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红水河是珠江流域西江水系干流,流往贵州、广西全长659公里,流域面积6.32万平方公里,多年平均流量4100立方米每秒,多年平均径流量1360亿立方米,占珠江流域年径流量的39%,相当于黄河的2倍。红水河规划建设十座梯级电站,目前已建成天生桥一级、天生桥二级、平班、岩滩、大化、百龙滩、乐滩等梯级电站,在建或拟建的有龙滩、桥巩、大藤峡等电站。
为了解我区水资源利用现状,做好合理利用清洁能源以及提高水资源利用效率工作,今年8月由有关单位组成的联合调研组, 对红水河流域水电站总体概况、近年水资源利用现状、弃水情况进行考察。现将有关情况报告如下:
一、 红水河各电厂水能利用情况及弃水情况分析
(一)目前红水河各梯级水电厂水能利用情况
1、平班水电厂站
(1)概况:平班水电站是红水河综合利用规划的第三个梯级电站,上游与天生桥二级电站尾水相连,下游与龙滩水电站正常蓄水位衔接,安装3台13.5万千瓦轴流转浆式水轮发电机组,总装机容量40.5万千瓦,保证出力12.69万千瓦。平班水电站水库控制流域面积5.6万平方公里,多年平均流量616立方米每秒,多年平均年径流量为194亿立方米。水库正常蓄水位440米,设计洪水位441.67米,校核洪水位445.60米,死水位437.50米。总库容2.78亿立方米,调节库容0.268亿立方米,调洪库容0.67亿立方米,死库容1.842亿立方米。
(2)水能利用情况:2005年平班水电站水库预测入库水量为177亿立方米,实际入库总水量为153亿立方米,发电水量141.32亿立方米,泄水10.6亿立方米;水量利用率为94.24%。
2006年1-7月平班水电站预测入库水量为77.46亿立方米,实际入库总水量为94.01亿立方米,发电水量91.00亿立方米,泄水3.02亿立方米;水量利用率为97.85%;建议发电量为7.17亿千瓦时,实发电量为7.807亿千瓦时,弃水损失电量2514.1万千瓦时。
2、岩滩水电站
(1)概况:岩滩水电站为红水河梯级骨干电站之一,水库正常蓄水位223米,汛期限制水位219米,相应正常蓄水位的库容为26.12亿立方米。水库死水位212米,调节库容10.5亿立方米,为不完全年调节水库。水电站近期装机容量121万千瓦,远期上游龙滩电站形成后,拟扩建2×30万千瓦装机,届时电站总装机容量为181万千瓦。电站保证出力 24.2万千瓦,多年平均年电量(设计值)近期为56.6亿千瓦时,装机利用小时4678h,是目前广西电网的主力调频、调峰厂。
(2)水能利用情况:2003年后岩滩流域就进入了枯水年组,目前还处于枯水年组的低谷阶段。其中2005年平均入库流量为1340 立方米每秒,比多年平均1770立方米每秒偏少约25%;2006年前7个月的平均入库流量也只有1440立方米每秒,可以预见本年度平均入库流量将在此值以下,年度来水偏枯已成定局。其中2005年和2006年前7个月的水量利用率分别达到81.34%和75%,较常年约偏多25%和19%。据不完全统计,2005年弃水电量为12817万千瓦时,2006年弃水电量为7890万千瓦时。
3、大化水电站
(1)概况:大化水电站是红水河梯级开发的第一座大型水电站。大化水电站是一座以发电为主,兼有航运等综合效益的河床式径流电站。总库容9.64亿米3,正常蓄水位155米,相应库容4.19亿米3,调节库容0.43亿米3;设计平均水头22米,最大水头39米,装机容量为10万千瓦×4台 ,年设计利用小时为5250小时;在1998年-2002年完成了四台机组的增容改造工作以后,机组容量增至11.4万千瓦×4台。年设计利用小时4824小时。
(2)水能利用情况:2005年水库总来水量为428.5138亿立方米,比2004年偏多5.8%,但比多年平均偏少22%,发电用水量为334.17亿立方米,比去年偏少2.9%,比多年平均偏少6%。从水能利用情况来看,2005年度年水量利用率为78.0%,2005年弃水损失电量为8352.7万千瓦时。
