信江流域水能開發(fā)現(xiàn)狀及電站存在的問題分析

饒品隆，陳立河

(萬年縣水利局，江西 萬年 335500)

0 前言

水能是可再生的清潔能源，也是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略中的重要一環(huán)[1]，但是水電開發(fā)涉及生態(tài)保護等一系列問題[2]，實現(xiàn)綠色、循環(huán)、低碳發(fā)展[3]，全面促進生態(tài)與經(jīng)濟的有機融合[4]是踐行“兩山論”重要途徑。為全面貫徹落實習近平生態(tài)文明思想，堅決糾正小水電違規(guī)建設(shè)、影響生態(tài)環(huán)境等突出問題，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施方案》的通知(贛水農(nóng)電字[2019]5號)，指導(dǎo)各地市縣開展小水電評估整改工作，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，儲存著巨大水能資源[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，對信江流域水能開發(fā)現(xiàn)狀及存在的問題進行分析，并給出相應(yīng)的意見與建議，實現(xiàn)生態(tài)、高效的利用水能資源，保證經(jīng)濟、社會和生態(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，約占全省國土面積的9.5%，干流河道全長328 km。流域地勢東南高，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115 km，落差702 m，平均比降6.10‰；中游段河長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)主要測站資料統(tǒng)計，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，實測極端最高氣溫達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)；流域多年平均相對濕度為79.2%，最小相對濕度為4%；流域多年平均蒸發(fā)量為1384.7 mm，實測最大月蒸發(fā)量為363.6 mm(貴溪站1961年7月)，實測最小月蒸發(fā)量為18.2 mm(余江站1998年1月)；多年平均無霜期天數(shù)為263 d，多年平均日照小時數(shù)為1706 h；多年平均風速為2.1 m/s，實測最大風速為22.7 m/s(弋陽站1976年7月13日)，相應(yīng)風向為WSW。

表1 信江流域主要測站降水量統(tǒng)計表

2 水能開發(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、見效快、交通便利、開發(fā)條件較好的特點，部分電站水庫還具備一定的防洪、灌溉等綜合利用效益。

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

3 電站存在的問題

信江流域內(nèi)已建水電站431座，對流域經(jīng)濟社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用。但一些建成年代較早的水電站，受當時技術(shù)水平、經(jīng)濟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70～80年代的電站，隨著電站運行時間的增長，水工建筑物老化、破損嚴重，存在擋水和引水設(shè)施失修、壓力管道老化銹蝕等問題，安全存在巨大的隱患。

2)原設(shè)計標準低，技術(shù)設(shè)備落后。部分電站投產(chǎn)時間早，由于歷史原因，存在原設(shè)計標準低，技術(shù)設(shè)備落后的情況。而且后期維護資金不足，機電設(shè)備老化嚴重，能耗高、故障多。少部分設(shè)備屬于國家明令淘汰的產(chǎn)品，備品備件已無渠道購買。

3)部分電站水輪機組選型不當，電站裝機容量偏小。受當時經(jīng)濟發(fā)展水平和電力負荷的限制等，電站裝機容量偏小，汛期棄水過多，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，線徑小，低壓線路長，電網(wǎng)故障多，網(wǎng)損高，供電可靠性差，供電質(zhì)量低，嚴重影響發(fā)電效益。

5)工程管理落后，缺乏流域梯級聯(lián)合調(diào)度。目前，流域內(nèi)各類違規(guī)工程無序開發(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，是一無調(diào)節(jié)性能的水電工程。發(fā)電廠房為地面式，內(nèi)裝兩臺套水輪發(fā)電機組，其容量為500 kW×2，全站總裝機1000 kW，多年平均設(shè)計年發(fā)電量373萬kW·h。

(1)規(guī)劃符合性

橫溪一級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)水能資源開發(fā)的科學合理性

橫溪一級電站2003年9月投產(chǎn)發(fā)電以來，一直運行良好，說明了它利用水能發(fā)電、符合發(fā)展可再生能源造福人類、促進節(jié)能減排之目的，也體現(xiàn)了水能資源開發(fā)的科學合理性。

(3)存在著一定產(chǎn)生區(qū)間減水與斷流之問題

橫溪一級電站是一座引水發(fā)電工程，產(chǎn)生了區(qū)間減水或斷流河段長約2 km。但好在橫溪一級電站大壩設(shè)有放空和排沙底孔，兼做下泄最小流量設(shè)施用。同時，大壩下游不遠就不斷有支流匯入，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

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

(5)電站存在的主要問題

1)水資源利用率有待提高

橫溪一級電站水資源豐富，但無水庫庫容，無調(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)機電設(shè)備陳舊落后

