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我國水能資源豐富,技術可開發裝機容量為5.4億千瓦,居世界第一。截至*7年底,全國水電裝機容量達到1.45億千瓦,但與發達國家平均70%左右的開發程度相比,我國水電開發程度還相對較低。
在科學發展觀的引領下,水電在推進節能減排、提升再生能源比重、優化能源結構中的重要地位越來越凸顯。近年來,我國水電開發出現了可喜的局面,各大流域水電開發如火如荼,但開發模式不盡相同。
從國內外的實踐經驗來看,一個開發主體負責一條流域的整體開發,較之多個主體進行流域水電開發,具有更多的優勢。流域梯級開發對流域經濟資源結構、生態系統的沖突與平衡、社會結構的解體與重構都將產生重大影響,這種影響較單個工程而言具有群體性、系統性、累積性、潛在性等顯著特征,因此也更加復雜和深遠。同時,河流的不同梯級開發方式,對流域資源、環境和社會的影響也不同。一個主體負責一條流域的整體開發,更有利于統籌規劃,有利于實現水電開發經濟、環保、社會效益的最優化,有利于水電的又好又快開發。
國內外單一主體實施流域整體開發的成功實踐
自上世紀30年代以來,全世界水電資源開發迅速推進。在開發的過程中,逐步形成了成功的流域開發模式和經驗。
一、國外流域水電開發的實踐
加拿大拉格朗德流域水電開發
加拿大拉格朗德河全長861公里,流域面積9.8萬平方公里,年均徑流量546億立方米,分4級開發。此外,還從鄰近的卡尼亞皮斯科河和伊斯特梅恩河引水至拉格朗德河,跨流域年引水量共382億立方米,使拉格朗德河總的年徑流量達928億立方米。
加拿大魁北克水電局負責拉格朗德河流域水電開發和經營,在上個世紀70到80年代,完成了該流域水電開發。干流上4大電站(分別為拉格朗德一級、二級、三級、四級)加上其他幾個稍小的電站,總裝機容量達1604萬千瓦,年發電量838億千瓦時。由于是一個開發主體,對水電開發的實施方案進行了統籌優化,具有以下突出特點:
(1)經濟效益顯著。由于發電成本很低,拉格朗德河流域的梯級水電站不僅供應本國用電需要,還通過更遠的輸電線路向美國東北部售電,經濟效益顯著。
(2)調節性能良好。拉格朗德河干流各梯級電站調節庫容總計990億立方米,超過了總的年徑流量,調節性能非常好。
(3)跨流域集中開發。規劃中考慮從相鄰河流進行跨流域調水,集中到一條河流上進行梯級開發,擴大其發電能力,經濟效益進一步提升。
美國田納西流域開發
田納西河是美國東南部俄亥俄河的第一大支流,長約1450公里,流域面積10.6萬平方公里,河口多年平均流量1800立方米每秒。20世紀30年代前的田納西流域由于長期缺乏治理,經常暴雨成災,洪水為患,是美國最貧窮落后的地區之一。
美國政府1933年組建田納西流域管理局,對田納西流域進行綜合開發和管理,使其成為一個具有防洪、航運、發電、供水、旅游等綜合效益的水利網,由貧窮落后地區變成了環境優美的中等發達地區。田納西流域的開發治理工程贏得世界范圍的卓著聲譽,在水電方面,共建成30座水電站,總裝機609萬千瓦,取得了重要的經濟效益。
田納西流域管理局作為田納西河流域唯一的綜合開發主體,按照“總體規劃,分步實施,以上游大水庫帶動下游小水庫,綜合利用各種有利因素使效益最大化”的模式統籌進行流域梯級開發,其開發模式成為流域開發的成功典范。
澳大利亞雪山工程
雪山工程位于澳大利亞東南部,通過大壩水庫和山澗隧道網,在雪山山脈的東坡建庫蓄水,將東坡斯諾伊河的一部分多余水量引向西坡需水地區,沿途利用總計760米的落差發電供應首都堪培拉及墨爾本、悉尼等城市。
澳大利亞雪山工程公司(前身為雪山管理局)負責雪山工程開發和運營,對整個工程實施統籌規劃。工程于1949年開工,1974年竣工,歷時25年,總投資8.2億澳元,建成了16座水庫、7座水電站、1座抽水泵站、12條隧洞等。水電站群總裝機375.6萬千瓦,通過水庫的調蓄,電能輸出幾乎是均勻的,不受入流條件的影響,大大提高了經濟效益。
二、我國流域水電開發的實踐
烏江流域水電開發
烏江全長1037公里,干流總落差達到2124米,年均徑流量達534億立方米。根據國家批準的《烏江干流規劃報告》,烏江干流擬建11座梯級水電站,總裝機容量879.5萬千瓦(因三峽水庫淹沒1級,目前只有10級),其中,貴州境內將修建9個梯級水電站,裝機容量655.5萬千瓦。
