喬海娟，周衛(wèi)明，張叢林

(1.水利部農(nóng)村電氣化研究所，杭州 310012；2.中國科學院科技政策與管理科學研究所，北京 100190)

小水電是國際公認的投入產(chǎn)出比較高的清潔可再生能源，其回報率通?？蛇_205～267，而太陽能、生物質能和風能分別僅為9、5～27和80[1]。1912年，石龍壩水電站建成發(fā)電，中國開啟了小水電發(fā)展之道路[2]。截至2014年底，全國累計建成小水電站超過4.7 萬座(5萬kW及以下)，使3億多農(nóng)村人口告別了無電生活。同年底，全國小水電裝機容量達7 322 萬kW，相當于3個三峽水電站的裝機容量，年發(fā)電量2 281 億kWh以上，可替代7 400 萬t標準煤，分別減少CO2和SO2排放1.9 億t和178 萬t[2]?！丁笆濉比珖r(nóng)村水電規(guī)劃》提出新增農(nóng)村水電裝機600 萬kW，全國農(nóng)村水電裝機容量超過8 100 萬kW；完成3 000座老舊電站增效擴容改造，開展綠色小水電建設，修復1 000條中小河流生態(tài)環(huán)境；建成200萬kW農(nóng)村小水電扶貧電站，持續(xù)穩(wěn)定幫扶100萬戶建檔立卡貧困農(nóng)戶；實現(xiàn)農(nóng)村水電安全生產(chǎn)“雙主體”責任全覆蓋，建成4 000座安全生產(chǎn)標準化達標電站；農(nóng)村水電規(guī)劃和標準體系進一步完善，現(xiàn)代化水平全面提升。

必須指出的是，一直以來，科技因素對小水電的發(fā)展具有至關重要的支撐作用[3,4]。本文擬對中國小水電科技發(fā)展存在的問題進行全面梳理，進而提出小水電科技發(fā)展的任務建議，并制定趨勢圖。

1 小水電科技發(fā)展存在的問題

經(jīng)過百余年的發(fā)展，中國小水電站的數(shù)量和裝機容量均居世界第1位，且遙遙領先，但科技發(fā)展仍面臨一系列問題，其對小水電的支撐作用有待進一步提高。

1.1 流域水電規(guī)劃與設計階段

(1)投融資方面，政府政策支持力度不夠，小水電企業(yè)信貸融資渠道單一、負債比例高，貸款難度大，阻礙了小水電的進一步發(fā)展。

(2)小水電站在全生命周期中面臨多方面風險，目前，國內在該領域僅于2014年頒布實施了《大中型水電工程建設風險管理規(guī)范》，該規(guī)范所涉及的風險因素絕大部分集中于經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境領域。此外，已有研究成果所提出的小水電風險因素亦有待進一步完善[5]。

(3)在小水電站設計過程中，對“一體化設計”的認識水平已有一定的提高，有關生態(tài)流量等“綠色水電”概念在規(guī)范中已有體現(xiàn)，但在項目的建設實施過程中仍有待深入探討。

1.2 電站建設運行階段

(1)我國尚未建立系統(tǒng)完整的農(nóng)村小水電上網(wǎng)電價協(xié)調定價機制，定價方式主要采取政府定價，政府部門對農(nóng)村小水電上網(wǎng)的最高和最低電價進行限定，降低了小水電站的盈利能力。主要問題包括：①缺少與小水電電價形成相關的法律、法規(guī)和政策。②現(xiàn)有上網(wǎng)電價測算機制不合理，定價方法不適應市場公平競爭的要求，導致上網(wǎng)電價偏低。③發(fā)電站(廠)、供電單位和用戶3者之間的利益難以協(xié)調，地方電網(wǎng)與國家電網(wǎng)、發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)、用電企業(yè)與電網(wǎng)之間的矛盾較為突出，利益相關方的協(xié)調機制嚴重缺失。④“廠電直供”方案難以實施。

(2)運行管理方面，小水電企業(yè)管理體制機制落后，員工技術水平偏低，嚴重制約小水電站運行管理的科學化和現(xiàn)代化。

(3)小水電安全生產(chǎn)工作存在的主要問題包括：①電站管理人員安全意識淡薄。②運行管理人員素質偏低，存在無證上崗現(xiàn)象。③監(jiān)管機構不健全，監(jiān)管力度不夠。④老電站安全隱患多，技改難度大[6]。

