1 年 发 电量42.5万度 华南首个污水处理厂尾水发电项目投产
年 发 电量42.5万度
华南首个污水处理厂尾水发电项目投产
7 月 3 日，华南地区首个污水处理厂尾水发电项目在广业环保集团澄海污水处理厂正式投产。
据了解， 尾水发电是利用污水处理厂出水排放落差进行发电的一种绿色清洁能源，这类项目既不需要消耗燃料资源，又不释放污染物和废料，也不产生温室气体破坏大气环境，还可以推进尾水资源化利用 ，具有明显的社会效益和经济效益。
污水处理厂尾水发电，与传统水力发电的原理基本相同，两者都是利用水位落差产生的水流推动水轮发电机转动，将水的动能和势能转换为电能。 不同之处在于传统水力发电是利用大坝聚拢的天然水流，而尾水发电则是利用污水处理厂出水排放的高低落差进行发电。
总体来看，尾水发电是一种绿色清洁能源，具有不用修筑拦水大坝、尾水排放具备自然势能、尾水不含杂质、不会对水轮机造成影响、出水流量基本稳定等优势。
具体到华南这个项目，它是由广业环保集团与广东正诚电气科技有限公司联合开发的，项目突破了传统水力发电水位落差高、工程投资大的瓶颈， 创造性地实现了 3.5 米超低水头发电 ，并设计了自动调速技术， 可以根据水量的变化自动调整频率、功率，实现了无人值守发电，这在华南地区乃至全国都是首创。
当前，国内水力发电主要是利用自然水体和潮汐发电，利用污水处理厂尾水发电的企业只有寥寥数家，低于5米的超低水头发电案例更是完全空白。
2009年8月，国内首个利用污水处理厂尾水发电的项目在重庆市鸡冠石污水处理厂试运行。但鸡冠石污水处理厂是利用了重庆地区的天然落差，水头为15.5米，与平原地区污水处理厂水头大多在5米以下的实际情况差异较大。
为此，广东环保集团启动了对超低水头污水处理厂尾水发电的研究。研究人员在对汕潮区域中心全部污水处理厂的尾水排放情况摸底调查基础上，邀请了省内外水利水电专家进行项目论证，并远赴广西、江西、四川等地进行技术交流，确定了适合广东污水处理厂的尾水发电模式，解决了低水头发电、尾水水力模型等技术难点。
2022年11月9日，澄海污水厂尾水发电项目正式开工建设，总投资约145万元。今年7月3日，该项目正式投产。
目前，澄海污水厂已建成一、二期，设计规模为12万吨/天。 在三期项目暂未并入的情况下，项目发电约为 22 千瓦，日发电量约 528 度，预计年发电量可达 19 万度，可望实现年效益 12.4 万元。
未来，随着三期7万吨处理污水量能力的增加，尾水发电项目还将进一步提高发电效能。 预计发电出力能够提升至 50 千瓦，年发电量提升至 42.5 万度，每年可以相应地减少 423.7 吨二氧化碳排放，实现年效益 27.6 万元。
根据广东环保集团保守估计， 大概 5-6 年，尾水发电项目便可收回全部投资成本。
污水处理厂尾水发电，对于不少读者来讲可能是一个新鲜事。事实上，中国的第一个污水处理厂尾水发电项目早在2009年就已在重庆鸡冠石污水处理厂试运行了，距离现在已有14年的历史。
据了解，鸡冠石污水处理厂隶属于重庆市排水有限公司，是新中国成立以来重庆市第一大污水处理厂， 设计处理规模 80 万 m3/d ，规模居西南第二、全国第五，服务人口近300万人。
由于重庆市天然的地理优势，鸡冠石污水处理厂的尾水在进入长江之前，有一段落差很大，排放高程常年在 165-182m ，排水最大落差约 27m 。
工程师们巧妙地利用这段落差，建成了国内首个尾水发电站，设计水头15.5m，设计的顶托最低尾水位为168m。
2022 年扩容改造后，该厂额定装机容量为 2500kw ，年利用小时数可达 5247h ，年发电量为 1312 万 kwh 以上，可以解决该厂 17% 左右的用电负荷，每年可节约电费近 500 万元。
除了鸡冠石污水处理厂，与其一江之隔的重庆中法唐家沱污水处理公司也上马了尾水发电项目。 该厂日处理能力为 40 万吨，装机规模为 800 千瓦，年均发电 500 多万千瓦时，可以解决厂内用电的 8% ，年节约电费 300 万元左右。
▼重庆中法唐家沱污水处理公司尾水电站内景。图片来源：重庆水务集团
除了像鸡冠石、唐家沱这样的大型污水处理厂，中小污水处理厂一样可以利用尾水发电。2022年4月，三峡水务就与国家电投集团重庆电力有限公司达成战略合作，建成肖家河污水处理厂尾水发电站。
据了解， 肖家河污水处理厂日处理量为 8 万立方米，尾水发电站年发电量约 110 万 KW.h ，约等于 500 户家庭年用电量，可减少二氧化碳排放约 1100 吨 / 年。
事实上，不光是重庆市，在湖北、湖南等地，近两年来都有污水处理厂实现了尾水发电。
