業(yè)內(nèi)外逐漸認(rèn)識到小水電的生態(tài)影響是個大問題，主要體現(xiàn)在以下方面：“小而多”，目前我國已建成4.7萬多座小水電站，幾乎遍布所有省、自治區(qū)和直轄市（包括生態(tài)環(huán)境較為脆弱的西藏），不同地區(qū)水能資源豐富程度不同、開發(fā)程度不同，導(dǎo)致小水電開發(fā)產(chǎn)生的生態(tài)影響程度與作用機(jī)理也不完全相同；“小而亂”，我國小水電無序開發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重，如長江經(jīng)濟(jì)帶建有2.56萬座小水電站，導(dǎo)致部分河流生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重退化；“小而偏”，小水電站多分布偏遠(yuǎn)，交通不便，難以管理。

　　小水電站增效擴(kuò)容改造，是指以提高綜合能效和安全性能，增加發(fā)電能力，推進(jìn)流域梯級優(yōu)化調(diào)度為目的，在不增加原有機(jī)組臺數(shù)的基礎(chǔ)上對老舊水電站機(jī)電設(shè)備和配套設(shè)施進(jìn)行的更新改造。增效擴(kuò)容改造的目標(biāo)是提高水電站綜合能效和運(yùn)行安全性能、合理利用水能資源、維護(hù)河道流域健康。增效擴(kuò)容改造的重點(diǎn)是更新老化的機(jī)電設(shè)備，并對影響水電站發(fā)電效益、運(yùn)行安全、河道流域生態(tài)環(huán)境的水工建筑物、機(jī)電金屬結(jié)構(gòu)及輸出工程等進(jìn)行必要的改造。

　　什么是小水電？

　　小水電是指裝機(jī)容量5萬千瓦及以下的水電站，是國際公認(rèn)的清潔可再生能源。

　　既然是清潔可再生能源為什么還要清理整改？實(shí)際上，在解決農(nóng)村用電、助力脫貧攻堅(jiān)、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展方面，小水電發(fā)揮了重要作用。但在發(fā)展過程中，由于開發(fā)理念和技術(shù)條件限制，以及違規(guī)建設(shè)、監(jiān)管不到位等原因，一些地區(qū)無序開發(fā)、過度開發(fā)，造成局部河段減水、脫流甚至干涸，對河流生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)造成嚴(yán)重影響。

　　小水電在發(fā)電、防洪、抗旱、供水、生態(tài)方面有不小的價值，因此將小水電發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相對立是不可取的，至于小水電建設(shè)和運(yùn)營中存在的環(huán)境污染以及漁業(yè)資源的保護(hù)問題，完全可以通過清理整改得到解決。

　　小水電站技術(shù)改造的意義

　　1、小水電站技術(shù)改造的社會意義

　　通過小水電站技術(shù)改造，可以大大提高電站運(yùn)行的安全可靠性，明顯降低電站運(yùn)行噪音，降低運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，改善電站運(yùn)行人員的生產(chǎn)條件，從而更好地保障電站職工的身心健康和生命安全；可以避免因電站報廢而導(dǎo)致的發(fā)電職工失業(yè)，穩(wěn)定發(fā)電職工的經(jīng)濟(jì)收入，從而避免因工人失業(yè)造成的社會不穩(wěn)定；可以充分發(fā)揮工程的防洪效益，有效地保障水電站的公共安全；可以更好地滿足電站所在地農(nóng)村用電需求的增長，提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生活用電質(zhì)量，進(jìn)一步為發(fā)展當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造條件。

　　2、小水電站技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)效益

　　一般情況下，通過小水電站技術(shù)改造后，機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換效率平均約能提高10%左右，對于那些可實(shí)行增容的老水電站，發(fā)電量的提高幅度還可以更大，如果對全國老電站全部進(jìn)行技術(shù)改造，就相當(dāng)于新增300多萬kW裝機(jī)。通過小水電站技術(shù)改造，一些報廢重建沒有增容的電站提高了水資源利用率和機(jī)組運(yùn)行效率，增加了發(fā)電量，另一些具有增容能力的電站一般可增容10%左右，可增加發(fā)電量，并相應(yīng)的增加經(jīng)濟(jì)收入。通過小水電站技術(shù)改造，電站增容部分的電價實(shí)行新電新價，可以增加發(fā)電經(jīng)濟(jì)收入。

　　3、小水電站技術(shù)改造的生態(tài)效益

　　水電作為清潔可再生能源，在替代日益減少的有限的化石礦物資源及促進(jìn)環(huán)境保護(hù)方面，已被國際社會廣泛認(rèn)可，具有良好的生態(tài)效益。通過開發(fā)小水電，不僅為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入了活力，還能增加清潔能源的供應(yīng)，改善能源的結(jié)構(gòu)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。但近些年來，小水電的開發(fā)受到生態(tài)環(huán)境因素制約的情況也愈來愈嚴(yán)重，而老電站技術(shù)改造幾乎對生態(tài)環(huán)境沒有任何破壞，反而會有利于生態(tài)環(huán)境的改善，促進(jìn)人與自然的和諧相處。