2006年1至7月份水库累计来水量为285.21亿立方米,比去年同期偏多了4.6%,累计发电用水量为180.22 亿立方米,累计弃水量为105.06亿立方米,水量利用率为63.17%,水能利用提高率为15.16%,比去年同期15.59%略低。截止7月31日累计弃水损失电量为8967万千瓦时,比去年同期的6893万千瓦时增加30.1%。
4、百龙滩水电站
(1)概况:百龙滩水电站是红水河梯级开发中的第七级电站,电站厂房安装单机容量为3.2万千瓦时的灯泡贯流式水轮发电机组6台,总装机容量19.2万千瓦时。机组设计水头9.7米,最小水头3米,最大水头18米,单机额定流量377.5立方米每秒。
(2)水能利用情况:2005年水库总来水量为448.756亿立方米,发电用水量为306.846亿立方米。从水能利用情况来看,2005年度年水量利用率为68.2%,比去年的69.5%略偏低,水能利用提高率为7.5%。
2006年1至7月份水库累计来水量为300.929亿立方米,比去年同期偏多了4.5%,累计发电用水量为156.368亿立方米,累计溢流弃水量为142.864亿立方米,水量利用率为52%。截止7月31日累计弃水损失电量为1143.6万千瓦时,比去年同期的2074.8万千瓦时减少44.9%。
5、乐滩水电站
(1)概况:乐滩水电站是红水河规划的第八个梯级水电站,上、下游分别与已建的百龙滩水电站尾水和在建中的桥巩水电站衔接。乐滩水电站工程项目2001年3月进场准备,主体工程于2001年11月开工,计划总投资40.24亿元,总装机容量4×15=60万千瓦,2005年12月4台机组全部投产发电。电站水库正常蓄水位112米,总库容9.5亿立方米,调节库容0.46亿立方米,具有日调节能力,坝址控制流域面积11.8万平方公里。设计利用小时为5015小时。
(2)水能利用情况:2005年乐滩水电站弃水情况没有统计,原因是由于2005年二期溢流坝工程施工还没有完成,水库没有形成,库水位分三个阶段控制运行,处在边施工边发电状况,根据水情情况能发则发为原则,不存在弃水情况。
2006年1~5月份按水情带负荷,没有弃水,6、7月份存在弃水情况,弃水电量为8845万千瓦时。
(二)水电站弃水情况分析
1、从客观因素方面分析
(1)红水河流域属于亚热带气候,是高温多雨地区。年降雨量在中上游地区一般为1100~1300毫米;下游一般为1500~1800毫米。由于流域处在季风的控制之下,年雨量分配很不均匀,雨量多集中在5~9月,占全年雨量的80%左右,受流域降水的支配,径流系列中 5~9月为丰水期,10~4月为枯水期。水流量在3000立方米每秒以上的洪水常年出现,而且基本每年会出现10000立方米每秒的大洪水,当水库水位接近汛限水位,就必须开闸弃水,弃水量的发生也主要集中在主汛期(6~8月)。
(2)水电站本身特性决定了不可避免的存在一定程度的弃水。在汛期,防洪需要,上游不能保持高水位,调节库容受地型、地质、社会经济、水库淹没环境影响等诸多因素制约,无充足库容调节,来水超过机组满发最大过流量时,水电站弃水是必然的。
2、从人为因素方面分析
(1)负荷不匹配造成的弃水。水电站建议发电负荷是根据上一级水电站出库流量及区间流量预测的,但机组实际负荷是根据广西负荷需求制定的,有时出现建议负荷和实际的负荷不匹配的现象造成弃水。
(2)“压咸补淡”调水造成的弃水。由于2005、2006年初珠江流域实行压咸补淡调水措施,为满足下泄流量要求,各水电站在满发情况下不能满足要求,出现了枯水期开闸弃水现象,调水期大幅度降低了水库的运行水位,从而增加了发电耗水率,造成后期发电水头降低形成电量损失。另外,由于水电站机组都安排在枯水期检修,压咸补淡调水工作安排得较突然,2006年百龙滩两台机组正在进行年度检修,珠江调水水库来水相对较大,由于百龙滩水库特性原因,致使产生溢流弃水导致电量损失。压咸补淡调水期间整个红水河电站直接损失电量约8000万千瓦时(未包括间接损失)。
(3)自动发电功率控制(AGC)投入造成的弃水。由于各梯级水电站大多数机组都投入系统“AGC”远方控制调节,负荷变动较大,造成电站无法按既定的负荷曲线发电。不仅产生大量弃水,因只能通过开、关闸门来调节水库水位,频繁的调节也对设备损害较大,关系到安全运行问题。
(4)用电低谷时段因用电需求降低造成的弃水。目前系统用电需求已趋于平缓,特别是进入6月以来,多次出现压负荷现象,在负荷低谷时段,水电站没有负荷带并受上游水位限制不得不弃水,总弃水损失电量有90%是低谷时段弃水造成的。
