微型水力发电的技术与经济分析

微型水力发电的技术与经济分析

王金刚

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摘要：在可再生资源越来越多的情况下，基于可持续发展的微型水力发电受到了越来越多的重视。在此基础上，论文对微型水力发电的工艺流程、设备及设计因素进行了分析，并对其进行了成本分析、收益分析及市场预测。在此基础上，分析了微型水力发电开发对生态系统的影响。通过对微型水力发电的研究，为微型水力发电的发展与应用奠定了基础。

关键词：微型水力发电；技术；经济分析

引言

在清洁能源日益增多的今天，利用可再生的、清洁的、高效的小型水电系统得到了越来越多的重视。与大型水电相比，小型水电具有投资少、建设周期短、对地形地貌适应能力好等优点，更适用于农村电气化、水利灌溉和生态旅游等，是国家新能源发展的重点。文章对小型水电技术作了较系统的研究，着重论述了小型水电的工艺流程、设备及系统的设计要点；同时对项目进行了经济效益和社会效益的评价，并对项目的发展前景进行了初步的讨论；并评价了小型水电站的环保效应。通过本项目的实施，可为推动微小型水电系统的普及与应用，推动国家新能源的发展。

一、微型水力发电技术的浅析

（一）微型水力发电开发流程

小型水电站一般由引水、进水、水轮发电机和逆变器组成。首先，从水库或河流等处取水，经导水管道进入小型水电厂，再经水轮驱动，使小型水电厂发电。由发电机发出的电能由变换器转化为交流电能，再由变压器提升电压，供给到电力系统。小型水电系统具有流程简便、易于运行等优点，其所产生的电力可以直接与电力网相连，也可以作为地区内照明、供电等生活用电。

（二）微型水力发电装置

小型水电装置一般由水轮，发电机，逆变器等组成。水力传动装置是实现水能向机械能转换的重要装置，其主要形式有斜流、横流、螺旋等。而发电机，就是把机械能转化为电力的那一种，常见的有同步式和异步式两种。逆变器是把直流电力转化为交流电力的一种装置，通常有单相和三相两种。小型水电装置具有体积小、重量轻等优点，适用于山区、农村及边远地区，能较好地解决部分区域的供电难题。

（三）微型水力发电工程的设计要点

小型水力发电机的设计因素主要有：水轮的种类与大小，进水口的设计，发电机的额定功率与转速，逆变器的额定功率等。水轮机的选型与大小取决于真实水资源的流量、水头及旋转速度，其进口既要保证水轮机的流量稳定，又要保证水轮机的有效利用率。在此基础上提出了一种新型的无刷直流电动机。另外，在小型水电系统的设计中，系统的安全性、可靠性及稳定性是一个很大的考量。

二、微型水力发电的经济分析

（一）微型水力发电技术的优越性

小型水电在环境友好，可再生，稳定性高，建设周期短，维护费用低等诸多领域都有很大优势。与传统的矿物能源相比，小型水电并不会释放出CO2等有毒的气体，也不会造成太大的污染。而且，水电具有可再生能力强、储量大等特点，完全可以适应新能源的开发需求。小型水电站作为一种高稳定、高可靠的供电方式，在保证电网稳定、可靠供电方面发挥着举足轻重的作用。另外，小型水电装置建造时间短，造价低，维修费用也比较低，操作和维修比较简便，有利于降低整体系统的整体费用。

（二）微型水力发电投资效益的研究

小型水电站的费用分为两类：一类是固定费用，另一类是变动费用。其中，固定成本主要指的是建设投资、土地租赁等费用，这些费用不会对整体系统的运营和所产生的电能总量造成影响。其中，“可变成本”是指在电力生产过程中产生的一种直接的电力生产成本，其中“可变成本”就是电力生产过程中所产生的一种直接的成本。从工程实践来看，与常规的矿物能源相比，小型水电在生产上具有较低的成本。尤其是在水源充足的地方，小型水电的经济效果更为明显。

（三）微型水力发电投资效益的研究

小型水电企业的利润来源于其所生产的电力费用。而且，小型水电站的运营费用比较低廉，所以其盈利能力和投资收益率也比较高。小型水电工程总体上是一项投资巨大的工程，但是因为其长远的运行可以获得比较稳定的收入，所以它的投资回报率是很高的。在具体实施过程中，要综合考虑政策扶持、市场电价和发电容量等诸多方面的因素。

（四）微型水力发电产业的发展

当前，世界范围内的新能源正处于快速增长阶段，而小型水电技术则是最有发展前景的研究方向之一。小型水电因其节能、环保和可持续等优点而受到各国的关注。预测到2030年，世界小型水电行业将会有百亿美元的发展，亚洲将会是世界上最大的小型水电行业。

中国具有最大的小型水电开发潜能，特别是我国西南山区，具有丰富的山区和丰富的水电资源，被公认为最适宜小型水电开发的区域。当前，中国政府正通过配套政策和举措，加强对小型水电行业的扶持力度。中国的小型水电装机总量有望在2025年前突破10 GW，并有望突破50多亿美元。

除中国之外，印度，尼泊尔，孟加拉国等亚洲各国都将在微水电领域占有举足轻重的地位。另外，小型水电技术正在欧洲，北美及拉美等国家大力发展。在此背景下，小型水电将在世界范围内占据主导地位，并对我国的新能源发展起到积极的促进作用。

三、微型水力发电对环保的冲击

（一）微型水力发电的环保评估

小型水电作为一种洁净的新能源，其在建造、运营等方面存在着严重的污染。所以，在实施小型水电工程之前，需要对其进行生态系统的环境影响评估。而在此基础上，对工程建设中的各种因素所造成的各种不良后果进行评估、预报，并在此基础上，为工程的实施提供依据。小型水电项目的环保影响评估包括建设阶段、运营阶段和废弃阶段三个阶段。重点研究了水资源，土地，生态环境以及社会、经济环境。其中，小水电工程的修建将对河道的生态环境造成一定的破坏。为此，在进行生态效益评估时，必须综合考量以上几个因素，并有针对性地采取环保措施，以确保生态效益的最大化。

（二）微型水力发电的环保对策

小型水电工程在实施过程中，必须对其进行相应的环保治理。第一，在工程设计时要注意环保，对工程进行科学的施工与运营，以减少工程的环境风险；第二，要强化水源地的保护与治理，严格限制污水的排放，使其不会对周围的水环境造成任何不利的影响。第三，要充分发挥国土空间的功能，防止对国土空间的破坏。第四，要注意噪声、振动和废弃物的治理，防止对周围的社会环境产生不利的影响。第五，在小型水电工程中，营办商要加大对环境保护的力度，强化对小型水电工程的监管，以确保其可持续发展。

四、结束语

微型水力发电技术是一种新型的清洁能源，具有环境友好、可持续发展等优势，具有广泛的发展潜力。从技术、经济和环境三个角度对小型水电发电技术进行了深入地研究与讨论，并对其发展状况与方向作了初步的阐述。虽然目前微型水电还面临着技术、经济等方面的难题，但它具有巨大的应用潜力，将会是今后新能源发展的主要趋势。此外，出于对环境的考虑，我们还必须在微型水力发电的建造与运行中注意对环境的影响，并制定出适当的环保对策，以达到经济与环境的共赢。

参考文献

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