信江流域水能開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及電站存在的問(wèn)題分析

饒品隆，陳立河

(萬(wàn)年縣水利局，江西 萬(wàn)年 335500)

0 前言

水能是可再生的清潔能源，也是我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略中的重要一環(huán)[1]，但是水電開(kāi)發(fā)涉及生態(tài)保護(hù)等一系列問(wèn)題[2]，實(shí)現(xiàn)綠色、循環(huán)、低碳發(fā)展[3]，全面促進(jìn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的有機(jī)融合[4]是踐行“兩山論”重要途徑。為全面貫徹落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想，堅(jiān)決糾正小水電違規(guī)建設(shè)、影響生態(tài)環(huán)境等突出問(wèn)題，2019年1月31日，江西省水利廳、發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境廳及能源局亦聯(lián)合印發(fā)了《江西省小水電清理整改工作實(shí)施方案》的通知(贛水農(nóng)電字[2019]5號(hào))，指導(dǎo)各地市縣開(kāi)展小水電評(píng)估整改工作，目前江西省4121座小水電清改工作已全部完成。

江西省境內(nèi)水系發(fā)達(dá)，儲(chǔ)存著巨大水能資源[5]。信江是江西五大河流之一，信江流域位于江西省東北部，水能資源豐富，水能資源的合理調(diào)度對(duì)流域管理、流域水資源分析、水利工程建設(shè)和規(guī)劃都具有重大意義[6]。因此，對(duì)信江流域水能開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的意見(jiàn)與建議，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、高效的利用水能資源，保證經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境全面協(xié)調(diào)和持續(xù)的發(fā)展[7]。

1 流域概況及水文氣象

信江發(fā)源于玉山縣境浙贛邊界懷玉山的玉京峰，干流自東向西蜿蜒而下，在余干縣大溪渡附近分為東西兩支，分別于珠湖山、瑞洪注入鄱陽(yáng)湖。信江全流域面積為16890 km2，其中省內(nèi)面積15871 km2，約占全省國(guó)土面積的9.5%，干流河道全長(zhǎng)328 km。流域地勢(shì)東南高，西北低，南北兩面環(huán)山。南部為沿閩贛邊境延伸的武夷山脈，東北—西南走向，綿延500余千米，海拔多為1000 m～1500 m，最高峰黃崗山海拔2158 m，是華東第一峰；北部懷玉山脈海拔1000 m左右，主峰玉京峰海拔1816 m。信江干流以上饒市和鷹潭市城區(qū)為界，分為上、中、下游三段，上游段河道長(zhǎng)115 km，落差702 m，平均比降6.10‰；中游段河長(zhǎng)144 km，落差38 m，平均比降0.263‰，一般河寬200 m～300 m；下游段河道長(zhǎng)69 km，落差10 m，平均比降0.145‰，河寬400 m～500 m。

流域內(nèi)有兩個(gè)多雨區(qū)，一是玉山、鉛山、貴溪北部的懷玉山地區(qū)，其多年平均降雨量普遍都大于1800 mm，中心區(qū)略大于1900 mm；另一個(gè)是信江流域南部、贛閩邊境的武夷山脈地帶，其年降雨量的分布隨高程的增加明顯遞增，該區(qū)西自金溪起，經(jīng)上清、鐵路坪、甘溪以南地區(qū)年降雨量均大于1800 mm，中心區(qū)達(dá)2000 mm，出現(xiàn)在武夷山的主峰黃崗山一帶。降水量年內(nèi)分配不均，4月～6月占全年降雨總量的54.3%，7月～8月僅占15.8%。因此常出現(xiàn)上半年雨多易澇、下半年雨少易旱的情況。

根據(jù)主要測(cè)站資料統(tǒng)計(jì)，流域內(nèi)各站多年平均降雨量為1820.5 mm，單站年最大降雨量2833.9 mm(弋陽(yáng)站1954年)，單站年最小降雨量923.7 mm(廣豐站1971年)；流域多年平均氣溫為17.9℃，以7月～8月最高，12月或1月份最低，實(shí)測(cè)極端最高氣溫達(dá)43.3℃(玉山站1953年8月10日)，極端最低氣溫為-15.1℃(余江站1991年12月29日)；流域多年平均相對(duì)濕度為79.2%，最小相對(duì)濕度為4%；流域多年平均蒸發(fā)量為1384.7 mm，實(shí)測(cè)最大月蒸發(fā)量為363.6 mm(貴溪站1961年7月)，實(shí)測(cè)最小月蒸發(fā)量為18.2 mm(余江站1998年1月)；多年平均無(wú)霜期天數(shù)為263 d，多年平均日照小時(shí)數(shù)為1706 h；多年平均風(fēng)速為2.1 m/s，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為22.7 m/s(弋陽(yáng)站1976年7月13日)，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)閃SW。

