多能互補(bǔ)在大渡河水電基地的實(shí)踐與探索

陳 剛, 曹 雪 娟, 王 鈺 睫

(國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司，四川 成都 610041)

1 概 述

隨著我國能源行業(yè)的不斷發(fā)展，能源的利用方式和存在形式日新月異，火電、水電、風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)能等構(gòu)成了我國多種能源發(fā)電形式。隨著能源形式的多樣化，多能互補(bǔ)已成為我國重要的能源政策，其目的是按照不同資源條件和用能對象，采取多種能源互相補(bǔ)充以緩解能源供需矛盾，提高能源系統(tǒng)的效率，合理保護(hù)自然資源，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)。

2016年6月，國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見》，以加快推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)，為我國多能互補(bǔ)政策的推行進(jìn)行試點(diǎn)和積累經(jīng)驗(yàn)。2016年12月，國家能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃指出：要利用大型綜合能源基地的風(fēng)能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優(yōu)勢，推進(jìn)風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)工程建設(shè)運(yùn)行。在此基礎(chǔ)上，國家《可再生能源“十三五”規(guī)劃》提出開展水風(fēng)光互補(bǔ)基地示范，即利用水風(fēng)光發(fā)電出力的互補(bǔ)特性，在不增加棄水的前提下，在西南和西北等水能資源豐富的地區(qū)，借助水電站外送通道和其具有的靈活調(diào)節(jié)能力，建設(shè)配套的風(fēng)電和光伏發(fā)電項(xiàng)目，協(xié)同推進(jìn)水風(fēng)光互補(bǔ)示范項(xiàng)目建設(shè)。

因此，未來不同類型的能源將在多能互補(bǔ)機(jī)制中不斷融合，利用大型綜合能源基地的風(fēng)能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優(yōu)勢，推進(jìn)風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行，已發(fā)展成現(xiàn)階段我國多能互補(bǔ)集成優(yōu)化的主要模式和發(fā)展趨勢。

2 大渡河水電基地在多能互補(bǔ)中所處的地位與困境[1]

2.1 大渡河水電基地在多能互補(bǔ)中的作用

大渡河干流規(guī)劃了3庫、28個(gè)梯級電站，總裝機(jī)容量約2 700萬kW，多年平均發(fā)電量約1 158億kW·h。大渡河干流規(guī)劃的3個(gè)水庫分別是下爾呷(具有多年調(diào)節(jié)能力)、雙江口(具有年調(diào)節(jié)能力)、瀑布溝(具有不完全年調(diào)節(jié)能力)，其他25個(gè)梯級電站分別具有季調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、日調(diào)節(jié)能力。通過流域統(tǒng)一調(diào)度和科學(xué)的水情預(yù)報(bào)，大渡河流域梯級水電基地將具有年調(diào)節(jié)以上的調(diào)節(jié)能力，其顯著的水庫調(diào)節(jié)能力將可以完全取代常規(guī)水電和抽水蓄能電站的作用，可以與其流域內(nèi)的火電、風(fēng)電、光電，甚至小水電聯(lián)合運(yùn)行，達(dá)到互補(bǔ)和儲能的作用，并且其互補(bǔ)方式非常靈活且可適應(yīng)多種類型的電源，因此，大型流域梯級水電基地在多能互補(bǔ)體系中將會發(fā)揮十分巨大、無可替代的積極作用。

同時(shí)，大渡河流域水電基地的開發(fā)建設(shè)投資總量相對較大，運(yùn)行成本相對較低，移民人數(shù)相對較多，對地方經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展將會起到至關(guān)重要的作用。大渡河水電基地規(guī)模較大，電力供應(yīng)較為充足且均為可再生能源，可結(jié)合流域資源稟賦發(fā)展冶金、儲能等行業(yè)，將一定量的電能資源轉(zhuǎn)換為其他合理形式。因此，大渡河水電基地在多能互補(bǔ)體系中還可以發(fā)揮其精準(zhǔn)扶貧、共建共享的作用，具有促進(jìn)流域內(nèi)綜合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動作用。

2.2 大渡河水電基地開發(fā)存在的問題

(1)環(huán)境保護(hù)要求越來越高。黨的十八大報(bào)告指出，要建設(shè)中國特色社會主義，其總布局是經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)五位一體，其中生態(tài)文明建設(shè)是基礎(chǔ)。要加大自然生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境保護(hù)力度，加強(qiáng)生態(tài)文明制度建設(shè)，努力實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展，努力建設(shè)美麗中國。

