嘉陵江中上游水庫群聯(lián)合調(diào)度的必要性分析

袁玉嬌

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川蒼溪，628400)

亭子口水利樞紐投運(yùn)后，嘉陵江中上游流域正式形成了碧口、寶珠寺、亭子口梯級水庫群，三庫累計(jì)可用調(diào)節(jié)庫容32.97億m3，累計(jì)可用防洪庫容14.85億m3。若能實(shí)現(xiàn)三庫聯(lián)合調(diào)度，將極大地提升中上游流域整體防洪能力和水資源再分配再利用水平，在保障區(qū)域防洪安全的同時(shí)提高水資源利用效率。

1 開展聯(lián)合調(diào)度的必要性

1.1 進(jìn)一步提升防洪調(diào)度水平，適應(yīng)地方發(fā)展需求

水庫群聯(lián)合調(diào)度可以捕捉入庫徑流的時(shí)空差異，充分發(fā)揮庫群的庫容補(bǔ)償與水文補(bǔ)償作用，最大限度地提高系統(tǒng)對水資源在時(shí)空上的優(yōu)化配置能力[1]。目前碧口、寶珠寺、亭子口三座水庫都納入了長江流域聯(lián)合調(diào)度體系，規(guī)定了三座水庫的汛限水位和主要的汛期調(diào)度運(yùn)用方式。方案的防洪目標(biāo)重點(diǎn)為提升亭子口以下南充、重慶等城鎮(zhèn)河段防洪能力，并配合三峽水庫對長江中下游遭遇特大洪水時(shí)實(shí)施洪水調(diào)度，未針對嘉陵江中上游河段防洪和洪水資源利用進(jìn)行細(xì)化研究，未能適應(yīng)當(dāng)前中上游河段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。特別是昭化古鎮(zhèn)段防洪需求變化后，缺少相應(yīng)的調(diào)度策略和方案。

1.2 優(yōu)化梯級水庫群發(fā)電調(diào)度管理，促進(jìn)企業(yè)提質(zhì)增效

近年來，水電行業(yè)競爭日趨激烈，為了順應(yīng)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理需求，在《水電站水庫經(jīng)濟(jì)調(diào)度試行條例》及《水電站節(jié)水增發(fā)電量考核辦法》的指導(dǎo)下，國內(nèi)諸多電力企業(yè)均已開展梯級(區(qū)域)水電站群聯(lián)合調(diào)度，如三峽公司、貴州華電烏江公司、國電大渡河公司以及黃河上游水電開發(fā)公司等。流域內(nèi)有水力聯(lián)系的水庫群由于所屬業(yè)主、供電范圍和調(diào)度機(jī)構(gòu)設(shè)置不同[2]，由不同的梯級聯(lián)合調(diào)度模式，增加企業(yè)效益。

1.3 發(fā)揮綠色能源優(yōu)勢，深度參與“雙碳”經(jīng)濟(jì)

2021年7月我國已正式開始碳排放交易，水電將在碳排放交易市場占有重要席位。碧口、寶珠寺、亭子口樞紐作為嘉陵江流域中上游重要電力來源，其提供的綠色電力對所在區(qū)域電網(wǎng)安全、環(huán)保運(yùn)行有重要作用，具有巨大的環(huán)境效益和社會效益。通過優(yōu)化防洪與發(fā)電調(diào)度方式，可實(shí)現(xiàn)節(jié)水增發(fā)，助力減排，為今后深度參與“雙碳”經(jīng)濟(jì)夯實(shí)基礎(chǔ)，為國家實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰，碳中和”的戰(zhàn)略目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

2 開展聯(lián)合調(diào)度的有利條件

以碧口、寶珠寺、亭子口的防洪與發(fā)電調(diào)度優(yōu)化為目標(biāo)，研究河段的防洪現(xiàn)狀，分析其電力生產(chǎn)情況，以歷史典型洪水為基礎(chǔ)，分析不同來水情況的梯級水庫防洪調(diào)度策略，形成防洪調(diào)度策略集。同時(shí)從流域水資源利用角度，考慮各電廠實(shí)際電力生產(chǎn)調(diào)度情況，分析不同水平年來水(采用不同的典型年)，優(yōu)化梯級各電站消落與蓄水策略以及發(fā)電調(diào)度策略，最終形成不同洪水情況的防洪調(diào)度策略和不同水平年來水情況的發(fā)電調(diào)度策略集。

2.1 嘉陵江中上游水庫群聯(lián)合調(diào)度的研究基礎(chǔ)