表1 信江流域主要測(cè)站降水量統(tǒng)計(jì)表

2 水能開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

信江流域支流眾多，流域面積在500 km2以上的一級(jí)支流有饒北河、豐溪河、石溪水、鉛山水、陳坊水、羅塘水及白塔河等7條。信江流域可開(kāi)發(fā)的水力資源中，以中小型尤其是小型電站居多，具有投資小、見(jiàn)效快、交通便利、開(kāi)發(fā)條件較好的特點(diǎn)，部分電站水庫(kù)還具備一定的防洪、灌溉等綜合利用效益。

根據(jù)《江西省信江流域規(guī)劃報(bào)告》(2018年)，信江流域水能理論蘊(yùn)藏量為881.77 MW。截至2018年底，信江流域中小河流水能資源開(kāi)發(fā)涉及河流已建水電站431座(其中干流16座)，總裝機(jī)容量566.36 MW，年發(fā)電量約136927萬(wàn)kW·h。

3 電站存在的問(wèn)題

信江流域內(nèi)已建水電站431座，對(duì)流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。但一些建成年代較早的水電站，受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)條件的制約和多年設(shè)備老化的影響，導(dǎo)致水能利用效率低，嚴(yán)重影響發(fā)電效益。

1)水工建筑物老化失修，安全隱患多。一部分投產(chǎn)于20世紀(jì)70～80年代的電站，隨著電站運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，水工建筑物老化、破損嚴(yán)重，存在擋水和引水設(shè)施失修、壓力管道老化銹蝕等問(wèn)題，安全存在巨大的隱患。

2)原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，技術(shù)設(shè)備落后。部分電站投產(chǎn)時(shí)間早，由于歷史原因，存在原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，技術(shù)設(shè)備落后的情況。而且后期維護(hù)資金不足，機(jī)電設(shè)備老化嚴(yán)重，能耗高、故障多。少部分設(shè)備屬于國(guó)家明令淘汰的產(chǎn)品，備品備件已無(wú)渠道購(gòu)買(mǎi)。

3)部分電站水輪機(jī)組選型不當(dāng)，電站裝機(jī)容量偏小。受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和電力負(fù)荷的限制等，電站裝機(jī)容量偏小，汛期棄水過(guò)多，水能資源未得到充分利用，水能資源利用效率僅在40%～50%左右，具有較大的提升空間。

4)部分農(nóng)村水電配套電網(wǎng)故障多、網(wǎng)損高。流域內(nèi)水電配套電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，布局不合理，供電半徑大，線(xiàn)徑小，低壓線(xiàn)路長(zhǎng)，電網(wǎng)故障多，網(wǎng)損高，供電可靠性差，供電質(zhì)量低，嚴(yán)重影響發(fā)電效益。

5)工程管理落后，缺乏流域梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度。目前，流域內(nèi)各類(lèi)違規(guī)工程無(wú)序開(kāi)發(fā)現(xiàn)象仍未得到完全遏制，部分已建水電站由于建設(shè)年代早，普遍缺乏自動(dòng)化控制等設(shè)施，管理投入大、效率低。

4 典型電站分析

橫溪一級(jí)電站，始建于2001年8月，2003年9月投產(chǎn)發(fā)電，位于石溪水-甘溪上游船坑分支——橫溪溪上，是一無(wú)調(diào)節(jié)性能的水電工程。發(fā)電廠(chǎng)房為地面式，內(nèi)裝兩臺(tái)套水輪發(fā)電機(jī)組，其容量為500 kW×2，全站總裝機(jī)1000 kW，多年平均設(shè)計(jì)年發(fā)電量373萬(wàn)kW·h。

(1)規(guī)劃符合性

橫溪一級(jí)電站位于上饒縣五府山鎮(zhèn)船坑村橫溪小組上游，距上饒縣城60 km。該電站符合相關(guān)規(guī)劃。

(2)水能資源開(kāi)發(fā)的科學(xué)合理性

橫溪一級(jí)電站2003年9月投產(chǎn)發(fā)電以來(lái)，一直運(yùn)行良好，說(shuō)明了它利用水能發(fā)電、符合發(fā)展可再生能源造福人類(lèi)、促進(jìn)節(jié)能減排之目的，也體現(xiàn)了水能資源開(kāi)發(fā)的科學(xué)合理性。

