发挥水资源优势,探讨山东黄河水能开发
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摘 要：山东黄河的低水头水能蕴含丰富，但利用率不高。水能开发利用包括改造引水闸口进行低水头水力发电、主河槽内无落差水力发电、水车提水浇灌堤防林木、参建跨河交通等。加强黄河水能开发、提高水资源的利用率是保持山东黄河经济可持续发展的必要选择，本文通过对山东黄河水能资源的粗略分析，对开发低水头水能作出一些初步的探讨。
关键词：山东黄河；水能资源；低水头水力发电；无落差水力发电；水车；水资源开发原则
中图分类号：TV213 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）032(C)-0267-02
黄河是我国第二大河流，水能资源丰富，每年的水力发电达一千多亿度，但这些水能的利用主要集中在中上游，下游特别是山东段几乎没有水电开发。每年上百亿立方的黄河水直接流入两岸农田、水库和大海，无一提前利用。如何让黄河水在流出堤坝前尽可能发挥作用，即黄河水的深度利用，将资源优势转变为经济优势，满足山东黄河的长远发展，不仅是山东黄河保持可持续发展的有效途径，也是新时期治水规划的需要。
一、山东黄河水资源现状
黄河山东段全长628公里，是山东省主要的客水资源，在经济、社会发展中发挥了重要的战略地位。目前山东对黄河水的利用主要是从各闸口引出，用于农业灌溉或重要工业、城乡生活用水，年引用黄河水量达70多亿立方，为富民兴鲁发挥着越来越大的作用。黄河山东段是典型的“地上悬河”，河床高于背河地面3―5米，河道特点是上宽下窄，比降较缓，总落差60多米。自实施黄河水资源统一调度后，黄河山东段的水流稳定，日常流量约500立方/秒。黄河水常年不停地流淌，蕴含着巨大的水能，理论蕴藏量达900多MW，只是这种水能是低水头的，属于小水电，常被忽视，没有充分开发利用。
二、山东黄河水能开发利用的形式
（一）利用各引水闸口的水流进行低水头水力发电
山东黄河现有引水闸口60多座，设计引水流量2000多立方米每秒，每年引水量70多亿立方。由于山东黄河是地上河，河床高于两岸地面3―5米，各引水闸口的水位内外有落差，水流处于低水头工作。这种低水头的水流蕴含着较大的水能，达十几万千瓦。山东黄河的引水闸口可根据实际情况进行简易改造，安装低水头发电装置，在引水时发电，这些电能储存后可用于闸口照明、仪器检测等自用或向沿岸村庄输送。2009年8月开工建设的河套灌区总干渠第二分水枢纽水电站就是利用引黄河水发电的低水头水电站，设计水位差只有4.7米，装机容量1.05万千瓦，年发电量达3000多万千瓦时。水电站利用引黄灌溉水发电后，电站尾水又流入总干渠，既不增加用水量，也不污染水体，大大提高了黄河水的水能资源利用率，促进了黄河灌区水利产业可持续发展。
（二）在河道内进行无落差水力发电
无落差水力发电技术是近几年发明的一种新型水力发电方法，也称作无坝式聚能水力发电或水平式无坝流水冲击发电，其特点是不需要拦河筑坝或修水渠将水位提高，而是利用自然水流的动力发电，对水流无落差要求，不受江河地质结构及河段限制。无落差水力发电设施建造简单、技术要求低、造价低，日常维护简单，运行费用低，而且发电水轮机可随水位变化自动上升或下降，发电量及电压稳定，对流水的利用率高，发电成本低，非常适合黄河下游的水流状况。无落差水力发电也是国家鼓励发展的能源及节能减排产业，已在全国广泛推广，应用于河道两岸的工业企业、码头、海事、航道、水面工作站等。
（三）安装水车提水灌溉设施
水车是一种古老的提水灌溉工具，靠水流推动水轮而完成从低处向高处提水。水车在现代工业普及之前中发挥了巨大的作用，特别是以农业为主的黄河流域，它把无法流进农田的河水提高，用于灌溉或生活饮用。山东黄河标准化堤防完成后，一千多公里的堤防和几万亩的淤背区全部绿化，植树种草。黄河大堤都高于地面十几米，地表墒情差，对草、林地的维护需要大量的人工水，每个县区局每年的浇地开支都达十几万甚至几十万元，占用较多的养护经费。如果黄河每隔一段安装一台水车，日夜不停的从河里提水，用于大堤的草树、瓜果等灌溉，代替电力抽水、汽车运水等，可节省大量经费。水车设施建造快、技术要求低，投资小，日常维护非常简单。
