小容量的水電站。指發電裝機規模在工程分等中屬於工程等別低的水電站。其裝機容量規模因各國國情而異,如美國的小水電定為裝機容量15 000千瓦及以下,日本、挪威為10 000千瓦及以下,土耳其為5 000千瓦及以下。1980年10月17日至11月8日在中國杭州和菲律賓馬尼拉召開的第二次國際小水電技術發展與應用考察研究討論會,建議對小水電的規模作以下定義:小水電站為1 001~12 000千瓦,小小型水電站為101~1 000千瓦,微型水電站為100千瓦及以下。。在中國,按水電站裝機容量大小共分為五個等級,各個時期的分等標準也不同(表1)。

  沿革 世界上水力發電是從小水電站開始的。很多歐美國傢在19世紀就開始小水電站的建設。1878年法國建成世界上第一座水電站。美洲最早的水電站建於美國威斯康星州,於1882年9月開始發電,裝機容量25千瓦。20世紀30年代,由於大中型水電站和電力事業的發展,許多國傢出現關閉小水電站或縮減小水電站數量和裝機容量的現象。美國從1930~1970年關閉瞭3 000座小水電站。法國從1963~1975年小水電站的發電量減少瞭78%。到70年代後期,由於世界性石油價格上漲,出現能源危機,許多西方國傢對小水電重新關註,開展瞭一系列勘測設計和科學研究工作。美國對已關閉的3 000座小水電站進行瞭調查和登記,並對近5萬座未設水電站的大壩進行瞭研究。這些壩如全部建設水電站,總裝機容量可達1億千瓦,其中1 600萬千瓦屬於小水電站。70年代以後,世界各國的小水電有不同程度的發展。1977年法國有978座容量小於1萬千瓦的小水電站,總裝機容量49萬千瓦,年發電量18億千瓦·時;瑞典有小水電站1 050座,裝機1 350臺,容量55萬千瓦,年發電量20億千瓦·時;日本有小水電站1 350座,裝機容量700萬千瓦,占全國電力總裝機容量的6%。

表1 中國各時期規范、標準確定的水電站指標(104千瓦)
工程等別 1959年前 1959年 1964年 SD J12–78 SD J217–87 GB 50201–94
H 25 H50 H25 >75 H120
25~2.5 50~5 25~2.5 75~25 120~30
2.5~0.1 5~0.5 25~0.3 25~2.5 25~2.5 30~5
0.1~0.01 0.5~0.05 0.3~0.05 2.5~0.05 2.5~0.05 5~1
<0.01 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 G1

 註:①《水利水電樞紐工程等級及劃分標準》;②《防洪標準》。

  中國大陸第一座水電站是1912年在昆明建成的石龍壩水電站。這個電站從滇池出口處的螳螂川引水發電,初期裝機容量為2×240千瓦,後經逐步改建,1958年擴建為2×3 000千瓦。1949年,全國500千瓦以下的小水電站有33座,裝機容量3 634千瓦(不包括臺灣省)。中華人民共和國建立後,隨著社會主義建設事業的發展,小水電發展較快。在50年代,500千瓦及以下的水電站通稱為小水電。因當時工業基礎薄弱,多數小水電采用簡易的木制或鐵制水輪機,配以由電動機改裝成的發電機,通過低壓線路向附近的農村提供照明,平均每年新增裝機容量1.5萬千瓦。到60年代,全國已有專業制造中小型水輪發電機組的工廠10多傢,平均每年新增裝機容量5.8萬千瓦。到70年代,小水電的單站容量擴大至12 000千瓦,小水電逐步聯成地方小電網,進行集中調度。地方小電網的電壓等級增至35千伏,開始向工農業生產供電,平均每年新增裝機58萬千瓦。1979年一年新增小水電裝機112萬千瓦。到80年代,小型水力發電設備制造廠已有近百傢,年生產能力達100萬千瓦。同時自動化水平也在不斷提高。小水電的裝機容量按國傢計委規定,擴大至25 000千瓦。一些地區開始用110千伏高壓線路聯成本地區的地方電網,實行分級管理,互通有無,調劑餘缺。表2是2001年底中國小水電裝機30萬千瓦以上省(自治區、直轄市)的開發建設情況。

表2 小水電裝機30萬千瓦以上的省份

  資源 中國小水電資源分佈廣,在全國2 300多個縣(含縣級市、區)中,有1 104個縣的可開發資源超過1萬千瓦。從資源的分佈看,長江以南雨量充沛,河流陡峻,水力資源豐富,是開發小水電的重點地區。黃河與長江之間,小水電資源主要在大別山區、伏牛山區、秦嶺南北、甘肅南部和青海省的部分地區。新疆、西藏的喜馬拉雅山脈、昆侖山脈及天山南北、阿爾金山南麓為小水電資源比較集中的地區。華北及東北的小水電資源主要集中在太行山、燕山、長白山及大興安嶺等地區。據2004年統計,全國現有小水電站4 809座,裝機總容量3 466.2萬千瓦,年發電量871.4億千瓦·時,占可開發小水電資源的37.5%。與全國水電開發量的20.4%相比,小水電的開發程度要高得多。用開發小水電來建設有中國特色的農村電氣化的方針和方法,促進瞭中國農村的迅速發展,有利於逐步解決全球所共同面臨的環境和貧窮兩大問題。

  水工建築 中國小水電規模較小,工程比較簡單,建設工期短,收效快。在建設中因地制宜,就地取材,盡可能利用當地材料。小型攔河壩采用土壩、堆石壩、漿砌石壩,砌石拱壩、砌石連拱壩、雙曲拱壩、混合壩、碾壓混凝土壩等。壓力水管采用木制水管、鋼筋混凝土管、預應力鋼筋混凝土管、鋼管等。修建小型調節水庫,淹沒面積小,移民較少。

  問題和展望 中國許多遠離大電網的山區,隻有利用當地豐富的水力資源,發展小水電,改善人民生活,滿足農副產品加工和鄉鎮企業、縣辦工業及其他方面的用電需要。不少山區貧困縣把發展小水電作為解決增產糧食與脫貧致富的一項重要措施。小水電的在建規模與投產容量將會出現持續增長的局面。中國正在結合400個電氣化縣建設、農網改造、送電到鄉及以電代柴等項目,進一步推動農村水電行業改革,逐步完善小水電的開發機制、清潔發展機制和管理機制,進一步推動小水電建設。

  世界上小水電的發展趨勢是:①對過去認為開發不經濟的壩址重新估價,增加水能效益。②從綜合利用的角度去研究開發水力資源。③改進設計與施工組織,降低小水電的造價。④廣泛利用現有的水庫和大壩,以及供水、輸水系統中的水力資源修建小型水電站。⑤改造現有水電站,使充分發揮效益。研究恢復條件較好、已關閉的小水電站。⑥500千瓦以上的骨幹電站將逐年增加,100千瓦以下的微型電站將逐年減少。⑦統一設備標準,實現小水電站的自動化。