(3)存在著一定產(chǎn)生區(qū)間減水與斷流之問(wèn)題

橫溪一級(jí)電站是一座引水發(fā)電工程，產(chǎn)生了區(qū)間減水或斷流河段長(zhǎng)約2 km。但好在橫溪一級(jí)電站大壩設(shè)有放空和排沙底孔，兼做下泄最小流量設(shè)施用。同時(shí)，大壩下游不遠(yuǎn)就不斷有支流匯入，較大程度地緩解了區(qū)間減水矛盾和河流健康生命用水矛盾。

(4)電站發(fā)電與群眾生產(chǎn)生活用水協(xié)調(diào)性

橫溪一級(jí)電站地處河流源頭，山塢分岔眾多，故大壩下游不遠(yuǎn)就不斷有支流匯入，而且該站壩址與廠(chǎng)房之間沒(méi)有人家與農(nóng)田，因此，因發(fā)電而與群眾生產(chǎn)生活等用水產(chǎn)生糾紛問(wèn)題并不嚴(yán)重。

(5)電站存在的主要問(wèn)題

1)水資源利用率有待提高

橫溪一級(jí)電站水資源豐富，但無(wú)水庫(kù)庫(kù)容，無(wú)調(diào)節(jié)性能，電站仍有棄水，故水能資源并未得到充分利用，水資源利用率尚可提高。

2)機(jī)電設(shè)備陳舊落后

橫溪一級(jí)電站機(jī)組型號(hào)古老，且材料與制造工藝水平差，外加十多年運(yùn)行的磨損與氣蝕，發(fā)電效率與安全系數(shù)均較低下，同時(shí)，相應(yīng)的配套電氣設(shè)備而其綜合效能也與目前先進(jìn)機(jī)電設(shè)備性能差距較遠(yuǎn)，故仍需進(jìn)一步更新改造與增效擴(kuò)容改造。

(6)電站改造主要措施及內(nèi)容

1)機(jī)電的技術(shù)改造

擬將水輪機(jī)型號(hào)從現(xiàn)有2臺(tái)500 kW的水輪發(fā)電機(jī)組更換為1臺(tái)800 kW+1臺(tái)630 kW的水輪發(fā)電機(jī)組。2臺(tái)調(diào)速器均更新為油壓自動(dòng)調(diào)速器；主變更為1×S11-1000/10.5+1×S11-800/10.5。

2)廠(chǎng)房的技術(shù)改造

由于水機(jī)整機(jī)更換，故廠(chǎng)房將作相應(yīng)的更新改造，同時(shí)，門(mén)窗也將更新為鋁合金的，并粉刷出新廠(chǎng)房。

3)升壓站技術(shù)改造

升壓站由于增設(shè)一臺(tái)主變也將作相應(yīng)的改擴(kuò)建。

4)信息化改造

將增設(shè)全廠(chǎng)區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)及機(jī)電設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以達(dá)到少人值守、無(wú)人值班的管理模式。

(7)工程投資

橫溪一級(jí)電站更新改造工程預(yù)計(jì)總投資約350萬(wàn)元。

5 意見(jiàn)與建議

將流域生態(tài)保護(hù)、修復(fù)與環(huán)境治理作為優(yōu)先任務(wù)的總體目標(biāo)前提下，統(tǒng)籌流域水能資源、嚴(yán)控管理、強(qiáng)化監(jiān)管、完善政策法規(guī)[8]，充分發(fā)揮小水電可再生、綠色、清潔的能源屬性，堅(jiān)定走小水電安全文明、生態(tài)友好的綠色發(fā)展道路[9]是小水電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。針對(duì)流域內(nèi)現(xiàn)有水電站存在的問(wèn)題，提出相應(yīng)的意見(jiàn)與建議。

5.1 加快落實(shí)流域水能規(guī)劃

(1)信江流域已建小水電站431座均已完成了清理整改銷(xiāo)號(hào)工作，其中退出20座，整改407座，保留4座?！督魇≈行『恿魉苜Y源開(kāi)發(fā)規(guī)劃修編報(bào)告(信江流域)》目前已完成，信江流域的水能規(guī)劃的基準(zhǔn)年調(diào)整為2018年，規(guī)劃水平年調(diào)整為2030年。本次修編是在2018年版《江西省信江流域綜合規(guī)劃報(bào)告》、流域內(nèi)小水電綜合評(píng)估及一站一策工作方案及河道梯級(jí)開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，按照新時(shí)期的治水思路，對(duì)流域內(nèi)水電開(kāi)發(fā)進(jìn)行重新調(diào)整以適應(yīng)新的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展環(huán)境下流域治理開(kāi)發(fā)與保護(hù)的要求。