為開發烏江水電,國家借鑒國際水電開發成功經驗,推行水電流域梯級滾動綜合開發,在*2年成立了流域水電開發公司——烏江水電開發公司,負責統籌實施烏江流域的水電開發。目前,烏江流域已建成投產的有烏江渡(含擴建)、東風、洪家渡、索風營電站,開工建設了構皮灘電站,啟動了思林、沙沱電站前期相關工作。根據烏江公司制定的開發規劃,到2010年將完成貴州境內烏江干流梯級開發的任務,并以此帶動烏江支流中小水電開發。
瀾滄江流域水電開發
瀾滄江干流全長2153公里,流域面積16.4萬平方公里,年均徑流量740億立方米,技術可開發容量約2348萬千瓦。初步擬定在干流上修建24級梯級電站。
由中國華能集團公司控股組建的云南華能瀾滄江水電有限公司負責對云南省境內的瀾滄江流域水電站實行滾動開發及生產經營。目前,云南華能瀾滄江水電有限公司對瀾滄江流域梯級開發的良好態勢已經形成。運營中的漫灣發電廠年發電量達60億千瓦時,裝機容量420萬千瓦的小灣電站正在建設之中,裝機容量175萬千瓦的景洪電站和裝機容量30萬千瓦的漫灣二期擴建工程穩步推進,裝機容量585萬千瓦的糯扎渡電站前期籌建步伐不斷加快,位于瀾滄江上游的功果橋、苗尾等9個電站也已進入前期勘測設計階段。
雅礱江流域水電開發
雅礱江是長江上游金沙江最大的支流,全長1571公里,年均徑流量602億立方米,天然落差3830米,水能蘊藏量3340萬千瓦,干流規劃建設21座水電站。
上世紀末,二灘水電開發有限責任公司成功建成投產了當時中國最大的水電站——二灘水電站(裝機330萬千瓦)。在此基礎上,國家發改委于*3年授權由二灘公司全面負責雅礱江流域梯級水電站的建設與管理。二灘公司通過綜合分析和科學論證,本著“統籌規劃、科學布局、著力推進、重點突破”的思路,制定了實施雅礱江流域水能資源開發“四階段戰略”,加快了雅礱江流域的開發步伐,力爭在2025年以前,全面完成雅礱江流域的開發,公司擁有發電能力達到3000萬千瓦左右。目前,雅礱江梯級水電開發的第二階段戰略全面啟動,雅礱江下游梯級開發全面展開,下游龍頭電站錦屏一級水電站(360萬千瓦)已于*5年經國家核準并正式開工,*6年實現大江截流;錦屏二級水電站(480萬千瓦)于*6年經國家核準,并于*7年1月正式開工建設;官地水電站(240萬千瓦)、桐子林水電站(60萬千瓦)已基本完成前期籌建,爭取國家核準。同時,雅礱江中游項目開發也在積極推進,中游龍頭梯級兩河口電站(300萬千瓦)的籌建工作已于*5年啟動,牙根(150萬千瓦)、楞古(271.8萬千瓦)、孟底溝(184萬千瓦)、楊房溝(150萬千瓦)、卡拉(100萬千瓦)等梯級電站的前期勘測設計工作也在有序推進,為實施第三階段戰略作積極準備。
為充分發揮流域開發的優勢,二灘公司對流域開發實施總體規劃,力圖通過統一組織實施流域梯級輸電規劃、流域對外交通規劃、流域生態環境保護規劃,超前組建流域集控中心,充分發揮兩河口、錦屏一級、二灘水電站“三大水庫”庫容優勢,實現全流域聯合優化調度,使雅礱江流域水電開發的綜合效益最大化。
單一主體實施流域整體開發具有明顯優勢
從世界范圍的流域水電開發實踐來看,單一主體對一條流域進行整體開發具有明顯的優勢,更有利于統籌規劃,實現水電開發經濟、環保、社會效益最優化,有利于水電的又好又快開發。
一、單一主體進行流域水電開發,有利于結合電力市場發展要求,實現流域加速和最優開發。
流域梯級水電站之間不僅有電力聯系,還存在較為復雜的水力聯系,特別是較大規模的水庫電站,對下游梯級有補償調節效益,往往在河流梯級開發中具有重要地位和骨干作用。在確定各梯級水電站的開發時序和開發進程過程中,為實現整個梯級開發的投資效益和能源開發效率的最大化,應從流域梯級整體角度進行研究和選擇,依據各電站的具體特點,如電站規模、調節性能、地理位置、開發條件、技術經濟指標、上下游梯級關系等進行綜合分析研究。在此基礎上,還應當結合當地電力系統的特點和電力市場發展要求,對各梯級電站按“統一規劃,有序建設”的原則進行開發,實現流域的加速和最優開發。
由單一主體負責全流域的開發和經營,便于統一規劃、合理實施。反之,如流域梯級電站分屬不同的投資主體進行開發,不僅不能站在全流域和全局的角度進行統籌安排,還容易造成各自為政、在項目報批、報建過程中相互矛盾的局面,最終影響和制約水電開發速度和整體開發效益。
