求解流域梯级开发的最大值

1、求解流域梯级开发的最大值对流域梯级水电统一规划、统一调度管理，是国际上 大江大河管理的普遍做法。因为梯级电站用的是一河之水， 如果不是统一调度管理，则不仅效益受损、造成资源浪费， 甚至还会产生严重的安全问题。如果不考虑开发时间等因 素，最理想的状况，是全河 （或一个河段 ）由一个单位对其各 梯级进行开发，然后统一管理。流域水电资源多采用梯级开发的方式。梯级水电站用的 是一河之水，可以说各个水电站是用江河之水串并联而成的 水电站群。流域梯级水电站的调度与管理区别于一般单个电 站。毫无疑问，统一调度可以更加充分地利用水力资源，更 好地满足流域开发的各个目标要求，世界上越来越多的流域 梯级电站采用统一调度的方式。国际梯级水电管理的简况世界上采用梯级开发的河流众多。流经美、加的哥伦比 亚河，干流共分为 15 个梯级开发 （含加拿大境内 3 梯级），总 装机 23110MW ：田纳西河流域开发，设置 15 个梯级；科罗 拉多河开发为 11 个梯级：俄罗斯的伏尔加河干流布置 10 个 梯级，加上支流共 14 个梯级、水库的总库容 1948.8 亿 m3， 总装机容量超过 12D00MW ；年均发电

2、量 400 亿 KW?h ：委 内瑞拉东部的卡罗尼河 （Caronl） ，可开发的装机容量 24800MW ，分 7 个梯级开发。国际上多数发达国家，已基本完成了其流域梯级开发过 程，进入到调度管理阶段。总体来讲，无论哪个国家，流域 调度管理模式都不尽相同，甚至一个国家 （如美国 ）内部各流 域之间也不相同，但不同模式中间还是有很多共通的经验得 到了普遍认同。一个主要的共识是，必须对流域梯级水电统一规划、统 一调度管理，这是国际上大江大河管理的普遍做法。因为梯 级电站用的是一河之水，如果不是统一调度管理，则不仅效 益受损，造成资源浪费，甚至还会产生严重的安全问题。如 果不考虑开发时间等因素， 最理想的状况是全河 （ 或一个河段 ） 由一个单位对其各梯级进行开发，然后统一管理。当然，对 于大型河流，特别是跨国河流，很难做到有一个统一的开发 机构，但其规划则必须是统一的，即便做不到统一开发，但 调度上肯定是统一的。此外，大江水河的开发通常是多目标的， 如防洪、 航运、 发电、灌溉等，多目标综合管理，优化调度管理也都成为水 电梯级管理的共识。中国梯级水电站管理现状及问题中国现在正处于水电开发

3、的高峰时期，全面完成流域梯 级开发的河流还不多，而实行流域梯级统一调度的更少。当 然这和当前的电力体制现况是分不开的。但是如果不进行这 方面的尝试和探索，累积的矛盾和问题必将会越来越突出。中国正处在水电开发的高峰期，未来将形成规模庞大的 梯级电站群中国水能资源丰富， 理论蕴藏量约为 690GW ，经济可开 发量 400GW ，从总量上看中国是个水电大国。 但中国水电的 开发水平却远低于发达国家，截止到 200 年年底，中国水电 总装机145GW，水能资源利用率仅为 21% （远低于发达国家 80以上的水平 ）。根据规划，到 2020 年中国水电装机将增 加一倍，达到300GW。可以预计未来15年仍将处在水电开 发的高峰期。长江上游是中国水电开发的重要基地，三峡以上长江干 支流水电开发完毕后，可能形成世界上数量最多、装机容量 最大，最复杂的水电站群。目前上游干支流的开发建设正全 面展开，在建、拟建的大型水电项目有几十座。仅以长江干 流为例，从虎跳峡到三峡葛洲坝梯级，就规划有 17 个水电 站，总装机规模超过 80GW，加之几条重要支流雅砻江、大 渡河、岷江、嘉陵江、乌江上的数十个梯级，长

4、江上游流域 在不久的将来将形成一个世界上最为庞大的梯级水电站群。“多龙治水”，缺乏统一调度管理的机制国家目前的管理体制是条块分割，各个部门之间职能有 交叉、重叠和相互冲突之处。大江大河的开发通常是多目标的，如防洪、航运、发电、灌溉以及跨流域调水等，从政府层面看，有多个管理机构譬 如防洪部门、用水管理部门、航运交通部门、国土资源部门、 环境监管机构、上下游沿岸地方政府等，按自己职权范围对 流域事务进行监管。当然这些是必要的。但问题是各个部门 都只从自身角度出发考虑问题，甚至过度强调自身的权威而 不顾及其他部门的需求。从开发主体层面看，一个流域内涉及的开发主体既有国 家层级的各发电集团公司，又有各种国家、地方、民营合资 的小流域公司。开发主体多元化是可以的，但是运行调度管理上如果没 有统一的规则，统一协调和监管，则不仅会对资源造成浪费， 还可能给工程安全、航运等带来十分严重的后果。从市场层面看，虽然市场经济已经实行了多年，但电力 市场依然具有强烈的计划经济色彩。这就直接导致了水调与 电调分离，电调制约水调的局面，甚至存在上下游紧邻的两 个梯级分属两个不同的调度机构调度的问题。某些梯级电站如