(2)規(guī)劃共涉及信江38條河流的已建電站410座，其中涉及改造電站84座，改造措施主要有擴(kuò)建、加固、增效擴(kuò)容、機(jī)電設(shè)備更新等現(xiàn)狀裝機(jī)容量67.24 MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量18119萬(wàn)kW·h，實(shí)施增效擴(kuò)容后的裝機(jī)容量達(dá)97.61 MW，年發(fā)電量37145萬(wàn)kW·h，新增裝機(jī)30.37 MW，新增年發(fā)電量19026萬(wàn)kW·h。涉及可新建電站的資源點(diǎn)45座，總裝機(jī)容量85.01 MW，年總發(fā)電量32140萬(wàn)kW·h；其中在鷹潭市境內(nèi)可規(guī)劃新建電站的資源點(diǎn)6座，總裝機(jī)容量3.60 MW，電量1505萬(wàn)kW·h；上饒市境內(nèi)可規(guī)劃新建電站的資源點(diǎn)39座，總裝機(jī)容量81.41 MW，年總發(fā)電量30635萬(wàn)kW·h。

(3)建議未來(lái)將涉及改造的84座電站納入到“十四五”期間的綠色小水電現(xiàn)代化提升工程中，依托國(guó)家財(cái)政、省級(jí)財(cái)政和電站自籌資金等多渠道籌措改造資金，且對(duì)于個(gè)別經(jīng)濟(jì)效益差、存在嚴(yán)重安全隱患的老舊電站(尤其是水工建筑物的安全問(wèn)題)建議國(guó)家、省、市、縣各級(jí)層面單獨(dú)配套資金用于安全問(wèn)題的修復(fù)和改造。

(4)建議未來(lái)對(duì)45個(gè)可規(guī)劃新建電站的資源點(diǎn)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式單獨(dú)進(jìn)行項(xiàng)目論證和分析，因?yàn)榭梢?guī)劃的資源點(diǎn)不代表建議新建小水電站，尤其是以發(fā)電為單一工程任務(wù)的小水電或可能導(dǎo)致河道產(chǎn)生減脫水的引水式小水電項(xiàng)目更要審慎決策，甚至不宜新建。

5.2 進(jìn)一步加強(qiáng)流域信息化建設(shè)

(1)目前信江流域多數(shù)支流缺乏水文觀(guān)測(cè)資料，給水資源利用的研究和工程設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難，建議今后進(jìn)一步完善水文站網(wǎng)，對(duì)重點(diǎn)工程的水文觀(guān)測(cè)應(yīng)盡早布設(shè)相應(yīng)的觀(guān)測(cè)項(xiàng)目，積累資料；同時(shí)進(jìn)一步推廣應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)，建立流域水文資料數(shù)據(jù)庫(kù)及預(yù)報(bào)系統(tǒng)，為梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度、管理等提供數(shù)據(jù)支撐。

(2)以綠色發(fā)展為導(dǎo)向，維護(hù)和改善河流生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化水能資源配置是目前水電行業(yè)的一個(gè)新題目，建議以信江流域?yàn)閰^(qū)域設(shè)立綜合調(diào)度中心；以干流為核心設(shè)立一級(jí)調(diào)度中心，以支流為單元設(shè)立二級(jí)調(diào)度中心，以小流域?yàn)閱挝辉O(shè)立三級(jí)調(diào)度中心，將區(qū)域水電站的生態(tài)流量泄放、安全度汛與充分利用水能資源三者進(jìn)行有一個(gè)有機(jī)的分級(jí)調(diào)度，在保障生態(tài)環(huán)境的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)對(duì)于信江流域內(nèi)部分還未接入江西省水電站監(jiān)測(cè)云平臺(tái)系統(tǒng)的電站，應(yīng)立刻完善設(shè)施設(shè)備，按照規(guī)范和要求盡快接入到江西省水電站監(jiān)測(cè)云平臺(tái)系統(tǒng)并加快建設(shè)數(shù)字流域。監(jiān)管平臺(tái)融入到流域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，并加快小流域的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和防洪自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，使三者共同成為數(shù)字流域的重要支撐，并根據(jù)小流域的各自特點(diǎn)建立不同的數(shù)字流域生態(tài)系統(tǒng)和決策支持。

(4)流域內(nèi)的水電站在完成清改銷(xiāo)號(hào)后要積極加入到水電站安全生產(chǎn)達(dá)標(biāo)建設(shè)和創(chuàng)建綠色小水電的進(jìn)程中來(lái)，全面提升水電站的安全生產(chǎn)、自動(dòng)化和智慧化管理水平。