火溪河流域梯級電站基于低碳經濟下的水電開發新思路

寧杰城

(四川華能涪江水電有限責任公司,四川成都 610041)

20世紀以來,人類在工業化的道路上迅猛發展,能源消耗的日益增長若以目前的能源消耗量及增長速度計,全球已探明的石油、天然氣和煤炭儲量將分別在今后 40、60和 100年左右耗盡。與此同時,環境日益惡化,各種災害頻發,人類已經到了不得不立即采取行動拯救自己的時候。

為此,我國在 2009年全球氣候峰會上承諾:爭取到 2020年,我國非石化能源占一次能源消費比重達到 15%左右。根據這一目標,我們在加大新能源開發的同時,應該大力開發水電資源。我國的水能資源儲量非常豐富,技術可開發裝機容量高達 5.7億 kW。而截止 2008年底,我國已裝機容量為 1.72億 kW,年發電量 5633億 kW?h,還具有較大的潛力。

當前,對于水電開發的重要性問題在國際上已取得一致認識,我國也進入水電開發的高峰期。但目前行業內對如何科學開發水電,特別是基于低碳經濟進行水電開發的認識還不夠,大干快上之風盛行。筆者認為這對水電行業的可持續發展十分不利。筆者以華能涪江公司火溪河流域的開發為實例,對進行基于低碳經濟的水電開發理念、建設模式、技術要求、人才和管理等進行了全面介紹,以期能引起行業的反思,促進水電開發的進步。

1 基于低碳經濟的水電開發應重視綠色環保理念

水電資源本身即是清潔可再生資源,但開發水電一直以來飽受爭議的正是其對自然環境的破壞,確實在水電開發中存在過度開發、不重視環保的現象。以烏江流域為例,烏江干流貴州段首尾銜接共建有 9級電站,河流已基本渠道化,給烏江水環境和生態環境造成了十分不利的影響。華能作為國家大型國企一直提倡“三色”理念,其中的“綠色”就是指“注重科技、保護環境”。華能涪江公司作為其下屬公司,在成立之初就提出了“綠色環保、科技精品”的理念,并就這一理念對水電開發與環境保護進行了有益探索。

華能涪江公司在火溪河流域開發中,不僅在工程建設和運行中重視環保、水保,投入了大量資金對開挖面進行綠色恢復、修建生態水排放設施和河岸堤防設施、加大對河流水景觀的恢復投入、組織員工或出資在河道兩岸種植樹木和草坪,而且敢于頂住風險、大膽嘗試綠色環保新技術。在開工建設的第一個電站——自一里電站,就在國內率先采用了高水頭氣墊式調壓室。通過自一里電站氣墊式調壓室的建設,公司建設人員總結了很多寶貴的施工經驗,并逐步在自一里氣墊調壓室的改造工程中進行實踐,最終建成安全、環保、氣壓穩定、維護成本較低的精品工程,成為行業學習和研究的典范。后續三個電站的建設全部借鑒自一里電站的經驗,施工建設十分順利,顯著減少了對地貌的擾動,較好地保護了火溪河流域兩岸青山的生態原貌。

2 基于低碳經濟的水電開發應注重科學選址、有序開發

水電開發的周期較長,從前期勘察到設計、建設、直至運行,其周期可能長達十年之久甚至更長。對這種前后時間跨度大,運行時間周期長的工程進行開發和建設應該著眼長遠并適時反思、總結,而不是大干快上。華能涪江公司目前已經開發完四川省平武縣火溪河流域的四個梯級電站,且已全部投入運行。在這四個電站的開發上,公司抓住了三個重點,即“科學選址、有序建設、重視環保”。

科學選址是指在水電開發資源點的選擇上應該保持科學慎重的態度,綜合的考慮水電開發的經濟效益、社會效益、環保效益,做到最優選址和設計。具體來說應該重點關注資源、建設、交通、移民、環保等方面的問題。