(2)移民安置難度越來越大。在目前國家日益重視民生的情況下，水電工程的征地移民也被給予越來越多的關(guān)注，水庫移民問題已成為水電開發(fā)中的關(guān)鍵問題之一?，F(xiàn)在我國水力資源的開發(fā)越來越多地進(jìn)入到四川、云南、西藏等西南諸省(自治區(qū))的重要河流上游地區(qū)，如金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、怒江等區(qū)域，這些區(qū)域既是水能資源富集區(qū)，又是少數(shù)民族集居區(qū)，特別是逐漸進(jìn)入藏民族集中居住區(qū)，而藏族移民庫區(qū)和安置區(qū)存在不同于其他地區(qū)的特點(diǎn)。因此，移民搬遷安置難度越來越大。

(3)工程造價(jià)指標(biāo)越來越高。一般來說，水電工程都是先開發(fā)指標(biāo)優(yōu)、條件好的項(xiàng)目，而后期開發(fā)的項(xiàng)目造價(jià)指標(biāo)會越來越高。以大渡河干流為例，已投產(chǎn)的電站單位kW動態(tài)投資在1萬元/kW以下,而在建的電站單位kW動態(tài)投資已達(dá)到1.2萬元/kW左右；處于前期階段的電站則已超過1.5萬元/kW，個(gè)別更是突破了2萬元/kW。

(4)電量消納競爭越演越烈。近兩年是四川水電集中投產(chǎn)的年份。2013年，四川省境內(nèi)的大小水電投產(chǎn)超過1 400萬kW，2014年投產(chǎn)1 200萬kW，2015年投產(chǎn)1 000萬kW，三年 約 投 產(chǎn)>4 000萬kW。相比之下，四川電網(wǎng)的外送通道并沒有增加。在這種情況下，四川豐水期水電外送的形勢嚴(yán)峻。與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)增長速度卻比裝機(jī)增速緩慢，進(jìn)而使得四川省內(nèi)水電電量消納也呈現(xiàn)逐年遞減趨勢，造成棄水嚴(yán)重。

2.3 大渡河水電基地在多能互補(bǔ)中的位、道、勢

與其他能源形式相比，水能是有限、稀缺、綠色和不可復(fù)制的，水能具有連續(xù)性、穩(wěn)定性和可再生性的特點(diǎn)，還具有一定的可存儲性，這也是其有別于其他能源形式的顯著特點(diǎn)，這就是大渡河水電的“位”，也是我們能源行業(yè)需要堅(jiān)持和堅(jiān)守的綠色、清潔之“初心”。

大渡河水電作為具有發(fā)電、防洪、航運(yùn)以及灌溉等綜合效益的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營階段，不僅要考慮水電本身的經(jīng)濟(jì)效益，還必須考慮如何與社會、環(huán)境的互補(bǔ)和共享，以發(fā)揮其更好、更大的綜合效益。綜合效益充分體現(xiàn)了其水電在能源互補(bǔ)中“共享協(xié)調(diào)”的“道”。

當(dāng)前，我們正處在一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)代，一個(gè)技術(shù)井噴的時(shí)代，一個(gè)日新月異、充滿變革的時(shí)代，一味只追求發(fā)展速度的發(fā)展方式遇到了瓶頸，靠拼資源拼規(guī)模的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束；水電企業(yè)在能源競爭中正面臨著激烈的市場競爭，能源互聯(lián)網(wǎng)概念的提出，更是將能源行業(yè)納入全方位、多領(lǐng)域的全新生態(tài)中。原有工業(yè)化生產(chǎn)、規(guī)?；б娴木€性思維已經(jīng)不能指導(dǎo)企業(yè)的健康、高效、可持續(xù)發(fā)展。工業(yè)化和信息化的融合(也稱兩化融合)促進(jìn)了各類工業(yè)系統(tǒng)從自動化向智能化的發(fā)展。大渡河水電已經(jīng)乘上了借助“互聯(lián)網(wǎng)+”和“雙創(chuàng)”的“智慧”發(fā)展之路，這是水電在多能互補(bǔ)中的“勢”。