1.3 科研與設備制造

(1)在小水電站的建設和運行過程中，尚存在以下基礎性問題有待解決：①系統(tǒng)生物對外來強干擾的適應性機理尚不清楚，有待深入研究。②缺少量化小水電站建設對河流水沙變化影響的有效手段[7]。③已建小水電站的流域，水資源在工農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境間的配置方式有待進一步優(yōu)化。④小水電梯級開發(fā)中，多級壅水建筑物的修建影響河流水質以及河道流態(tài)介質的內在機理尚不明確。⑤小水電站的宏觀經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益難以量化。

(2)在設備制造方面，國內設備廠商雖可滿足國外水輪機組“量體裁衣”的要求，但機組生產(chǎn)設計成本過高，競爭力不足。

2 小水電科技發(fā)展任務建議

小水電科技大致可以分為管理研究和應用研究2部分[8]。其中，管理研究指采用現(xiàn)代化的信息技術和控制手段，對小水電發(fā)展過程中涉及的體制機制演變和支持政策等方面進行研究，以引領小水電科技發(fā)展。應用研究通常具有較強的目的性和實用性，主要指在小水電領域進行的科技成果轉化，并通過生產(chǎn)實踐對小水電科技發(fā)展進行反饋。管理研究為應用研究提供指導依據(jù)，應用研究為管理研究提供實踐案例和效果反饋(見圖1)。

圖1 小水電管理研究和應用研究的邏輯關系Fig.1 The logical relationship of management research and application research

小水電科技發(fā)展總體思路：按照黨的十八屆五中全會和《“十三五”全國農(nóng)村水電規(guī)劃》的要求，秉持“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，堅持小水電開發(fā)與自然相和諧，積極突破小水電發(fā)展中成本高、融資難以及水能資源配置不合理的3大瓶頸，大力發(fā)展“民生水電、平安水電、綠色水電、和諧水電”，支撐小水電可持續(xù)發(fā)展(見圖2)。

圖2 小水電科技發(fā)展總體思路Fig.2 The general idea of science and technology development of small hydropower

2.1 小水電科技發(fā)展的管理研究

新時期，小水電科技發(fā)展管理研究的根本是要正確處理政府、市場和社會3者的關系，最終形成以政府制度引導為核心，以政府調控和引導為主的社會參與，市場對小水電資源配置和管理的體系結構(見圖3)。

圖3 新時期中國小水電科技發(fā)展管理研究的戰(zhàn)略框架Fig. 3 The strategic framework of management research of small hydropower

2.1.1 政 府

(1)為實現(xiàn)水能資源的優(yōu)化配置，建議：①建立健全相關法規(guī)體系，盡快出臺《農(nóng)村水能資源管理辦法》，加快制定《農(nóng)村水電條例》。②成立小流域綜合管理委員會，加強水利、環(huán)保、發(fā)改等相關部門的協(xié)調，編制小流域水能規(guī)劃，以“電站群”的方式實施管理。③構建小水電水能資源評價指標體系，合理界定小水電的技術、經(jīng)濟和環(huán)境可開發(fā)量。

(2)在小水電投融資領域，建議：①借助“一帶一路”東風，加強小水電開發(fā)企業(yè)同國際金融機構的合作，建議金磚國家新開發(fā)銀行、亞洲基礎設施投資銀行等新興金融機構將小水電列為優(yōu)先貸款項目，吸引國際資金助力中國小水電“走出去”。②出臺信貸、增值稅優(yōu)惠等扶持政策，確保小水電項目順利實施。

(3)針對小水電領域存在的風險問題，建議從經(jīng)濟、社會、生態(tài)環(huán)境、文化、政治5個方面進行分類，以期對存在的風險因素進行全方位的考慮，同時相關部門應加快有關規(guī)范、規(guī)程的編制工作。

