盧現立
【摘 要】文章試圖探討利用水電管理制度改革與技術創新相結合的方法,通過將廣西現有的所有水電站建設成為蓄能電站兼事故電源,顛覆性地取代抽水蓄能電廠,將廣西一天內夜晚剩電時段(低谷段)的電能蓄存起來,不棄電,待到用電高峰時段再發出去,可實現廣西電力供需平衡和電網運行安全高效。通過這些改革措施,可使得全廣西的水電站大幅增加發電量,同時又避免再投入巨資建造抽水蓄能電廠,把新增的利潤用于提高貧困縣的財政收入,進一步擴大扶貧面、增加貧困戶年收入額度、提高貧困學生和殘疾人的扶持經費,稱為補短板。
【關鍵詞】水力發電;蓄能電站;管理制度創新;補短板;脫貧
【中圖分類號】F426.9 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688(2017)03-0179-03
1 我國抽水蓄能電廠簡況
目前,世界上普遍采用的蓄能(存電)模式是抽水蓄能模式,該模式下的裝機容量占全電力系統(含煤電、核電、風電、太陽能電、水電和生物質電的總和)的10%~13%,因此被視為最佳組合。目前,日本和我國的廣東、臺灣地區已能實現,但廣西尚沒有建設。大體上,各省份與自治區建設一座大型此類電廠,即能實現一天內電力供需平衡,調度自如,安全高效,在出現大面積停電事故時,也能迅速進行補救。在我國,此類電廠的裝機容量為3萬MW,占全國電網裝機容量(68萬MW)的4%,國家未來規劃將在二三十年內增加至16萬MW,占電力系統裝機總和的6.8%,需再投資6 000億元左右。
建造抽水蓄能電廠的方法(如圖1所示),首先是選擇一座山,在山上和山下同時建設2座水庫,水庫距離越近、水頭越高則越好。在2座水庫之間建設高壓隧洞,連接上庫和下庫,在隧洞中,安裝可正轉又可反轉的雙功能水力發電機組。在用電低谷時段正轉,把下庫的水抽上上庫,相當于把電蓄存起來;在用電高峰時反轉,將上庫的水流入下庫發電,水往復流動,此為抽水蓄能。通過抽水蓄能,將一天內夜晚剩電時段(低谷段)的電能蓄存起來,把剩電轉變成機械能后再轉變為電能,在此電能轉換過程中造成了電力損失,蓄存1 kW·h的電,僅能發電0.79 kW·h,損失了21%的電。
據統計,在2010—2011年2年內,全國17座抽水蓄能電廠的裝機容量為16 620 MW,每kW的年抽水用電量為907 kW·h,每kW的年發電量為722 kW·h,每年損耗的電量為185 kW·h。按照此推算,若國家電力投資計劃要實現全國抽水蓄能裝機容量16萬MW時,每年則要損耗296億kW·h的電力,此損失相當于目前長江三峽水電站年發電量(年實際平均年發電量為814億kW·h)的36%。
2 關于廣西水電發電模式的探討
目前,水力發電運行模式為全天24 h不間斷發電,在夜晚剩電時段也未停止發電,造成了電力的嚴重浪費。經筆者多年的研究發現,若讓廣西所有的水電站在用電低谷時段(夜晚)全部停機,由其他的火電等電源供電,在停機8 h發電過程中,水量未從水庫中溢出,使各級水庫中的水存儲下來,水庫常年裝滿水,就形成常年高水頭滿庫發電。這樣的存水過程相當于抽水蓄能電站抽水上山的存電過程,不但未有電力損失,還使年發電量有所增加,而且在此期間不停止航運,這種滿庫發電模式,可謂一舉兩得。
經研究發現,世界上第一大水電站三峽水電站常年不滿庫發電,第二大水電站依泰普水電站(巴西與巴拉圭合建)常年滿庫發電,對比這2種不同發電模式下的多年實際發電量發現了兩者的發電量差距。按照發電量計算公式,發電量等于多年平均來水流量與水頭的乘積,三峽水電站多年來水流量為14 300 m3/s(水頭為109 m)、依泰普水電站為9 500 m3/s(水頭為120 m。理論上,前者的年發電量應為后者的1.36倍(裝機容量為1.6倍),而實際上,兩者多年來的平均年發電量的比值卻為814∶960。若前者采用后者常年滿庫發電模式,年發電量可增加60%。在我國,絕大多數電站均采用與三峽電站相同的常年不滿庫發電模式,例如,廣西澄碧河電站2016年年末水庫尚差19.8 m才滿庫。因此,當我國采用用電低谷時段停止發電的發電方式,就能實現常年滿庫發電,年發電量可增加約20%。按已發電的水電計算,一年的發電量可增加約2 400億kW·h,這相當于3座三峽電站的年發電量。若按全部開發完成計算,增加的電力相當于節省約10 000億元的電站建設投資額。
3 廣西水電行業采用蓄能電站,顛覆性地取代抽水蓄能電廠