火溪河四個梯級電站全部集中在一個流域內,各梯級之間間隔約 10km,分布十分集中,便于一個單位進行建設管理和維護運行。火溪河梯級電站雖然分布十分集中,但各站利用水頭卻非常高,其中自一里電站更是高達 475m,四級共利用落差 1383m,具有很好的經濟效益。

同時,火溪河流域人口稀少,農業條件十分落后,火溪河流域是理想的水電資源地,但又是十分惡劣的農業生產地。公司選址這里進行水電開發,不但移民少、社會問題少,而且借移民之際對當地少數民族同胞危險、艱苦的生活條件實施了集中規劃和改造,極大的提高了當地百姓的生活水平,促進了落后地區的新農村建設。

不僅如此,火溪河梯級電站選址還考慮到交通的便利性。火溪河梯級電站全部位于火溪河右岸,河道左岸是四川著名旅游交通線——“九環線”,因此建設電站所需的交通十分便利,且其又分布在河流右岸,不會影響旅游通行。

在完成電站科學選址后,公司確定了有序建設的思路。具體分析了流域梯級電站中每個電站各自的特點以及該電站在梯級電站中的重要性,沒有盲目的大干快上。最終公司確定了“梯級滾動開發,以效益最好的自一里電站最先開發、龍頭水庫提前建設”的方案。該方案既能緩解財務壓力、建設管理壓力,又能不斷反思和總結,提高建設水平,還能實現較早收回投資、發揮流域整體優勢,非常科學合理。

3 基于低碳經濟的水電開發應依托先進技術,建精品電站

我們知道,低碳經濟并非低成本經濟,它需要投入和創新。目前我國正處于水電開發的高峰期,各種投資方重視的是搶奪資源、回收成本,但對時代發展的新技術、新方法關注度不高。急功近利的要求經濟回報則必然未將水電開發作為一個事業、將建設精品電站作為追求目標的高遠理想。因此,很多新建電站還停留在對傳統電站建設和運行模式上的模仿上,因循守舊,不敢、也不愿創新。華能作為國家重要的能源企業,一直倡導的是開拓創新精神,以建設一流的企業為己任。正是在這一精神的指引下,華能涪江水電有限責任公司將建設精品水電作為自己的事業和使命,在火溪河流域梯級電站建設中,大量使用新技術、新方法對傳統水電行業進行革新。

在華能涪江公司成立之初,公司領導在火溪河梯級電站總體規劃中就提出了“無人值班、關門運行、數字電站、網絡控制”的建設目標。其主要思路就是依靠信息技術的進步,選用先進可靠的設備,在電站現場做到“無人值班、關門運行”,將電站運行和控制中心放到都市中去,這樣做既能節約生產成本、提高管理水平,又能改善職工的工作條件和生活條件,真正做到以人為本。

為此,公司在四個梯級電站的監控系統上、通訊傳輸上首先進行了大膽的突破和科學規劃,在流域內形成了一個監控傳輸的環網,以保證流域內監控信息上傳的安全冗余,將機組的各種狀態信息先傳給火溪河現場的白馬梯調中心,然后通過兩套相互備用的傳輸通道送給成都梯調中心進行集中控制。隨后又在流域內建成了以 MSTP技術為基礎的統一傳輸平臺,開發出各種基于 TCP/IP協議的子系統,相繼建成了水情測報系統、工業電視系統、消防系統、智能照明系統、廣播系統、門禁系統、OA辦公系統等。在此基礎上,公司通過建設完善的二次安全防范系統,使各子系統按二次安防規范嚴格布置于相應分區,各分區間按生產需求通過安全裝置進行互聯和信息共享,將相關子系統整合成聯動綜合平臺,真正實現了綜合自動化,極大地節約了人力成本和維護成本。

4 基于低碳經濟的水電開發應注重梯級總體規劃、實施總負荷優化調度

當前,在我國可開發水資源儲備最為豐富的西南地區,幾乎每條河流都有數個電站在同時進行開發,且它們大多分屬不同的業主。很顯然,這是各種資本對水電資源搶奪、競爭的結果。但梯級電站業主的分散,必然會導致各方只考慮自身利益而對流域整體利益考慮不足,不能從整體規劃電站的設計和運行,不能提高流域總水能利用率,并且在保障防洪度汛安全方面也存在隱患。

