1概述

随着小水电代燃料生态保护工程的启动，新一轮小水电建设的高潮即将来临。我国河流众多，据统计，流域面积大于100km2的河流就有50000多条，其中仅1580条河流的流域面积大于1000km2.在那些数量众多，流域面积小于500km2的小流域中蕴藏着丰富的小水电资源。我国小水电可开发量约为8700万kW，而目前仅开发了其中的1／3左右。梯级开发是小流域水电开发的主要方式之一。我国大部分地区的河流以雨水补给为主，河水随着雨量的增减而涨落，径流的分配在很大程度上取决于降水的分配。对于小流域来说，汇流时间短，降水后河水迅速暴涨，之后又迅速消落，平时河道内流量较小。径流年内变化非常显著，丰枯悬殊，年际变化也较大。

2梯级开发优势

目前许多小流域内已建的小水电站多数是零星开发，没有整体规划，这种开发方式只注重了近期效益，容易造成小水电资源的浪费。而梯级开发是以整个流域的整体效益为目标，充分利用流域内有限的水能资源，创造最大的经济和社会效益。广东小金河梯级开发是早期小流域水电开发中一个成功的案例。小金河是东江的一条小支流，流域面积33km2，分7级开发，总装机容量9750kW，年均发电量4100万kW·h，在干流和支流上建有7座水库，总库容1000万m3.梯级开发具有以下一些优势：

1）由于全面规划、统筹安排，能够充分利用水能资源，有利于合理布局，降低工程造价。

2）梯级开发可以连续进行，单个电站的规模小，工程投资额相对少，适合于广大的中小企业投资，便于资金的筹措。

3）因工程建筑物规模小，对地质的要求低，便于工程选址。

4）有利于电站统一管理和机组集中维修，节省管理和维修费用。

5）工程兴建对流域的生态破坏小，便于恢复，占用土地少，政策处理难度小、费用低。

3梯级规划

3.1规划原则

小流域水电梯级开发应统一规划，并符合所属干流的总体规划要求。拟定梯级开发方案应充分考虑开发整个小流域水能资源的要求，每个水电站站址的选择应根据地形、地质、水库淹没损失、移民及对外交通情况来决定，保证在总投资最省的情况下，梯级水电站联合运行的保证出力、发电量及综合利用效益最大。

3.2径流计算

由于电站站址一般缺乏长系列的水文资料，以往设计中常采用径流模数来推求发电量。这种方法对那些具有调节性能电站的发电量计算误差较大，使其不能准确反映电站的生产能力。我国自20世纪60年代开始在中小河流上相继建立了一些水文站，目前已有20年以上的流量和降雨实测资料。设计年径流计算可以利用那些相邻流域水文参证站的径流资料，采用区域综合方法，根据径流参数的地区分布规律和相关性来推求。

径流的年内分配可用典型年法确定，利用参证站典型年的日径流资料推算出设计站址处丰、平、枯设计代表年的日平均流量。通常选取年径流系列中频率为10%～20%的年份为丰水年，频率为50%的年份为平水年，频率为90%～80%的年份为枯水年。

3.3龙头水电站

梯级水电站中最上游具有较大水库的水电站称为龙头水电站。龙头水电站一般修建有月调节或季调节水库，它不仅利用本级落差，同时通过下游各级水电站调节流量的利用，增加梯级发电量，使水能资源得以充分利用。由于水库的调蓄，提高了水量利用率，同时可以改善电能质量，尤其在那些有峰谷电价的省份，可以通过多发峰电少发谷电来提高电站的平均上网电价。如浙江省丰陵溪流域面积95km2，梯级电站利用水头210m，龙头水电站利用流域面积19.6km2，建有正常库容为178万m3的龙头水库。溪炉港流域面积138km2，梯级开发利用总落差183m，建有正常库容为196万m3的龙头水库。

龙头水电站正常水位的选择，应考虑梯级补偿调节的能量效益，通过技术经济比较来确定。龙头水电站的开发方式一般采用坝后式或混合式开发，站址选择时要选取能修建大水库的地址，当交通条件允许时，应优先开发龙头水电站。

3.4水位衔接

在制定梯级规划时，上一级水电站的尾水位往往与下一级水电站的正常水位相衔接，以充分利用河道的落差。在上下级衔接处，若有大片耕地、居民点或文物古迹等，为降低政策处理的难度，经过研究论证，也可以放弃局部河段落差的利用。

4结束语

4.1开发成本

梯级开发根据资金状况，可以一次投入集中开发，也可以滚动开发。由于每级电站的投资规模相对较小，尤其适合于中小企业投资开发，以股份公司的形式来管理，解决了小水电开发资金短缺的问题。小水电开发理念也将发生转变，由以往解决缺电为目的的电力需求型开发，转变为以资产经营为目标的可持续发展模式。根据近几年小水电的建造成本统计，单个电站平均单位千瓦造价为5500元／kW～8000元／kW，而梯级开发总造价可以降低5%以上，这样可以给企业带来更大的投资回报，提高投资企业积极性，促进地方经济的发展。

4.2合理利用

通过小水电的建设，一方面可以改变山区经济落后的状况，调整农村的能源结构，另一方面也可以巩固退耕还林的成果，防止水土流失，保护生态环境。但我们也常看到因工程建设而出现破坏生态环境的事件发生。不合理的小流域水电的开发，容易造成局部河段断流，出现白滩现象，破坏原来的生态环境系统。为此在小流域梯级开发中要留足必要的下泄水量，维持河道的生态平衡，宁可牺牲一些电量，不能使河道断流。

虽然我国小水电可开发量巨大，但如果盲目地开发，容易造成水能资源的浪费，使站址匮乏。梯级开发是一种有效的方法，可以充分利用水能资源，同时也可以降低开发总成本，优化资源配置，应引起人们足够的重视。