3 多能互補(bǔ)在大渡河水電基地的實(shí)踐

國電大渡河公司成立于2000年11月，公司股東分別為中國國電(21%)、國電電力(69%)、川投能源(10%)。公司主要負(fù)責(zé)大渡河干流17個(gè)梯級電站(約1 800萬kW)及西藏帕隆藏布流域(約1 200萬kW)水電資源的開發(fā)。截止2016年底，投產(chǎn)裝機(jī)容量為1 000萬kW，資產(chǎn)總額近千億元。公司成立以來，一直致力于清潔能源開發(fā)和多能互補(bǔ)工作。

3.1 大渡河流域自身互補(bǔ)方面

按照2016年國家能源局280號文，公司提出了在大渡河開展流域水電綜合管理試點(diǎn)工作，并在2017年10月由國家能源局正式組織召開了大渡河流域水電綜合管理試點(diǎn)工作啟動會，將試點(diǎn)工作列入了四川省政府《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和規(guī)范水電建設(shè)管理的意見》。目前，我們正圍繞組織創(chuàng)新、機(jī)制創(chuàng)新、政策創(chuàng)新和管理創(chuàng)新的主要任務(wù)，重點(diǎn)推進(jìn)流域水電信息共享機(jī)制、統(tǒng)籌調(diào)度機(jī)制、電價(jià)形成機(jī)制、安全應(yīng)急管理和綜合管理機(jī)構(gòu)等五個(gè)方面的研究工作，并計(jì)劃按照先易后難、成熟一個(gè)推進(jìn)一個(gè)的基本原則開展實(shí)施。

3.2 新能源方面

一直以來，大渡河公司均以水電開發(fā)為主。在“十一五”、“十二五”期間，為了貫徹落實(shí)國電集團(tuán)關(guān)于“大力發(fā)展新能源引領(lǐng)企業(yè)轉(zhuǎn)型”的戰(zhàn)略部署，公司積極開展了四川省新能源項(xiàng)目的資源收集和前期工作，并成為省內(nèi)較早開展水、風(fēng)、光互補(bǔ)研究的企業(yè)之一。

四川省可開發(fā)的風(fēng)資源較少且所處地區(qū)交通不便，開發(fā)成本相對于其他省份較高。我們根據(jù)四川省風(fēng)資源分布情況，認(rèn)為涼山州地區(qū)資源相對集中，較為適合開發(fā)風(fēng)電項(xiàng)目。而四川省境內(nèi)的太陽能資源則以“三州”地區(qū)及攀西地區(qū)相對較好，多為二類，局部可達(dá)一類。根據(jù)上述資源分布情況，公司著眼于大渡河流域的新能源資源，并在丹巴、石棉、漢源、馬邊等沿大渡河的縣域開展了風(fēng)能資源研究，推動核準(zhǔn)了兩個(gè)風(fēng)電和太陽能項(xiàng)目。在金川、德昌等縣域開展了光伏和光熱項(xiàng)目的研究工作，并在金川水電站營地建成了103.2 kWp屋頂太陽能示范項(xiàng)目，成為大渡河上游的第一個(gè)光伏項(xiàng)目。

3.3 其他能源替代方面

近年來，隨著國家及地方對大氣污染防控要求的提高及相關(guān)政策扶持，城市燃煤小鍋爐淘汰速度明顯加快，各地鍋爐“煤改氣”、“煤改電”工程正加快推進(jìn)。為了把握機(jī)遇，2016年以來，公司開展了四川省鍋爐“煤改電”相關(guān)調(diào)查并進(jìn)行了較為深入的研究。

與此同時(shí)，我們還積極開展冰儲能供電項(xiàng)目等研究，以消納公司的富余電量，預(yù)計(jì)未來可消納四川年用電量在10～40億kW·h。此外，公司也曾開展四川省金堂李家山抽水蓄能項(xiàng)目(約20萬kW)的前期工作。2014年以后，按照集團(tuán)公司區(qū)域化、專業(yè)化發(fā)展思路，公司已清理、處置完所有的新能源項(xiàng)目和抽水蓄能項(xiàng)目。

3.4 智慧能源探索方面

目前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展已進(jìn)入新常態(tài)，市場瞬息萬變、競爭不斷加劇，過去水電開發(fā)那種拼資源、比規(guī)模的時(shí)代已經(jīng)結(jié)束，傳統(tǒng)水電發(fā)展方式遇到了瓶頸。我們在業(yè)界首次提出運(yùn)用“云大物移智”先進(jìn)技術(shù)的智慧企業(yè)系統(tǒng)理論體系[2]，就是主動適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)和電力體制改革新要求，以改革創(chuàng)新破解公司發(fā)展中出現(xiàn)的矛盾和問題，培育敏銳的洞察力和感知力，探索智慧能源管理新模式，形成了系列優(yōu)秀成果[3，4]。

