小水电站的更新改造
1 世界小水电站改造、扩容的潜力估计
上世纪70年代以来，由于石油价格飞涨、矿石燃料储蓄量的有限性及其严重的温室效应，世界对可再生能源的兴趣持续升温，技术最成熟、经济最可行的小水电尤其受到青睐。上世纪早期就积极开发小水电的西方发达国家，到70年代已经停止发展并废弃了大量小水电站，这时又开始重新发展，包括新开发和恢复更新、改造旧电站。一批发展中国家，也纷纷制订了宏伟的计划，兴建了一批小水电站。经过几十年的运行，许多电站陆续开始老化。最近有一家“水电设备协会”（HEA）从在该协会登记的世界范围小水电站机电设备订货清单中发现近10年来世界性水电站更新改造的潜力有了很大增长。特别是北美洲与欧洲一些国家的小水电站大多是在50年代至80年代建造的，它们所属更新设备的份额在今后10年内估计将保持70％左右（见表1）。
从表1可看出，2004年的估计，北美和欧洲需要更新改造的小水电总容量达到680万kW，这是个不小的数目。加上中、南美洲，中东及非洲，全球估计接近1 000万kW。他们对更新改造设备的投入按每千瓦100美元估计，共需10亿美元。事实上，许多改造项目，每千瓦100美元是不够的。
以上统计数字均未包括中国的。
中国小水电大规模建设始于70年代，许多电站迄今已运行10～30年以上不等。据前几年不完全统计，大致情况如下（见表2）：
经初步了解，有更新改造、扩容需求的小水电站约为8000MW，这些电站普遍技术性能差，不同程度存在许多技术问题：如运行不稳定，长期在非优工况下运行，出力不足；或泥砂磨损与汽蚀严重，转轮亟待更换；有的原设计、水文资料不足，使机组选型不当等等。
受世界银行委托，亚太地区小水电研究培训中心于2004年对新疆小水电改造规划作了专题考察，提出了报告。详情见本文实例研究之二。
2 改造扩容工作需要有序进行
对旧电站的更新、改造、扩容和开发新电站一样，也应当有序进行，而不能随意、一轰而上。面对全球现有水电站需要更新、改造与扩容的巨大潜力，众多的国际机构，包括世界银行、国际能源署以及国际水电协会等等都纷纷看好这个市场，给予了充分重视。他们注意到，更新改造对现有电站运行性能的改善、效益的提高、寿命的延长都能起到显著作用。为此，世界银行于2004年就委托法国电力公司水电工程中心研发、编制一套旧电站更新、扩容的规划、决策大纲，用以促进现有电站的业主们对旧电站重新投资，予以更新。该大纲于2004年12月编制完成，其目的是帮助决策人员对水电站的更新扩容工作制订出合理的规划以及最佳的实施时间表。
这个大纲全名“大坝与水电站更新改造扩容的规划与决策大纲”，可用以指导大坝与水电站改造扩容过程中的选站、审批、投资及实施等各个环节，使之有序顺利开展并获得较高的内部收益率（IBR）。大纲里所指的更新改造还包括大坝安全与水资源的优化利用。
如前节所说，全球水电站更新改造与扩容的潜力约为1000万kW（不包括中国），水电设备协会（HEA）估计，总需投资至少10亿美元。这么大的投资规模必须在合理规划指导下，有序进行。
水电站是一项长期投资、运行费用极低的工程，可以惠及几代人。项目的初期投资一经归还（如10年左右），这项水电资源所提供的财务、经济、环境和社会效益几乎可延续上百年，作为水与能源交换的一种主要方式，它可以成为全社会持续发展的一个重要工具。
虽然改造扩容工作可以使现有旧电站发挥最大效益，从而对水资源的可持续利用作出贡献，但是电站的性能在运行年限内还受其他一些因素的影响，例如设计、施工和维修的质量。因此，有必要深入研究并明确改造、扩容的具体内容及其定位。
一般说，正确的维护、修理对保证水工结构和机电设备的正常运行是十分重要的，但维修不能完全消除设施的老化过程，因此到了一定时段，为了避免电站收入减少，以及运行维修费用的增加，更新改造仍是必须的。国外有专家把维修和更新改造对电站性能的影响定性地画出一幅曲线图，形象地表示更新、改造的时间。如图1所示，当电站性能降低到加速恶化前，就必须利用更新改造将其恢复到原设计水平；还可通过扩容等手段，进一步提高性能。如何确定这个点，就是我们所要研究的问题。
更新改造与维修和新建项目都有很大不同。并有可能陷于二者之间而被忽视，使决策人不能正确估计改造扩容的方案在满足水与能源增长的需求中的作用。这也是世界银行要求开发这种决策方法的原因，使决策人能够正确评估改造扩容的效益。
3 改造扩容规划决策大纲的框架
法国电力公司编制的这个决策大纲为改造扩容项目提供了一个实用的决策方法，用以选择易于吸引投资、便于实施的优化项目。大纲的实施按下列6个步骤进行（见图2）：
1）先对大坝和水电站作一个基本情况评估，包括扩容和性能优化方案的鉴定；
2）对已明确的水量和电力供应、以及安全、环保与社会发展的需求进行审查；
3）根据上述2个步骤所取得的资料，明确可能改造扩容项目的规模；
4）以多条件定性分析的方法对一批可能的项目进行筛选，选出一批数目适当的项目供研究；
5）以多条件定量的方法对选出的项目进行排队，包括深入的经济分析以及确定风险等级、社会与环境性能、融资的可能情况和实施的时间进度等等；
6）对首选的几个项目编制一份实施计划，包括时间进度、预期的融资安排、设备采购措施、初步工作计划以及对可行性研究的任务要求。
上述大纲框架的最主要部分是各种需求的系统分析以及能否及时引入资金的情况，这二者影响最终结果。此外，这个大纲的方法也是为了将可比的项目数限制在合理的范围内，从而尽可能精简方案评估过程。
当然，这种方法并不能到处生搬硬套，而仍需要因地、因项目制宜，从明确主要目的开始，并对有些已经具备开工条件的项目多加考虑。
4 改造、扩容的决策人与投资人需考虑的重点
除了上述决策方法外，法国电力公司还研究提出了一些建议供决策人和融、投资方考虑：
1）为便于旧电站基本情况评估，业主应建立并保存正确的运行、维修记录；
2）在决策过程中，应明确界定业主和运行单位各自应负的责任，以保证继续维护与改造扩容工作的顺利转换；
3）非结构性措施如水管理优化等应予充分挖掘；
4）改造、扩容实施（施工期）的“机会之窗”应充分论证、确定（如影响和费用损失最小的停机时间）；
5）在充分利用设备供应商的现代新技术的同时，独立专家在决策过程中的重要作用也应予以重视；
6）采取与决策过程中不同阶段相适应的创新、灵活的设备订购方式；
7）为保证改造、扩容效益的持续性，还应建立一套新的健全的电站维护方案；
8）决策人在考虑新设施的方案时，还应同时研究现有设施扩容的方案；
9）对改造扩容的项目应考虑其现有环境与社会情况的处置，适当分配合作伙伴之间的利益、成本和责任；
10）应采用适当的规程以保证改造扩容项目的合理开发与实施；
11）对有些不能产生直接效益的改造扩容项目，如大坝安全项目，则需要多边投资机构的支持；
12）必须提高各类决策人（如电力公司，有关部门和投融资商等等）对改造扩容的特殊效益的认识。
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