嘉陵江亭子口上游區(qū)域降雨來水時(shí)空分布極不均勻，干流與支流白龍江的降雨來水差異明顯，中小洪水不同步，給亭子口電站和白龍江梯級電站聯(lián)合互補(bǔ)調(diào)度提供了有利條件。在防汛及水量調(diào)度方面，碧口、寶珠寺、亭子口同屬長江上游水庫群聯(lián)合調(diào)度大型骨干水庫，防汛及水量調(diào)度均由長江防總統(tǒng)一調(diào)度，有利于協(xié)調(diào)統(tǒng)籌、聯(lián)合調(diào)度。電力調(diào)度方面，碧口雖屬甘肅電網(wǎng)直調(diào)，但有一回220kV送川線路，碧口和寶珠寺早年已建立聯(lián)合協(xié)調(diào)調(diào)度的基礎(chǔ)；亭子口、寶珠寺、紫蘭壩、虎頭寺等電站同屬四川電網(wǎng)直調(diào)，更便于電力調(diào)度協(xié)調(diào)。

2.2 嘉陵江中上游河段防洪的現(xiàn)實(shí)需求

根據(jù)《2021年長江流域水工程聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃》，碧口、寶珠寺、亭子口的防洪調(diào)度方案仍以嘉陵江中下游為主，未涉及中上游的防洪調(diào)度方案。亭子口運(yùn)行以后，2018年、2020年兩次嘉陵江流域大洪水過程的調(diào)度實(shí)踐情況表明，僅考慮中下游城市群防洪而對中上游河段的防洪策略不足導(dǎo)致中上游河段存在較高的防洪風(fēng)險(xiǎn)。因此需要進(jìn)一步開展針對中上游河段的防洪調(diào)度策略的細(xì)化研究工作，同時(shí)提出上下游防洪需求產(chǎn)生矛盾時(shí)的良好協(xié)調(diào)調(diào)度策略。

2.3 梯級水庫的運(yùn)行水平仍具有巨大的挖潛空間

受嘉陵江流域特別是嘉陵江中上游水量逐年減少影響，中上游各電站發(fā)電量很難達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)(即使年來水量偏豐，水量也主要集中在幾次大洪水中，洪水資源化率較低)。如碧口、寶珠寺投運(yùn)以來僅2年達(dá)到設(shè)計(jì)年發(fā)電量；亭子口年發(fā)電量僅2020年達(dá)到設(shè)計(jì)年發(fā)電量。隨著電力市場化改革的到來，寶珠寺、亭子口等以高電價(jià)作為企業(yè)盈利點(diǎn)的優(yōu)勢將不斷削弱，企業(yè)發(fā)展甚至生存將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。主動(dòng)挖掘內(nèi)部潛力，研究防洪與發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度方式，科學(xué)調(diào)度增發(fā)電將成為提高企業(yè)效益的重要手段。

2.4 聯(lián)合防洪和發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度具有良好經(jīng)濟(jì)價(jià)值

目前各大電力集團(tuán)均積極推進(jìn)水電優(yōu)化調(diào)度研究工作并獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。嘉陵江中上游梯級水庫調(diào)度還處于起步階段，因此，開展防洪與發(fā)電的聯(lián)合調(diào)度研究工作，既是企業(yè)自身發(fā)展需要，也是適應(yīng)市場的必然途徑。

3 結(jié)語

根據(jù)國內(nèi)電力生產(chǎn)企業(yè)長期運(yùn)行成果表明，通過梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，可提高流域水資源利用率，增加梯級發(fā)電量2%～7%的水平。同時(shí)，梯級水庫聯(lián)合防洪調(diào)度，實(shí)現(xiàn)攔洪錯(cuò)峰和場次洪水的水資源化利用，具有良好防洪效益的同時(shí)，亦可增加發(fā)電量約1%～3%的水平。

當(dāng)前嘉陵江中上游梯級水庫群基本形成，且流域中上游防洪形勢和需求均有新的變化，積極開展嘉陵江中上游梯級水庫防洪與發(fā)電的優(yōu)化調(diào)度研究，切實(shí)解決好中上游流域的防洪問題，兼顧梯級電站水能資源效率，挖掘電站的發(fā)電潛能，已成為各電站和沿江區(qū)域當(dāng)前迫切需要解決的問題。通過聯(lián)合防洪管理部門、電力調(diào)度部門及嘉陵江中上游梯級電站群(碧口-寶珠寺-亭子口)進(jìn)行防洪與發(fā)電調(diào)度的對策研究，進(jìn)一步指導(dǎo)電站的優(yōu)化調(diào)度工作，有效提高流域防洪能力和水能資源利用率，對于各電站及沿河行政區(qū)域具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。