厄爾尼諾發展年中四川電網來水特點分析

2016-03-17 02:50:23王忠全，杜成銳，張宏圖，王莉麗

四川水力發電 2016年1期

王忠全，　杜成銳，　張宏圖，　王莉麗

(1. 國網四川省電力公司映秀灣水力發電總廠，四川都江堰　611830；2. 國網四川省電力公司，四川成都　610041)

厄爾尼諾發展年中四川電網來水特點分析

王忠全1，杜成銳2，張宏圖2，王莉麗2

(1. 國網四川省電力公司映秀灣水力發電總廠，四川都江堰611830；2. 國網四川省電力公司，四川成都610041)

摘要：厄爾尼諾是一種周期性的自然現象，是影響我國降水分布的重要事件，也是影響四川電網來水的重要事件。通過分析四川電網主要流域的水電分布情況及流域來水特點，確定了厄爾尼諾發展年中的四川電網來水計算模型，分析了厄爾尼諾發展年中四川電網來水特點。在厄爾尼諾發展年中，四川電網來水無明顯的規律性，但高原上流域偏枯的概率更大且累計厄爾尼諾發展年中的四川電網來水整體偏枯。

關鍵詞：厄爾尼諾；四川電網；來水；移動加權

1厄爾尼諾事件

厄爾尼諾分為厄爾尼諾現象和厄爾尼諾事件。厄爾尼諾現象是指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常地持續變暖，使整個世界氣候模式發生變化，造成一些地區干旱，而另一些地區又降雨量過多。當該海區海水表面溫度持續3個月以上比常年同期偏高0.5 ℃時，稱為進入厄爾尼諾狀態。若持續6個月以上，則認定發生了厄爾尼諾事件。

厄爾尼諾出現時，原本由太平洋東岸吹向西岸的東南信風會減弱甚至消失而被赤道西風所取代。由于大量的表層暖海水不像正常情況下由東向西流動并在西岸堆積，而是由于重力作用由西向東移動(太平洋平均海平面西部要比東部高，主要是由于信風引起的)，從而使得西岸表層暖海水層變薄，甚至出現冷水層。而太平洋副熱帶高壓是一個暖高壓，熱量來源主要是海水，因此，表層暖海水的減弱會影響副高的強度，使得其要比正常年份偏弱。當副高偏弱時，位于副高西北邊緣的夏季風氣流也會偏弱，從而使得夏季風在盛夏時分依舊與南下的冷空氣(冬季風)交匯于江淮一線，造成淮河流域和長江中下游地區暴雨成災；而江南和華南地區由于長時間受到副高影響，出現大面積伏旱。東北地區，由于冷空氣勢力比正常年份強而使得其不斷南下影響東北，造成東北地區夏季氣溫要比正常年份低，出現夏季低溫冷害，而河套地區位于季風區邊緣，夏季風勢力弱時，這些地區便會受單一的冬季風控制，氣候干旱而少雨。

厄爾尼諾發展年對我國各地區降水分布影響情況見表1。

表1　厄爾尼諾年我國降水分布情況表

一般情況下，厄爾尼諾事件發生次年長江流域多雨，厄爾尼諾事件發展年雨帶處于長江以南。

對于以水電為主的四川電網來說，雨帶分布是影響其來水及安全經濟運行的重要因素，因此，分析四川電網在厄爾尼諾發展年中的來水特點是十分必要的。筆者在分析四川電網主要流域的水電分布情況及流域來水特點的基礎上，建立了厄爾尼諾發展年的四川電網來水計算模型，為分析厄爾尼諾發展年中四川電網來水特點提供了理論依據。

2厄爾尼諾發展年中四川電網來水計算模型的建立

四川省水力資源豐富，技術可開發量達1.5億kW，占全國的1/4以上。全省大小河流1 300余條，水電資源在1萬kW以上的就有850條，現已投產的水電站主要分布在大渡河、雅礱江、岷江、嘉陵江等流域。但水電站多集中在高原山區，地質地理環境條件十分復雜，參與水電開發的有國有、民營等大小不一的數百家發電企業，導致各流域電站分布極其不均，使得四川全網來水計算更為困難。

筆者結合四川電網各流域的特性，在計算與實時跟蹤各流域已投水電裝機容量總量的基礎上，通過移動加權平均法確定了四川電網來水計算模型。

(1)權重系數的確定。

各流域開發程度不同，其發電能力差異較大，導致各流域來水對四川全網來水的影響程度亦有所不同。確定各流域對全網的影響程度已成為四川電網來水預測、發電能力預測、電力電量平衡、確保電網安全運行、充分利用水能資源的首要工作。在影響電網發電能力的因素中，裝機容量是可以量化確定的。筆者通過動態跟蹤各流域的實時已裝機情況，計算出各流域的權重系數。計算方法如下：

Ni=Ni已投+Ni新投

i=1……n

式中Ni為i流域計算時段中的已投裝機容量；fi為i流域對全網的權重系數。

(2)全網來水計算。

在已知各流域來水的前提下，考慮電網的實際運行情況，為提高全網來水計算精度，可以選擇不同周期、不同步長進行權重系數的計算。全網來水計算公式為:

筆者選擇N=12為周期，按月進行全網平均來水情況的計算，分析了歷史上7次著名厄爾尼諾發展年與四川電網的相關關系。

3厄爾尼諾事件與四川電網來水的相關性分析

近65a著名的厄爾尼諾年有：1952～1953年、1957～1958年、1965～1966年、1972～1973年、1982～1983年、1997～1998年、2006～2007年。有關統計分析表明，約80%的厄爾尼諾開始年春夏季到秋冬季全國總降水量增加；而100%的厄爾尼諾次年春夏季全國總降水量增加。筆者以厄爾尼諾發展年為研究對象，重點分析了歷史上7次厄爾尼諾發展年(1953年、1958年、1966年、1973年、1983年、1998年、2007年)與四川電網來水的相關關系。

(1)數據選取。

筆者選取各流域相應年份的月平均流量及多年月平均流量為統計分析對象(表2)。

表2　各流域厄爾尼諾發展年月度來水分析表　/m3·s-1

(2)數據分析。

對各流域逐月進行來水分析(圖1)，分析結果表明：在厄爾尼諾發展年中各流域月度來水趨勢基本一致，典型厄爾尼諾發展年年平均入庫流量比多年平均流量偏少2%，豐水期6～10月偏少3%。其中，7次中有4次來水偏枯，3次來水偏豐。偏豐年分別是1953年、1966年和1998年。特別是1998年，豐水期來水偏豐近4成，7、8月平均來水均接近歷史最大值。2007年偏枯較突出，全年來水比多年平均偏枯2成。

筆者對各流域及全網來水情況進行了年度距平分析(圖2)，分析結果表明：在厄爾尼諾發展年中四川各流域來水及全網來水無明顯規律性，既有偏豐年份，也有偏枯年份，但川西高原各主要流域來水偏枯的概率更大，特別是高原中部、南部的雅礱江流域和大渡河流域來水偏枯，高原北部的岷江流域平均來水和多年同期基本持平，只有干流處于盆地的嘉陵江流域來水略偏豐。