[科普中国]-小型水电站

小型水电站是指发电容量低于10MW的发电站，但是在北美认为发电容量低于30MW也是小型水电站，并执行同样的规程。小型水电站一般接入大型电网或者仅对某个地区甚至单个家庭用户提供电力供应。1

分类小型水电站按河段水力资源的开发方式，分成三种类型，即堤坝式、引水式和混合式。三种方式各适用于不同的河道地形、地质、水文等自然条件，其水电站的枢纽布置、建筑物组成也迥然不同。

1．堤坝式水电站

在河道上修建拦河坝（或闸），抬高上游水位以集中落差，并形成水库阔节流量、用输水管或隧洞把水库里的水引至厂房，通过水轮发电机组发电，这种水电站称为堤坝式水电站。根据水电站厂房的位置，又分为河床式与坝后式两种。

河床式水电站一般修建在河流中、下游坡度平缓的河段上。在这些河段上，由于地形限制，为避免造成大量淹没，只能建造高度不大的坝（或闸）来适当抬高上游水位。在有落差的引水渠道或灌溉渠道上，也常采用这种型式。其适用的水头范围约在8～10m以下。另一方面，由于河床式水电站多建造在中、下游河段上，其引用的流量一般较大，故河床式水

电站通常是一种低水头大流量的水电站。

由于水头不大，河床式水电站的厂房就直接和坝（或闸）并排建造在河床中，厂房本身承受上游水压力而成为挡水建筑物的一部分。

坝后式水电站一般修建在河流的中、上游，适用于水头较大的情况。由于在这种河段上允许一定程度的淹没，所以拦河坝可集中较大水头。因此，将厂房移至坝的下游，厂房建筑与坝体分开，使上游水压力完全由拦河坝承担，这样布置的水电站称为坝后式水电站。坝后式水电站与河床式水电站相比，它的坝可以建得较高，这不但使电站获得较大的水头，更重要的是，在坝的上游形成了可以调节天然径流的水库，给水电站的运行创造了十分有利的条件。

2．引水式水电站

在山区河道上修建水电站时，由于河流陡峻、水流湍急，有些地方还有较大的跌水和河湾，往往经济地建一引水低坝或闸，采用引水渠道来集中河段的自然落差，形成电站水头，这样修建的水电站称为引水式水电站。

河道中低坝或闸的作用主要是引导水流进入引水渠道，而不是以集中水头为目的。引水渠道包括明渠、隧洞和管道。当电站水头较低时（6～10m以下），由渠道将水直接引至厂房；当水头较高时，在渠道末端修建压力前池，使水流经过压力管道至水轮发电机组发电，然后由尾水渠排出。

在小型水电站中，引水式水电站比堤坝式水电站更为普遍。它与堤坝式水电站相比，由于不存在淹没和筑坝技术的限制，故水头可达到很高的数值。但是，由于受当地天然径流的限制或引水建筑物截面尺寸的限制，引水式水电站引用的流量都比较小。故引水式水电站通常是一种高水头小流量的水电站。显然，引水式水电站对环境影响很小。

3．混合式水电站

混合式水电站其落差是由拦河坝抬高水头和引水集中落差两方面获得，因而具有堤坝式水电站和引水式水电站的特点。当上游河段地形平缓，下游河段坡降较陡时，宜在上游筑坝，形成水库，调节水量，在下游修建引水渠道（管道），以集中较大落差。

混合式水电站和引水式水电站之间没有明确的界限。严格来说，混合式水电站的水头是由坝和引水渠道共同形成的，且坝一般构成水库。而引水式水电站的水头，只由引水建筑物形成，坝只起抬高一些上游水位的作用。在实际工程中，常将具有一定长度引水渠道的水电站统称为引水式水电站，而较少采用混合式水电站这个名称。