(5)由于红水河未实现水资源的最大共享,负荷流量预报精度不高,各梯级水电站受上游电站制约非常明显,流域调度不同步,下游电站无法消峰造成无益弃水。
二、 目前水能利用方面存在的问题和解决办法
影响水能利用效率的因素较多,涉及的问题也比较复杂,但主要是受电网负荷结构、设备稳定性、水库调节能力及运行方式、水文预报质量、经济政策等因素影响,下面着重从以下几个方面分别作重点分析。
(一)电网结构影响水能利用效率
现以平班和岩滩电站为例。平班电站三台机组满发时富裕的负荷(隆林及近区负荷22万千瓦,富裕18.5万千瓦)要经天生桥500KV系统送至南宁,但500KV系统没有考虑平班富裕负荷送出通道(天广500KV系统负荷极限970万千瓦,贵州、广西、天生桥已占用942万千瓦,剩余28万千瓦作为调度灵活调整),所以汛期平班满发时发电送出受到一定的阻碍,造成弃水。岩滩电站目前靠两条500KV线路送电,当二期扩建上马后,输电线路故障、检修时,一条线路已不能满足要求,也面临电力输送问题。
另外,因岩滩电站所处在500KV线路的关键位置,在吸收、发送无功对维持系统稳定起着至关重要的作用。在低谷时段500KV线路电压过高,500KV线路没有装设电抗器,岩滩电站常常要在低谷时段带少量负荷,开多台30万千瓦的机组来吸收无功,造成浪费,对机组损害也很大。其它水电站均有开多台机带小负荷情况,水能利用率低。
目前,许多新建电厂就要陆续投入运行,相关单位要尽快解决输电线路问题,避免造成有电送不出局面。电网公司应加强电网建设,提高送出能力,降低输电阻塞,减少窝电;同时也要加大正在运行的线路改造力度,提高线路的安全稳定运行,也使电站能充分利用水资源,减少浪费。
(二)需要加强用电需求侧管理以提高负荷率
人们学习、工作多集中在白天。体现在用电上,一天中有两个高峰段,一个平段,一个低谷段,很不均衡。而发电机组是均衡运行,生产消费两者之间自然产生了差异,因为没有用电的需求或其它原因,机组能满发却没发电或少发电,让水白白流走。电力需求侧管理需政府、电网和用户共同努力,减少负荷差,提高电网负荷率,减少弃水损失,实现企业与社会共赢的局面。各相关部门应采取积极的节能降耗激励政策,建立和完善峰谷、丰枯电价制度。
(三)电力调度和水库调度对水能利用效率的影响
1. 上网电价不一致造成的影响。由于红水河各级电站上网电价不一样,岩滩0.1311元/千瓦时,大化和百龙滩0.2412元/千瓦时,平班、乐滩0.26元/千瓦时,若尽量要电价低的电站多发电,造成下游电站没有负荷带,入库流量又超过水位限制,造成弃水。
调度部门应根据来水情况、上游电站出库流量情况,合理安排各级电站的负荷,做好水位的合理化控制,减少弃水。目前在汛期,水量充足,从能源利用的角度出发,应合理安排水、火电的负荷,让水电担当主力,实现效益最大化。
2.流域电站机组检修应按照同步检修的原则。避免上游电站无机组检修,而下游电站有机组检修造成无机组可发导致弃水损失的情况。
3. 提高水库自动化水平优化水库调度。
水库自动化水平的提高,不但能及时准确掌握来水情况,还能根据水情负荷变化及时调整发电水头,这对减少弃水能够起良好的促进作用。故加大对流域水情的预报预测工作,做好峰前预泄和峰后拦蓄工作,充分利用上游流域电站的库水位动态控制,合理调配龙头电站的下泄流量,尽可能的使流域电站在最优流量区运行。
在汛期开展水库优化调度,能实现在同等入库流量条件下,减少因泄洪使出力受阻的程度,从而达到提高调峰能力减少弃水,目前红水河各梯级水电站只有岩滩电站实行了动态控制汛限水位调度运行,但从其运行情况看,效果极为良好,对减少弃水起了良好的促进作用。
4.做好水库联合与补偿调度工作。由于广西各地的水文气象条件不尽相同,汛期来水情况也各有差异。电网调度应根据水情和负荷情况,协调各梯级水库间的负荷,避免出现因上下游梯级间负荷失调使下游梯级弃水增加的现象,同时还要搞好流域间水文补偿甚至水火电补偿调度,进一步发挥电网资源优化配置的作用,减少弃水损失。
(四)加强厂、网、政府间的协作