二、單一主體進行流域水電開發,有利于統籌考慮電力接入系統和外送規劃。
大部分水電電源點遠離負荷中心,而輸電線路走廊資源十分有限,如果流域內水電電源點接入系統設計不統籌兼顧,將造成寶貴的走廊資源得不到有效利用,不僅制約水電電源的開發,也使得流域梯級水電優化運行因網架上不能保障而無法落實,浪費了投資,降低了效益。
由單一主體進行流域水電資源整體開發,在接入系統方面,可以從全局出發,遠近結合,對流域梯級電站的輸電走廊進行統一規劃,做到整體最優,運行經濟。
三、單一主體進行流域水電開發,有利于節約投資,提高管理效率,加快開發進度。
受自然條件制約,水電站地理、交通條件惡劣,給工程建設物資運輸、樞紐布置和施工帶來許多限制因素。特別是上下游梯級之間,在樞紐、施工輔助設施、碴場、交通和管理基地、甚至大型施工機械等方面,如果能夠統一協調和規劃,可以將不同梯級水電站的部分臨時甚至主體建筑物有機結合,充分利用各種資源,就會節省投資,加快電站建設。同時,單一主體進行流域水電開發,對整個流域開發實行統一管理,可以減少很多管理環節,統籌人力資源配置,節約管理成本,提高管理效率。
四、單一主體進行流域水電開發,有利于梯級電站的聯合優化調度,實現綜合效益最大化。
由于水電站本身所具有的固有特性,使得運行管理具有相當大的難度。一方面,從水力系統來看,由于水情變化的隨機、不重復和不確定性,使得水庫運行計劃的制定難以抉擇;另一方面,從電力系統來看,水電站又是電網電源的重要組成部分,而電能具有不能儲存的特點,發電、配電和用電均在同一瞬間完成,電力負荷的不確定性,加上系統中不同技術經濟特性的水、火電源配合運行,使得水電站最優運行調度方式的確定受到多種因素、多種邊界條件的影響。對于流域梯級群來講,由于電站眾多、類型不一,再考慮電網實時需求,其調度方式更為復雜、難度更大。
由單一主體進行流域水電開發,可最大程度地協調上、下游梯級的水力、電力、泥沙、防洪關系,有利于流域梯級聯合優化調度,實現綜合開發效益最大化。
五、單一主體進行流域水電開發,可以有效解決梯級補償問題,促進龍頭梯級電站建設,有利于改善電網特性。
水電具有季節性強的特點,豐枯出力差別大,為改善電網特性,需要建設一些調節性能好的龍頭梯級電站。但是由于要修建高壩大庫,龍頭梯級電站本身的技術經濟指標并不很優越,其效益更多地體現在對下游梯級電站的補償效益上。《電力法》規定,電力事業投資,實行“誰投資、誰收益”的原則。為了引導投資興建具有大庫容、高調節補償能力的水電站,保證投資者獲得合理收益,水電資源富集的省市,政府已出臺了《流域梯級水電站間水庫調節效益償付管理辦法》,將下游梯級電站因上游梯級調節增加的效益按一定比例返還上游梯級。
如果流域梯級電站分屬不同的投資主體開發,在如何對待水庫補償效益分配問題上,必然存在很大矛盾,如處理不好,有可能引起糾紛,影響各有關投資方開發水電的積極性。單一主體進行流域水電資源開發,由于基本不涉及到利益再分配,因而可以有效地避免梯級補償問題,促進龍頭梯級電站建設,有利于改善電網特性。
六、單一主體進行流域水電開發,可以統籌開展流域生態環境保護和移民工作,有利于水電科學開發與和諧開發。
流域水電開發各梯級之間的生態環境保護措施應統籌考慮,相互結合,真正發揮保護措施的整體作用。同時,為維護國家、開發企業和移民群眾的根本利益和長遠利益,有必要對流域梯級電站之間的征地移民補償標準和政策進行統一,避免因相互攀比造成不必要的矛盾。
由單一主體進行流域整體開發,可以統籌開展流域生態環境保護和征地移民工作,有利于維護社會的穩定,促進流域開發的順利進行和當地移民的脫貧致富,實現流域水電科學開發與和諧開發。
結論
縱觀半個多世紀以來國內外水電開發的探索和實踐,結合流域水電開發特點,我們可以得出一個結論,單一主體實施一條流域整體開發的模式,可以統籌開展流域水電開發的規劃、設計、建設、管理、環境保護和移民等工作,有利于實現流域水電開發效益最大化,有利于實現流域生態環境的完整保護,有利于構建流域和諧的人文環境。
單一主體實施流域整體開發完全符合水電資源開發的特點和規律,符合科學發展觀的根本要求,這種模式對實現水電開發的和諧與發展具有現實的指導作用,對實現我國水電資源的科學開發、又好又快開發具有重要的意義。