(4)在改善民生方面，建議：①加大財政投入力度，積極推動小水電“精準扶貧”工作的開展，支持貧困地區(qū)合理開發(fā)小水電，重點選取部分水能資源豐富的貧困縣，研究采取“國家引導、市場運作、貧困戶持股并持續(xù)受益”的扶貧模式，建立貧困戶直接受益機制。②把小水電開發(fā)與農(nóng)田水利建設、特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護等有機結合；③在以河流為單元進行生態(tài)修復和開展梯級聯(lián)合調度前提下，編制流域農(nóng)村水電增效擴容改造方案(針對2000年及以前投產(chǎn)且滿足增效擴容改造要求的電站)。

(5)為了完善小水電建設運行管理，建議：①積極探索所有權、經(jīng)營權、使用權分設的管理體制和“政府主導、企業(yè)運作、農(nóng)民參與、協(xié)會監(jiān)督”的運行機制，建立健全現(xiàn)代企業(yè)制度。②加大智力投資，加強電站職工培訓，進一步提高其整體素質和競爭力。

2.1.2 市 場

(1)在小水電投融資領域，建議：①實施小水電站資產(chǎn)證券化，發(fā)展與小水電產(chǎn)業(yè)相關的綠色股票，鼓勵社會資本投資小水電，建立小水電綠色發(fā)展產(chǎn)業(yè)基金。②成立小水電融資中介公司以及企業(yè)財務公司，協(xié)助中小民營企業(yè)在投資開發(fā)小水電的過程中解決融資前期資金以及知識儲備不足等問題。③加快推動實施清潔發(fā)展機制(CDM)，構建更為完備的管理體系(包括：中央層面的CDM項目主管機構以及其下屬的級主管部門)，規(guī)范中介咨詢市場，綜合運用法律、行政、經(jīng)濟、科技和宣傳等多種手段，調動利益相關方的參與積極性 。

(2)針對小水電上網(wǎng)電價存在的問題，建議：①綜合考慮標桿電價的測算參數(shù)、裝機容量、庫容調節(jié)系數(shù)、增值稅、平均社會生產(chǎn)成本、利潤、稅金、市場供求及政策變化等因素，構建更加合理的電價形成機制，完善電價聽證制度。②考慮老舊電站、改造以及新建電站的差異性，建立合理的小水電上網(wǎng)調價機制。③建立水生態(tài)保護的電價激勵機制。④完善利益相關方的協(xié)調機制，包括在發(fā)電端，鼓勵地方小水電企業(yè)按各自產(chǎn)權比例持股建立地方發(fā)電公司，參與發(fā)電端的競爭；在配電端，小水電企業(yè)的供電區(qū)并網(wǎng)以形成地方電網(wǎng)，組建獨立的地方配電公司，參與配電端的競爭。⑤鼓勵有條件的地區(qū)小水電站與用電企業(yè)間自愿開展直供電，電價由雙方協(xié)商確定，輸配電價執(zhí)行國家標準。

2.1.3 社 會

(1)重視獲得非政府組織的支持，保持溝通渠道通暢，創(chuàng)造相互學習交流的機會，根據(jù)項目需要聘請其作為專業(yè)顧問。如：在水電站投資項目中，可就生態(tài)環(huán)境保護、資源利用等方面的問題，接洽專業(yè)的非政府組織，獲取咨詢及建議，提高項目質量。加大輿論宣傳力度，爭取社會各界的理解和支持，為農(nóng)村水電發(fā)展營造良好的氛圍。

(2)建立涵蓋資源、規(guī)劃、審查、建設、運行、統(tǒng)計、安全、環(huán)保等領域的小水電開發(fā)全過程的信息應用及發(fā)布平臺，實現(xiàn)水能資源規(guī)劃、建設及運行過程無縫銜接，適時披露信息并接受外界監(jiān)督，鞏固和維護水電企業(yè)形象。加強國際小水電中心和亞太小水電研究培訓中心在中外小水電科技交流中的橋梁作用，建立系統(tǒng)有效的合作機制。