4 常規(guī)水電參與多能互補(bǔ)的幾點(diǎn)思考

從目前我國多能互補(bǔ)情況看，水電的多能互補(bǔ)多集中在抽水蓄能-風(fēng)電互補(bǔ)，抽水蓄能-光電互補(bǔ)的模式，但從經(jīng)濟(jì)角度看，這三種能源目前都屬于價(jià)高量不穩(wěn)的能源形式。盡管雅礱江公司等在探索流域水風(fēng)光互補(bǔ)的開發(fā)模式，但風(fēng)光資源問題及價(jià)格問題仍然是其不可忽視的問題。因此，為了充分發(fā)揮常規(guī)水電在多能互補(bǔ)中的更大作用，我們建議：水電多能互補(bǔ)應(yīng)跳出物質(zhì)層面的互補(bǔ)概念，實(shí)現(xiàn)多能多維度互補(bǔ)。

4.1 時(shí)間維度上

一方面，水電由于河流自然來水和水電站調(diào)節(jié)性能的差異，所發(fā)出的電量中優(yōu)質(zhì)、低質(zhì)和劣質(zhì)電量的比重不同。為充分利用水電特點(diǎn)，做好梯級電站的綜合利用，堅(jiān)決貫徹好國家發(fā)改委280號文件，積極推動水電流域綜合管理，發(fā)揮調(diào)節(jié)性能好的常規(guī)水電在流域水資源優(yōu)化調(diào)度、水情雨情共享機(jī)制方面的作用，通過優(yōu)化調(diào)度實(shí)現(xiàn)干流大型水電與支流中小水電的時(shí)間互補(bǔ)，讓水庫的調(diào)節(jié)性能發(fā)揮到極致，實(shí)現(xiàn)時(shí)間維度的多能互補(bǔ)；另一方面，資源的可再生性是水電與火電的最大區(qū)別，但是水力(還包括新能源)發(fā)電存在著季節(jié)性和不確定性；相反，火電的電能質(zhì)量較好，因此整個(gè)電力系統(tǒng)的電力電量平衡和供電保證要靠火電來配合與協(xié)調(diào)，火電承擔(dān)著電網(wǎng)中最重要的發(fā)電任務(wù)和輔助服務(wù)任務(wù)；而水電與火電的不同響應(yīng)時(shí)間又決定了水電在電力系統(tǒng)中負(fù)責(zé)主力調(diào)峰。此外，資源類產(chǎn)品一般也有5～10 a經(jīng)濟(jì)周期(煤價(jià)受經(jīng)濟(jì)形勢和市場供需影響)，水電工程建設(shè)周期剛好也要5～10 a。水電、火電所具有的上述特點(diǎn)使得火電、水電在電網(wǎng)中扮演著不同的角色，享受著不同的上網(wǎng)電價(jià)，在目前煤價(jià)節(jié)節(jié)攀升，火電面臨虧損、水電棄水嚴(yán)重的情況下，水火互補(bǔ)既十分必要，又十分迫切，兩種電力在時(shí)間維度上互補(bǔ)是完全可行的。

4.2 空間維度上

據(jù)了解，目前我國的多能互補(bǔ)多在小范圍、小系統(tǒng)和小區(qū)域，往往一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的互補(bǔ)才能實(shí)現(xiàn)。我國水電等清潔能源多集中在西部地區(qū)，而火電和電力需求多集中在中、東部地區(qū)。盡管國家有西電東送、西氣東送等戰(zhàn)略部署，但由于區(qū)域保護(hù)等諸多方面原因，導(dǎo)致西部的清潔能源與東部的化石能源互補(bǔ)只能在小范圍實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致化石能源消耗得不到有效控制，清潔能源卻白白浪費(fèi)。多能互補(bǔ)是個(gè)多目標(biāo)系統(tǒng)，多目標(biāo)決策沒有最優(yōu)解，只有滿意解，在“霾頭苦干”的今天，我們倡議把清潔環(huán)保目標(biāo)放在首位。因此，筆者建議：將西部的清潔能源與東部的化石能源互補(bǔ)上升為國家戰(zhàn)略，打破省際壁壘，實(shí)現(xiàn)多能省際空間互補(bǔ)。