三、山东黄河水能开发的可行性
（一）开发时机成熟
近几年我国全面推行科学发展经济，倡导开发利用低碳能源，如风能、光能、水能、生物能等。党的“十七大”报告中也提出要大力“发展清洁能源和可再生能源”，使“可再生能源比重显著上升”。水能是一种廉价的、清洁的可再生能源，具有环境污染小、资源分布广、利用潜力大、可永续利用等优点，是有利于人与自然和谐发展的重要能源，是实现可持续的能源战略的必然选择，已排在我国电力发展的第一位。小水电也是我国大力鼓励发展的绿色可再生能源，是我国水电开发的重要组成部分。目前全国各主要河流的高落差段都进行了开发，只有大部分河流的下游或其小支流的低水头能源有待开发，这也是以后较长时间内开发水能的主要方式。近年来山东黄河的各项管理工作取得了快速发展，经济发展也步入快车道，但也面临着资金严重短缺的问题，影响着山东黄河的长远发展。现在黄河中上游高水头水能开发相继完成，只有广大的下游还有待开发，这也是从传统的水利用向能源利用的转变，是山东黄河保持可持续发展的有力措施，在这种背景的下，开发山东黄河的水能是一个非常好的机遇。
（二）开发技术成熟
水能的开发利用的历史很悠久，古代的水车、水磨，现代的水力发电等，已是目前世界上利用最广的、技术最成熟的可再生能源，水力发电占全世界可再生能源发电的92%以上，是将来最具有发展潜力的电力来源之一。截至2009年底，我国水电装机已达到1.82亿千瓦，占总电力17.6%。我国小水电资源十分丰富，发电技术也很成熟，目前已建成小水电站4.5万多座，总装机容量5100多万千瓦。低水头发电主要采用贯流式水轮发电机组或无落差水力发电机组，它在极低水头时稳定运行（如超低水头1.5m以下），资源利用充分，单位过流量大，效率高，稳定性好。
（三）经济效益等显著
山东黄河的来水量稳定，水电开发利用有一定的计划性与可能性，能够安全运行持续发电。山东黄河的水电开发属于小水电，规模小，可就势利用原河道的水流，对河道环境及河势等影响小，另外低水头的发电设备较简单，结构紧凑，土建工程量小，投资节省、建造周期短，后期维修管理也容易。一台100千瓦的无落差发电机及附属设造价约10多万元，而年发电量可达6000―8000度，收益二十多万，当年就能收回投资，收益率高。一座装机容量2.5万千瓦的无坝式聚能水力发电站，投资约5000万元，年发电量可达1.8亿度，年获利润5000多万元，1―2年即可收回全部投资。一台15米高的水车的建造成本约十几万元，可满足300―500亩地的日常灌溉，年节省浇地费用几万元。
四、山东黄河水能开发的原则
山东黄河的水能资源量是巨大的，但开发必须科学合理，坚持统筹兼顾、可持续性的原则，优先保证人民生活用水、工业用水和排沙入海用水，再根据实际情况逐步安排长远发展问题。一要坚持经济可持续发展战略，把发展黄河经济、确保黄河防汛防凌安全、改善职工生活作为水能开发利用的根本出发点。充分认识黄河低水头水电资源是可以开发的，是解决山东黄河管理经费紧张和民生和谐的有效途径；二要转变治河思路和体制，全面推进传统水利向现代化水利、可持续利用水利转变，注重水资源直接利用的同时，还要注重水资源的深度利用。在管理体制上建立符合市场经济要求的水管体制和符合市场规律要求的融资方式，要通过各种渠道，吸引系统外、社会资金服务黄河治理开发，推动山东黄河经济的可持续发展性。
作者单位：济南黄河河务局
作者简介：邢俊阔（1963― ），男，山东东阿人，本科，工程师，从事工程研究。
参考文献：
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