水电站除按开发方式进行分类外，还可以按其是否有调节天然径流的能力而分为无调节水电站和有调节水电站两种类型。

多数水电站与防洪、灌溉、通航、水产等方面相结合，以发挥其综合效益。2

建站型式常见的几种建站形式如下：

1)利用天然瀑布。一般在瀑布上游筑坝引水，在较短距离内即可获得较大水头。这种水电站的工程量一般较小，投资少。

2)利用灌溉渠道上下游水位的落差修建水电站。可利用渠道上原有建筑物，只需修建一个厂房，工程比较简单。

3)利用河流急滩或天然跌水修建水电站。在山溪河流上，常有急滩或天然跌水，可用来修建水电站。如进水条件好，在引水处可以不建坝，或只建低堰，但需考虑防洪安全措施。

4)利用河流的弯道修建水电站。一些山区溪流的弯道较长，且坡度较陡，可以截弯取直，以较短的引水渠道或隧洞获得较大水头，引水修建水电站。

5)跨河引水发电。两条相邻河道的局部河段接近、距离较短、且水位差较大时，可以考虑从水位高的河道向水位低的河道引水发电。但由于发电尾水进入低河道，高水位河道下游流量减少。规划时，应考虑下游防洪、灌溉、供水等综合利用的要求和对下游生态的影响。

6)利用高山湖泊发电。高山湖泊的水面海拔较高，若附近海拔较低的河流或湖泊时，即可利用高山湖泊水引向低处，修建水电站。2

特点一、小型水电站的优点

1)小型水电站可以减少甚至摆脱对公共电网的依赖。

2)当河水的流量和流速足够大时，发电的水力就是持续的。只要河流不干涸或彻底冻结，就比风能和太阳能可靠。

3)小型水电站没有污染。水轮机摩擦产生的少量热量传给了溪水，但不会引起任何问题。

4)水轮机发出的电能可用于补充家庭采暖或蒸发制冷所需。

二、小型水电站的不足

1)只有少数人居住在适合水力发电的溪流边上。

2)小溪可能会周期性地彻底冻结或干涸，此时小型水电系统就得停机。

3)要为家庭取暖提供足够的电力，水轮机就需要足够大的水量和水位落差，因此或许需要建造小型水坝或人工瀑布，而这将带来环境和管理方面的问题。

4)小型水电系统的先期投资较大，需要很长时间才能收回成本，由其带来的经济收益也许还没有先期投资高。3

管理组织一些地方的领导存在重视建设、轻视管理的现象。小型水电站的管理工作较为混乱，有的甚至于把根本没有机电基本知识的人员安排到电站值班，且值班人员随时变动，很不固定，造成事故的不断发生，严重影响社会效益和经济效益。

为了管好小型水电站，水电站必须建立和健全精干的管理机构，确定懂业务的专管人员及通过各种渠道培训的管理职员，从事各项管理工作。这是提高运行水平，避免事故，确保安全的组织保证。管理机构的设置应本着“实用精简”的原则，应根据小型水电站规模来确定。管理人员要相对稳定，以便在实践中积累经验，增长才干，不断提高管理水平。

运行班组是小型水电站最基层组织，直接在生产岗位上，班组人员配备的好坏，直接影响水电站的安全、经济运行。工作班次以及班组人员配备的确定，应根据水电站的规模、组台数、容量大小、电压高低、自动化程度和技术力量而定。一般来说，小型水电站大多是二班制或三班制。单机在500kW以下的低压机组（发电机出线电压400V），每台机组需配备1~2人（只有一台机组的水电站应配备2人）；对于500kW以上的高压机组，班组人员应适当增加。每班应设值班长，以负责领导班内的全面工作。

单独运行供电的小型水电站，应配备一个外线班，人员应根据输电容量、输电距离以及输电电压来确定。外线班主要担负输电线路的检查和维修。

较大的水电站，除运行班组外，还应设一个检修班，以负责电站内外机、电设备的日常维护、维修和保养。4

技术资料小型水电站建成竣工后，应具有下列技术资料：

(1)水工建筑物、厂房的竣工图及全套设计文件及图纸。

(2)地基的断面图、竣工图和有关施工记录。

(3)地下工程的总平面图、竣工图，包括引水沟、电缆预埋件、接地网、下水道、集水井、排水井、各种埋设管道，以及隐蔽工程的检查记录。

(4)机电设备的竣工图、技术参数、施工中的检查和试验记录，以及安装、检修说明书，备品备件清单。

(5)电气一次及二次接线竣工图。

(6)与实际情况相符的各种系统图和操作系统图，如风、水、油系统。

(7)试运行全部记录。4

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学