4.3 供需維度上

目前我們討論的多能互補(bǔ)或者是各種能源供給形式的互補(bǔ)，或者是需求端的熱電等互補(bǔ)(混合燃料、混合熱)，造成的現(xiàn)狀是供給側(cè)和需求側(cè)分離，從而導(dǎo)致需求供給不足、供給需求不足這種低水平的產(chǎn)能過剩(中國人均用電量并不高)，這很值得深思。多能互補(bǔ)作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代不光要體現(xiàn)能源的物質(zhì)屬性，更應(yīng)該體現(xiàn)能源的社會屬性(人的需求)?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代商業(yè)進(jìn)化具有以下5大特征：去中心化、即時(shí)響應(yīng)、無邊界、社群經(jīng)濟(jì)、共享經(jīng)濟(jì)。因此筆者建議：在多能互補(bǔ)中應(yīng)該加入信息的因素，讓多能互補(bǔ)由平面走向立體、多維，甚至走向平行宇宙空間，從而實(shí)現(xiàn)能源供需商業(yè)模式向下述軌跡運(yùn)行(圖1)。

圖1 能源供需商業(yè)模式軌跡圖

4.4 生態(tài)人文維度上

國家“十三五”五大發(fā)展理念的最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)“共享”，即發(fā)展為了人民、發(fā)展依靠人民、發(fā)展成果由人民共享，使人民在共建共享發(fā)展中有更多的獲得感。要達(dá)到這種共享發(fā)展，必須做到人與自然、人與社會、社會與自然的和諧共享。目前，“精準(zhǔn)扶貧”已上升為國家戰(zhàn)略。水電的防洪、灌溉等社會效益已經(jīng)深刻體現(xiàn)了水電與社會的共享，而水電建設(shè)帶動地方GDP的增長、地方發(fā)展環(huán)境的改善以及給地方創(chuàng)造的財(cái)稅收入更是有目共睹的事實(shí)。2016年，國家出臺《貧困地區(qū)水電礦產(chǎn)資源開發(fā)資產(chǎn)收益扶貧改革試點(diǎn)方案》，明確提出“讓貧困人口共享資源開發(fā)收益”。試點(diǎn)方案是新形勢下水電資源與地區(qū)發(fā)展共享的有益嘗試，將有利于實(shí)現(xiàn)水電、當(dāng)?shù)厝嗣窈蛥^(qū)域經(jīng)濟(jì)的共同發(fā)展。常規(guī)大型水電工程均集中在老少邊窮地區(qū)，當(dāng)?shù)匕傩掌毡闊駸?，水電的開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)水電-柴，水電-煤互換，也可以通過產(chǎn)業(yè)開發(fā)扶貧，從而在廣義上擴(kuò)展了多“能”互換。但是，目前待開發(fā)的水電工程都集中體現(xiàn)為“三高”(高海拔、高投資、高難度)，企業(yè)投資舉步維艱。筆者建議：國家層面應(yīng)出臺藏區(qū)水電開發(fā)支持政策，以推動水電在藏區(qū)多“能”互換。

5 結(jié) 語

在國家能源供需矛盾日益突出、電力行業(yè)形勢嚴(yán)峻的大背景下，大渡河水電基地為了有效應(yīng)對當(dāng)前水電開發(fā)面臨的困局，在國家能源政策調(diào)整的戰(zhàn)略布局下開展了一系列探索和實(shí)踐，以共享發(fā)展為核心提出了大渡河流域綜合管理試點(diǎn)工作，在企業(yè)內(nèi)部積極開展水、風(fēng)、光新能源互補(bǔ)研究與實(shí)踐，與成都市達(dá)成了綜合能源發(fā)展的戰(zhàn)略框架協(xié)定，此外，在水火互補(bǔ)、打破省級壁壘建設(shè)大區(qū)域多能互補(bǔ)戰(zhàn)略布局方面均開展了系統(tǒng)的思考和研究。特別是在業(yè)界內(nèi)首次提出了運(yùn)用“云大物移智”先進(jìn)技術(shù)建設(shè)“自動預(yù)判、自主決策、自我演進(jìn)”的智慧企業(yè)，為有效緩解能源供需矛盾、實(shí)現(xiàn)國家能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)、推進(jìn)能源行業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展提出了一種具有較好應(yīng)用價(jià)值的創(chuàng)新性思路。

參考文獻(xiàn)：

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