在湖南长沙， 2022 年 8 月 31 日，雨花水质净化厂尾水发电项目顺利竣工验收完成并网发电。
据了解，雨花水质净化厂日处理水量6万吨，出水水位落差达到11米。雨花水质净化厂尾水发电项目装机容量为75KW，年发电量为53.9万Kwh。
在湖北武汉，有污水处理厂甚至通过“尾水+光伏+风能”等多种能源互补的方式，试图实现电能自给自足。
2022 年 6 月 6 日，国内首个市内风光水多能互补尾水发电站一期示范项目在武汉成功发电。 该项目由东湖高新集团、国网武汉供电公司和武汉大学协同研发建设，能够将污水处理厂尾水进行水力发电，再配置分布式光伏电站和风力发电，三种发电形式多能互补，共同实现电能自足。
据了解，东湖高新集团旗下的光谷环保阳逻污水处理厂利用尾水具有稳定的出力条件和尾水结构适合安装的优势，率先在国内推出尾水发电站模式。项目一期安装有18千瓦轴流式水轮发电机，利用排入长江的污水处理厂尾水落差进行水力发电。
除此之外， 他们还在泄水池上方配置建设了分布式实验用光伏电站和分布式风力发电，能够在保证供电系统稳定性的同时合理利用风光水三种新型能源，充分实现了多能互补。
多种能源互补，最大的挑战在于如何将风、光、水等产生的电能集成一体、科学分配。为此，该项目建设了微电网控制管理系统，将通过数据采集系统，将各个设备的数据集成到一个模板，通过预设程序实现电能调配智能判断、自动调配。
据测算，该项目水轮机组年均利用小时数为8500小时，是光伏电站发电时间的8倍，一期电站整体每年可生产清洁电量150000千瓦时，实现替代标准煤76.2吨，减少二氧化碳排放261.9吨。
而 以一个年耗电量 500 万度的污水处理厂为例，在场地面积条件满足的情况下，采用该技术，可以实现该污水处理厂运行电能完全自给自足。 相当于每年节约标煤约1700吨，减少碳排放约4550吨，植树约21万棵。
尾水发电项目具有投资价值吗？
5-6 年便可收回全部投资
当前，随着污水处理负荷持续增长，污水处理厂能耗普遍上升， 电力运行费用几乎已经占到了总成本的 40% 以上 。
为此，也有不少污水处理厂做了很多节能降耗方面的尝试。比如已经在宜兴落地的污水处理概念厂，该厂通过污泥沼气发电，每天大约能产生18000度电，实现了部分的能源自给。
而在重庆、湖北、广东等地开展的污水处理厂尾水发电的尝试，也为污水处理厂节能降耗提供了有益的探索。
对于这些探索，不少读者可能会问，它的综合成本分析是否能够产生效益，具有投资价值吗？
这方面，广东澄海污水处理厂尾水发电项目给出的答案是： 总投资约 145 万元，年效益 27.6 万元， 5-6 年便可收回全部投资。
重庆市鸡冠石污水处理厂的实践也显示，该厂尾水发电项目早在2009年就已建成，到现在已经运行了14年之久。 因为效益良好， 2022 年还进行了扩容改造，扩容后可以解决该厂 17% 左右的用电负荷，年节约电费近 500 万元。
过去，污水处理厂尾水发电项目主要应用于像重庆这样排水落差大的山地或丘陵地区，但广东创造性地实现了3.5米超低水头发电后，该技术有了进一步推广的可能。
同时，尾水发电不仅仅适用于鸡冠石这样的大型污水处理厂，对于重庆肖家河这样日处理量为8万吨的中小型水厂，也同样适用。
此外，广东澄海污水处理厂、重庆肖家河污水处理厂、长沙雨花水质净化厂、武汉阳逻污水处理厂的尾水发电项目都是2022年以后新建的，鸡冠石污水处理厂的尾水发电则在2022年进行了扩建， 说明尾水发 电项目近年来正呈现出逐年增多的态势 。
参与广东澄海污水处理厂尾水发电项目的广东正诚电气科技有限公司表示，他们目前还在研发2.0和3.0的升级版尾水发电设备，下一步打算往小型化、一
体化、智慧化方向发展。届时，研发出的新设备有望应用于广东省大部分的污水处理厂，还可应用于农村地区的低水头河流。
相信未来，随着技术的进一步成熟和完善，尾水发电项目也将在越来越多的污水处理厂落地开花，帮助环保企业实现节能降耗，降低成本。
1、【重实践、建新功】华南地区首例——广东环保集团尾水发电项目正式投产，广东省环保集团有限公司，2023-07-05
2、广东省首个污水处理厂尾水发电项目正式投产，广东环保产业，2023-11-28
3、净水技术｜国内首座尾水发电站助力污水厂实现绿色清洁生产，净水技术，2022-07-01
4、三峡水务以标准化建设为重庆贡献“排头兵”力量，中国企业新闻网，2023-10-26
5、热烈祝贺我司雨花水质净化厂尾水发电项目顺利竣工验收完成并网发电！湖南筱豪新能源，2022-08-31
6、让污水处理厂用电自给自足，武汉新项目全国首创，长江日报，2023-03-30