未來,我國水電發電量占全部電源總和的15%左右。若當低谷時段剩電時,水電站停止發電,電網中則少了15%的電力供應;在用電高峰時,全部水電機組開機運行,電力供應多了15%,這就實現了電力供需平衡。因此,整個水電行業轉變為蓄能電站,取代抽水蓄能,而不需再投入巨額的抽水蓄能電力投資,同時也節省了電能轉換造成的電力浪費,其裝機容量比例也正符合調峰的最佳容量比例要求。廣西要實現蓄能電站建設,除了少量電廠需要擴建外,絕大部分電廠不需要擴建,因此投資很少。
據統計,按常規不滿庫發電的模式計算,廣西水電技術可開發的年發電量為808億kW·h,占全國水電蘊藏量的3.26%,在全國排名第7位。目前,待廣西最后一座大型水電站——大藤峽水電站建設完成時,廣西將全面完成水電站建設與梯級化開發。但若采用類似國外最先進的伊泰普電站的常年滿庫發電運行模式后,年發電量將增至900多億kW·h,增加了約92億kW·h的電量。
4 關于水電管理制度改革與技術創新有機的結合補短板的思考
通過以下幾項水電管理制度改革與技術創新的有機結合,以水電自然資源為載體,可實現補短板的目標。第一,建議把目前的電力上網電價全天相同電價模式,改變為分時段不同上網電價模式。即,把每天分為3個時段來定上網電價:低谷段、平時段和高峰時段,每個時段為8 h。建議把平時段上網電價定為0.46元/kW·h,(相當于廣西目前平均上網電價),把高峰時段上網電價定為低谷時段的5倍(法國為10倍,意大利為5倍),與國際接軌。按貨剩價賤,貨缺價貴的市場規則,使得水電行業的利潤大幅增加,產生的利潤國家可用于補短板。由政府制定“電力供給側”的電力市場法則,搭建公平的平臺,讓各電廠在市場中公平競爭。采用分時上網電價,用戶的電力價格僅產生少量的變動,大部分民眾能夠承受。第二,建議拉開賤貴電價以后,廣西全水電行業平均上網電價則由目前的0.30元上升至0.73元,每kW·h增加0.43元。第三,多年來,我國小水電的增值稅征收率為6%,大水電的增值稅征收率為17%,建議把水電的稅征收率全部定為6%,實行稅收改革。
以上措施所增加的收入包括以下2個部分。第一部分:因水電上網電價提高所產生的收益。按廣西水電技術可開發的年發電量為808億kW·h的60%保守計算,即500億kW·h,若每千瓦時增加0.43元,則可增加約208億元/年。第二部分:由不滿庫發電運行模式改為滿庫發電模式后,廣西年發電量若增加100億kW·h,每kW·h的利潤為0.5元,總利潤將達到50億元/年。此外,減輕企業稅負。按1 kW·h減少稅收0.1元計算,每年可減少50億元的企業稅收。
合計以上增收部分,每年可給廣西水電行業增加利潤308億元,稱為“改革蛋糕”,這部分收益將由政府支配,分送給廣西各短板。
5 廣西區政府的獲利分析
廣西區政府是自治政府,可帶動全國實施上述改革措施。獲利分析如下。
(1)能帶動和引領全國避免再投資建設抽水蓄能電廠,全國節省約6 000億元投資,每年少損失296億kW·h的電量。廣西所增加的年發電量(92億kW·h)相當于西津水電站年發電量(11.7億kW·h)的8倍左右;對全國而言,全國增加的年發電量(2 400億kW·h)相當于長江三峽電站年發電量的3倍左右。
(2)廣西電網公司擁有巨大的事故備用電源,不再存在棄電現象,調度供需平衡,安全高效。
(3)廣西扶貧攻堅任務可提前全面完成。獲利分配受益面擴大到貧困縣和貧困學生及殘疾人。
6 增加利潤的分配建議
按以上所述廣西水電行業每年增加利潤308億元計算,將“改革蛋糕”進行分配,建議如下。
(1)用于貧困縣財政補貼,給予每個貧困縣2 000萬元/年,廣西48個貧困縣每年約得10億元。
(2)用于貧困學生及殘疾人,廣西每個縣一年給予1 600萬元,全廣西約12億元。
(3)廣西所有電廠每年可分到約30億元。
(4)剩余256億元可分配給廣西151萬戶貧困戶,每戶每年分到約1.69萬元,加上目前國家扶貧所得的0.4萬元,每戶則為2.09萬元。
7 結語
以上探討的幾項改革措施僅限在“供給側”的6種電源中,屬于電力行業內部利益,按照市場法則重新分配,未波及“用電側”的用電戶,因此可避免社會動蕩。目前,國內分時段發電計量技術已經成熟,只需要政府制定相關改革政策和組織實施即可實現。由于受益面廣,影響大,若廣西先試行成功后,可向全國推廣。
參 考 文 獻
[1]中國水力發電工程學會.中國水力發電年鑒(第14卷)[M].北京:中國電力出版社,2010.
[2]中國水力發電工程學會.中國水力發電年鑒(第15卷)[M].北京:中國電力出版社,2011.
[3]中國水力發電工程學會.中國水力發電年鑒(第16卷)[M].北京:中國電力出版社,2012.
[4]李菊根.水力發電實用手冊[M].北京:中國電力出版社,2014.
[責任編輯:高海明]