虽然厂网分离使水库调度工作在协作上较以前增加了难度,但厂网仍然是一个有机整体,两者利益是不可分开的,所承担的社会责任也是共同的。因此,厂网应加强约束和协调,电站方应主动汇报有关水情和水库调度调节情况,电网也及时了解和掌握水库信息,并根据电网负荷、通道、火电最低出力、系统调峰调频等方面需要,尽最大努力优化水电发电计划,减少弃水损失。同时政府也应给予水电站必要的扶持和引导,通过行政手段或经济杠杆的调节,保证水资源的充分利用。
三、 对几个问题的思考和建议
(一)用水火电量置换模式提高资源综合利用效率的探讨
由于前段时间广西缺电,水电装机容量不足,使火电厂变成主力发电厂。目前龙滩电站很快就要发电运行,龙滩电站总库容273亿立方米,规划总装机容量630万千瓦,年发电量187亿千瓦时。第一期装机容量490万千瓦,年发电量156.7亿千瓦时。龙滩水库具有多年调节性能,对下游电站起调节和蓄能的作用,使枯水期调节量增至天然情况下最枯量的4倍左右,使枯水期发电量占全年电量的比例大为增加。据有关预测,其发电初期还可提高下游几个已建梯级电站保证出力增加约19万千瓦,年发电量增加约11亿千瓦时。再从广西装机容量来看,至“十一五”末,整个广西装机容量预计达2346万千瓦,火电966万千瓦,水电1379万千瓦,全社会用电负荷800万千瓦,发电量已可满足广西负荷需求,还有可能出现电力过剩。这样将面临水、火电负荷如何分配问题。由于广西煤产量低,电煤供需矛盾较为突出,据不完全统计,2005年广西全区用煤约4000万吨,其中电煤2200万吨,自产才700万吨,大量依靠外煤。从环保、经济、合理利用清洁能源的方面考虑,水电有不可比拟的优势,水电是可循环利用、清洁的能源,在龙滩电站建成后,整个红水河流域来水均匀,丰、枯水期现象将大大减少,可保证全年出力,这样可考虑优先安排水电发电,火电来调峰、调频。但为了不损害火电厂利益,可考虑用水、火电互补的方法来调整,水火电双方通过竞价,按照自愿参与原则和效益共享的市场模式,使发电成本较高的火电厂将其计划合同电量份额的部分或全部出让,由发电成本较低的水电站在自己的计划合同量之外代替火电厂完成这部分电量的发电任务。水电厂多发电获得效益后,拿出一部分合理补偿火电厂,火电厂虽然少发了电量,但最终获得的经济效益并没有减少,这样Q就能充分合理的利用能源资源,充分发挥水电优势,调动火电厂购煤、存煤的积极性,稳发多发电量,最大限度减少弃水,使水电资源得到了有效利用。
(二)成立流域统一梯级调度的探讨
国内部分流域发电公司相继成立了集控中心,主要目标均是为了解决流域水电站水能的优化利用问题,各流域发电企业对水库调度工作越来越重视。由于红水河流域还没有统一的调度,造成水电站无谓的弃水,产生很大的浪费,在龙滩龙头库容运行后,整个红水河水电开发已成形,流域梯级调度联合优化经济调度的问题显得更为突出,电网调度目前还难以将各流域梯级电厂的经济运行方式,全部融合在调度系统中。目前红水河流域已具备成立梯级调度的条件,成立集控中心应是发展的方向。因此,可以探索建立流域梯级调度集控中心的方法。集控中心以通信自动化为基础,以梯级水库优化调度为核心,以发电远程集中控制为手段,做好梯级水库集中调度工作,一定能够为社会带来良好的经济效益和发电效益。建设流域调度集控中心,对网调或省调的调度权有一定影响,必须加强与网调或省调等调度机构进行沟通、联系,争取支持,共同推进,以获得更大的自主权。对于梯级水电站的不同电价问题,加强与有关部门的沟通、磋商,以寻求得到更加合理的电价。流域水库调度集中控制效益显著,通过对流域水电站实现集中统一控制和管理,实现了对水库优化调度、经济调度、梯级水库优化、防汛调度等产生较大效益。
(三)丰水期电量消纳问题的探讨
积极探讨实施广西电力丰水期外送,枯水期返送的战略。虽然,近年广西经济呈快速增长态势,但全区用电量增长与发达地区相比,消纳电量仍存差距。丰水期除少数酷暑天、特别是高峰时段电力略为不足外,其余日子、时段电力都有富余。丰水期广西水电将大量“非自然弃水”,在枯水期,水电发电能力受限,靠火电机组发电,广西煤炭资源不丰富,主要靠外煤来供应,受到制约。故广西可与用电大省或产煤省签定有关合同,在丰水期对外送电,枯水期返还;丰水期以水电为主,火电为辅,既可保证了水资源不浪费,又使火电机组在丰水期储煤,在枯水期发电。
调研组成员:卢建龙、连 勇、谢金麟、阳天申、黄建军
红水河水资源利用联合调研组 |