火溪河流域梯級電站均屬于華能涪江水電有限責任公司開發,在梯級電站總規劃上沒有問題。但在 2008年首期三個電站建成之初,各電站按傳統模式單獨受省調度中心調度。公司相關技術人員經過仔細分析后發現:傳統調度模式使各電站之間的補償效益發揮不出來,從而造成水資源的浪費和機組啟停頻繁,安全和發電矛盾突出,維護不便、成本增大等問題。當年公司就率先提出火溪河流域實施梯級總負荷調度的思路:即電網公司下達的調令只針對流域梯級電站下達一個總負荷,而流域內各電站負荷的分配則由運行單位自行分配。這種調度模式突破了現行的電力運行體制。經過公司領導的大力斡旋,并得到優化調度領域專家的一致支持,最終于 2008年底取得了電網公司的同意,在行業內率先實現了流域總負荷調度。

在獲得梯級總負荷調度權后,公司立即組織相關技術人員與科研單位合作,開展火溪河流域梯級優化調度系統的研發工作。該系統不僅對龍頭水庫全年的蓄水、消落按全流域電站發電收益最大化做中長期規劃;而且為應對未來實時 AGC調度的發展方向,需要做到任何時刻均能根據總負荷調令,并考慮流域來水、水庫水位、電站設備狀況,利用實時優化調度算法即時、最優、安全地分配出各站負荷。該系統現已取得初步成果,根據模擬運行結果并與人工運行相比對,其優化水能利用率提高了 3%左右。

5 基于低碳經濟的水電開發應重視員工素質,創新管理模式

低碳經濟的發展目的是關心人、發展人,它始終離不開人的因素。但在傳統的發電行業里,普遍認為員工不需要有較高的文化素質,只要具有中等程度的教育水平就完全可以做好電力企業的工作。很顯然,基于低碳經濟的水電開發必須要求員工對行業有深刻的認識,對人類社會的發展有終極關懷的理想,對時代新技術、新理念有兼容并取的能力,既能前瞻性的提出切合行業趨勢的發展目標,又能嚴謹求實的完成該目標,這就對企業員工的素質、對人才的培養提出了更高的要求和新的挑戰。華能涪江公司在火溪河流域開發過程中,注重人才的選招和人才的培養。各種新技術、新模式的實現主要依托自身人員提出并實現,從而鍛煉出了一批年輕務實的技術骨干。

低碳經濟重視的是人類的可持續發展,而不是短期的經濟效益,應該綜合考慮各方利益。因此,基于低碳經濟的水電開發需要有理想的人來完成,需要能創新管理模式、適應未來變化的人來領導。華能涪江公司從建設初期到最終實現“都市水電”的理想,在管理模式上進行了多次變革和創新,在電站運行值班、維護管理、安全保證等多方面都突破了傳統發電企業“單站運行、廠內值班、分散控制”的傳統模式,其原因是由于公司大量使用新技術,并不斷進行整合提高,每一次在技術平臺上的突破都需要變更管理模式去適應,最終通過綜合自動化平臺的建成,從而保證了“無人值班、關門運行”的實現,真正做到了“以人為本”,以極少的技術人員建設并管理和維護好了火溪河流域梯級精品電站。

6 展 望

當前,我國對于如何更科學的開發水電資源,特別是基于低碳經濟的視角下進行水電開發的認識才剛剛開始。筆者根據華能涪江公司在火溪河開發的實例進行分析的結果具有一定的局限性。但我國的水電開發潛力還十分巨大,在電力結構中水電所占的比例還十分低,希望通過本文能引起更多的開發企業和科研院所對此專題進行持續關注和研究,以取得更多的成果,共同提高我國的水電開發水平。

[1] 謝安軍,等.我國發展低碳經濟的思考與對策[J].當代經濟管理,2008,30(12):1～7.

[2] 晏志勇.對我國水電發展的思考[J].水力發電,2008,34(12):14～17.