　　小水電站增效擴(kuò)容改造的原則

　　增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目不增加水電站原有機(jī)組臺數(shù)，原則上不新增移民和永久占地。增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目的設(shè)計(jì)應(yīng)充分收集、整理和分析河流水文、氣象、地質(zhì)資料，以及電站原設(shè)計(jì)、運(yùn)行和接入系統(tǒng)資料，開展必要的現(xiàn)場調(diào)查和勘測，對電站增效擴(kuò)容的必要性和可行性進(jìn)行評價；應(yīng)遵循生態(tài)、節(jié)能、環(huán)保的設(shè)計(jì)理念，并實(shí)現(xiàn)少人值守的目標(biāo)；應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位承擔(dān)。

　　小水電站存在的主要問題

　　1、水資源浪費(fèi)嚴(yán)重

　　由于部分電站無水庫或者調(diào)節(jié)庫容有限，當(dāng)汛期入庫流量超過發(fā)電機(jī)組所能通過的流量上限的時候，多出的流量就不能用于發(fā)電，而只能通過其他通道直接下泄到下游，造成水能資源的較大浪費(fèi)，

　　2、水輪機(jī)運(yùn)行效率低

　　部分地區(qū)的中小型水電站汛期與枯水期來水量差別很大，又無調(diào)節(jié)能力，在枯水期水輪機(jī)長期只能帶29%～60%額定負(fù)荷運(yùn)行，導(dǎo)致水輪機(jī)遠(yuǎn)離*優(yōu)工況區(qū)運(yùn)行，存在運(yùn)行效率低、穩(wěn)定性差等問題。

　　3、電站實(shí)際水頭遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)水頭

　　當(dāng)電站實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)偏離時，水輪機(jī)將遠(yuǎn)離*優(yōu)工況區(qū)運(yùn)行，此時水流會以非平順的狀態(tài)繞流葉片，可能出現(xiàn)葉道渦，葉片頭部正、背面脫流及尾水管渦帶等影響水輪機(jī)效率與穩(wěn)定性的水流狀態(tài)，并造成水輪機(jī)運(yùn)行效率低，出力不足、穩(wěn)定性差、耗水量大、噪聲大及空蝕破壞嚴(yán)重，壽命降低等，有的機(jī)組甚至不能運(yùn)行。電站實(shí)際參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)偏離的另一種典型情況是電站實(shí)際水頭低于設(shè)計(jì)水頭，將導(dǎo)致機(jī)組出力受阻。

　　4、電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪受空蝕破壞

　　空蝕使水輪機(jī)葉片表面粗糙而引起水力損失增大，使水流紊亂導(dǎo)致效率下降，而且大量氣泡的不斷產(chǎn)生與潰滅也影響葉道中水流的連續(xù)性，并導(dǎo)致出力下降，國內(nèi)很多電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪都受到空蝕的影響。

　　5、水流含沙量大

　　當(dāng)通過水輪機(jī)過流部件的水流中含有懸移泥沙時，堅(jiān)硬的泥沙顆粒撞擊磨削過流表面，使材料因機(jī)械破壞和疲勞而損壞，水輪機(jī)過流部件受泥沙磨損破壞，將導(dǎo)致機(jī)組出力和效率下降、檢修周期縮短、耗費(fèi)大、工期長，嚴(yán)重時需要更換轉(zhuǎn)輪，甚至影響到電力系統(tǒng)的供電安全和可靠性。所以選擇合理的工作參數(shù)以及做好轉(zhuǎn)輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以有效的改善和減輕水輪機(jī)泥沙磨損的危害性。

　　小水電站增效擴(kuò)容改造的措施

　　1、提水工設(shè)施能效

　　水工建筑物中的輸水建筑物與電站息息相關(guān)。電站應(yīng)選擇合適的取水高程，盡量采用自流輸水以減少永久運(yùn)行的能耗，引水隧洞和引水渠道應(yīng)采用合適的縱坡，綜合比較斷面形式，以減少水頭損失、工程量和占地費(fèi)用。例如采用混凝土材料襯砌可以得到較小的糙率，也可以減小引水渠道斷面。攔污柵的柵條間距應(yīng)根據(jù)上游污物、水輪機(jī)型式和流道尺寸合理確定，以減少水頭損失。

　　2、老化設(shè)備更新改造

　　水輪機(jī)組改造的關(guān)鍵在于水輪機(jī)的工作轉(zhuǎn)輪。一般要進(jìn)行改造老電站運(yùn)行年限都比較長，由于那個時期的制造水平有限，原來的水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪效率都比較低。隨著水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)和制造水平的提高，一些高效率的轉(zhuǎn)輪已經(jīng)出現(xiàn)，改造時應(yīng)根據(jù)引水系統(tǒng)和流道限制條件，優(yōu)先考慮在不動水輪機(jī)的前提下選用高效率、空化特性優(yōu)良、運(yùn)行穩(wěn)定性好的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，這樣既可提高單位水量的利用效率又可節(jié)省投資。

　　3、強(qiáng)化增效擴(kuò)容工作

　　水電站的*大特點(diǎn)是個性很強(qiáng)，不同水電站的水頭、臺數(shù)各不相同，對水輪機(jī)的要求也千差萬別。因此在實(shí)施中要根據(jù)具體情況具體分析，權(quán)衡利弊，選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，緊跟時代發(fā)展，不斷強(qiáng)化增效擴(kuò)容工作。