橫溪一級電站機組型號古老，且材料與制造工藝水平差，外加十多年運行的磨損與氣蝕，發(fā)電效率與安全系數(shù)均較低下，同時，相應(yīng)的配套電氣設(shè)備而其綜合效能也與目前先進機電設(shè)備性能差距較遠，故仍需進一步更新改造與增效擴容改造。

(6)電站改造主要措施及內(nèi)容

1)機電的技術(shù)改造

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

2)廠房的技術(shù)改造

由于水機整機更換，故廠房將作相應(yīng)的更新改造，同時，門窗也將更新為鋁合金的，并粉刷出新廠房。

3)升壓站技術(shù)改造

升壓站由于增設(shè)一臺主變也將作相應(yīng)的改擴建。

4)信息化改造

將增設(shè)全廠區(qū)的監(jiān)控系統(tǒng)及機電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)，以達到少人值守、無人值班的管理模式。

(7)工程投資

橫溪一級電站更新改造工程預(yù)計總投資約350萬元。

5 意見與建議

將流域生態(tài)保護、修復(fù)與環(huán)境治理作為優(yōu)先任務(wù)的總體目標前提下，統(tǒng)籌流域水能資源、嚴控管理、強化監(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。針對流域內(nèi)現(xiàn)有水電站存在的問題，提出相應(yīng)的意見與建議。

5.1 加快落實流域水能規(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號工作，其中退出20座，整改407座，保留4座。《江西省中小河流水能資源開發(fā)規(guī)劃修編報告(信江流域)》目前已完成，信江流域的水能規(guī)劃的基準年調(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)劃報告》、流域內(nèi)小水電綜合評估及一站一策工作方案及河道梯級開發(fā)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，按照新時期的治水思路，對流域內(nèi)水電開發(fā)進行重新調(diào)整以適應(yīng)新的經(jīng)濟社會發(fā)展環(huán)境下流域治理開發(fā)與保護的要求。

(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，改造措施主要有擴建、加固、增效擴容、機電設(shè)備更新等現(xiàn)狀裝機容量67.24 MW，設(shè)計年發(fā)電量18119萬kW·h，實施增效擴容后的裝機容量達97.61 MW，年發(fā)電量37145萬kW·h，新增裝機30.37 MW，新增年發(fā)電量19026萬kW·h。涉及可新建電站的資源點45座，總裝機容量85.01 MW，年總發(fā)電量32140萬kW·h；其中在鷹潭市境內(nèi)可規(guī)劃新建電站的資源點6座，總裝機容量3.60 MW，電量1505萬kW·h；上饒市境內(nèi)可規(guī)劃新建電站的資源點39座，總裝機容量81.41 MW，年總發(fā)電量30635萬kW·h。

(3)建議未來將涉及改造的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，依托國家財政、省級財政和電站自籌資金等多渠道籌措改造資金，且對于個別經(jīng)濟效益差、存在嚴重安全隱患的老舊電站(尤其是水工建筑物的安全問題)建議國家、省、市、縣各級層面單獨配套資金用于安全問題的修復(fù)和改造。

(4)建議未來對45個可規(guī)劃新建電站的資源點以點對點的形式單獨進行項目論證和分析，因為可規(guī)劃的資源點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目更要審慎決策，甚至不宜新建。

5.2 進一步加強流域信息化建設(shè)

(1)目前信江流域多數(shù)支流缺乏水文觀測資料，給水資源利用的研究和工程設(shè)計帶來一定的困難，建議今后進一步完善水文站網(wǎng)，對重點工程的水文觀測應(yīng)盡早布設(shè)相應(yīng)的觀測項目，積累資料；同時進一步推廣應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)，建立流域水文資料數(shù)據(jù)庫及預(yù)報系統(tǒng)，為梯級聯(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)的一個新題目，建議以信江流域為區(qū)域設(shè)立綜合調(diào)度中心；以干流為核心設(shè)立一級調(diào)度中心，以支流為單元設(shè)立二級調(diào)度中心，以小流域為單位設(shè)立三級調(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行有一個有機的分級調(diào)度，在保障生態(tài)環(huán)境的同時實現(xiàn)最優(yōu)的經(jīng)濟效益。

(3)對于信江流域內(nèi)部分還未接入江西省水電站監(jiān)測云平臺系統(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)測云平臺系統(tǒng)并加快建設(shè)數(shù)字流域。監(jiān)管平臺融入到流域監(jiān)測系統(tǒng)中，并加快小流域的水情自動測報系統(tǒng)和防洪自動預(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號后要積極加入到水電站安全生產(chǎn)達標建設(shè)和創(chuàng)建綠色小水電的進程中來，全面提升水電站的安全生產(chǎn)、自動化和智慧化管理水平。