2.2 小水電科技發(fā)展的應用研究

為確保我國小水電科技發(fā)展，在應用研究方面，仍有若干方面需進一步發(fā)展和提高。

(1)在小水電設計理念方面，需改變傳統(tǒng)的“在安全、技術可行、經(jīng)濟合理的前提下，再考慮生態(tài)環(huán)境問題”的思維，而是向“綠色水電、生態(tài)水電”的方向發(fā)展，提高對國際流行的“一體化設計”理念整體認知度[9]。同時，依托我國現(xiàn)有的水能資源，在已建水庫的下游，可以考慮增設綠色生態(tài)機組，以提高水能資源的利用率。

(2)在小水電開發(fā)中，應加強其機理方面的研究：①為降低強干擾對河流系統(tǒng)生物的不利影響，未來應加強對系統(tǒng)生物自調節(jié)機理的研究。②進一步量化小水電站建設對河流水沙變化影響，防治水土流失。③研究避免水體富營養(yǎng)化的臨界流速，通過小水電站調度，減少水質惡化帶來的損失。④通過構建可計算一般均衡模型，建立區(qū)域投入產(chǎn)出表，量化小水電社會效益、宏觀經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

(3)在生態(tài)環(huán)境環(huán)保方面：①加強生態(tài)水工學理論研究和在小水電設計與建設中的應用，減少河流生態(tài)系統(tǒng)的影響，如加固岸坡，建設輔助性水工建筑，堤壩近自然化，種植植被等[10]。②加快推進綠色小水電評價工作，推廣綠色小水電建設在最小下泄流量監(jiān)管、減水河段治理等方面的經(jīng)驗，進一步規(guī)范綠色小水電的建設與管理工作，引導農(nóng)村水電行業(yè)更好落實生態(tài)環(huán)境保護要求。③建設環(huán)境友好的小水電示范電站，擴大開發(fā)領域(如低水頭灌溉系統(tǒng)小水電站)。

(4)在小水電站運行方面，提高機組運行的安全可靠性：①電站運行應按照規(guī)程規(guī)范要求，采用“兩票三制”、檢修管理、設備評級等措施，提高機組運行安全可靠性。②加快小水電安全生產(chǎn)標準化管理，完善對安全工器具和備品備件的管理，設置安全警示標志標識。

(5)在信息技術方面：①建立基于GPS和GIS的小水電數(shù)據(jù)庫及仿真數(shù)字模擬系統(tǒng)。②融入“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，以小水電智慧管理平臺(主要模塊包括：電站數(shù)據(jù)中心、傳輸網(wǎng)絡、視頻網(wǎng)絡、電站監(jiān)控、大壩監(jiān)控、水情測報、水庫調度及電站管理終端等)為依托，將各電站數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，發(fā)展基于大數(shù)據(jù)的小水電信息挖掘以及電力智能預測業(yè)務，對電力設備的運行管理進行精準調度、故障診斷和狀態(tài)檢修等，建立小水電智慧管理新模式[11]。

(6)在小水電設備制造技術方面，以現(xiàn)有小水電科研平臺為基礎，加大高校和科研機構對小型水電的科研投入，引進消化吸收國外先進的小水電產(chǎn)品，提升設備的開發(fā)和改造水平，提高小水電設備制造廠商的整體競爭力[12]。

(7)加強對小水電跨學科研究，支持小水電行業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)(如風能產(chǎn)業(yè))間在設備制造和控制技術等方面開展合作，互通信息，以此避免科研資源的重復和浪費。

3 小水電科技發(fā)展的趨勢圖

從整體上看，各項任務之間要相互銜接，形成統(tǒng)一的時間表，中國小水電科技發(fā)展改革趨勢見圖4。

圖4 中國小水電科技發(fā)展趨勢圖Fig.4 The science and technology development trend of small hydropower

4 結 語

(1)從流域水電規(guī)劃與設計、電站建設運行和科研與設備制造3個方面指出了中國小水電科技發(fā)展存在的主要問題。這些問題不是孤立存在，而是相互聯(lián)系的，需要以系統(tǒng)性的思維統(tǒng)籌考慮加以解決。

(2)為破除制約小水電發(fā)展的主要瓶頸，從管理研究和應用研究2個維度提出了有針對性的任務建議。其中，管理研究為應用研究提供指導依據(jù)，應用研究為管理研究提供實踐案例和效果反饋。

(3)在此基礎上，制定小水電科技發(fā)展的趨勢圖，以期為小水電行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

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