5、何调度管理水能资源不是由梯级电站的拥有者决定，而是由处于销售环节的电网公司决定、而电 站的调度管理者此时充当的只是该决定的执行者的角色。我 们不能将“多龙治水”一概而论、予以否定，但前提是存在 一个统一的流域梯级管理机构，或形成一种大家都遵守的具 有普遍约束力的管理体制。观念落后，调度规则不合理制约水电效益发挥的另外一个重要因素是观念落后，规 则不合理。以汛限水位的规定为例，如有的电站规定从 6 月 到 9 月长达四个月的时间都必须固定在预防最大可能洪水的 汛期限制水位， 而且允许变动的幅度很小。 显然十分不合理， 另外在蓄水时间等若干方面也有许多不尽合理的规定，都是 由于观念落后造成的。各大型流域水电公司内部正逐步形成统一调度管理模式。鉴于梯级调度的优越性，以及国外发展的大趋势影响， 尽管从整个长江上游流域层面尚未形成统一调度管理的格 局，但各大型流域水电公司就其各自负责的区域梯级水电已 经或正在构建其内部的统一调度模式， 纷纷成立梯级调度 （ 或 控制 ）中心。目前已经建立梯级调度 （或控制 ）中心的流域河段有：黄河上游、澜沧江、长江三峡葛洲坝梯级、长江主要支流如乌 江、雅砻江、沅

6、水、大渡河、清江等，涉及国电、华能、三 峡总公司、 湖北能源集团、 黄河上游水电开发有限责任公司、 贵州乌江水电公司等多家独立的大型发电企业。但受制于前 文所提到的体制机制上的制约，即便在各流域水电公司内 部，也很难做到真正的统一调度，所有全流域层面存在的问 题在局部河段梯级电站的调度管理上同样存在。综合来看，在梯级调度管理方面比较统一的功能主要是 水库的调度，电力调度方面则存在较大差异。按实现统一调 度管理的程度，可对当前各梯调中心进行如下划分：相对较完备的统一调度清江梯调管理中心是目前国内梯级水电调度管理职能 最全、第一个实现了接近完全意义上的统一调度管理的机 构，隶属于湖北清江水电开发有限责任公司。该公司是清江 干流各梯级电站建设项目的 业主，是负责流域综合开发 和经营管理的水电流域开发公司。清江梯调管理中心是梯级 水电站的控制中心、水库调度中心、动能经济分析决策的中 心、以及流域水利枢纽的防汛度汛指挥中心。 具有水库调度、 电力调度、电站监控、市场销售等较全的职能。部分意义上的统一调度三峡一葛洲坝梯级调度中心实现了部分意义上的三峡 一葛洲坝梯级电站的统一调度，该中心隶属于中国三

7、峡总公 司，具有三峡一葛洲坝梯级枢纽的水库调度职能和三峡电站 的电力调度职能，不过葛洲坝电站的电力调度职能仍归电网 公司直接调度。但梯级电站的发电计划和相关调度计划仍由 梯级调度中心负责。在长江汛期需要承担防洪任务时，梯级 电站的调度管理权利则由防洪部门接管，发电、航运等效益 完全、无条件服从防洪调度。水库统一调度除清江和三峡外，其他流域的梯级调度中心大都以水库 调度为主，而在电力调度方面完全听命于电网公司，只负责 对电站的运行进行监控。实施长江上游梯级水电统一调度管理的意义统一调度管理是普遍共识，是趋势。对于长江上游即将 形成的世界最大的梯级水电站群，统一调度管理优势更加明 显，意义更为重大。唯有统一调度，才有可能实现真正意义上的多目标管 理，实现综合效益最大。不同的流域，由于自身特征、自然条件和社会经济发展要求的特殊性，经常必须突出项或几项主要开发目标。但 同时，多目标综合调度管理几乎是世界所有国家进行梯级水 电调度管理的根本原则。管理不仅要提供防洪安全保障，提 供充足、 优质的供水， 同时要统筹生产生活用水、 水力发电、 渔业、航运、水上娱乐、水质保护等多方面的利益。随着流 域水

8、资源的逐步开发利用和地区经济发展要求的变化，有时 主要目标会发生变化，但综合利用的原则始终不变。长江径流主要集中在汛期，以长江上中游分界点宜昌站为例，其多年平均径流量约 4500亿m3,而汛期（6至9月） 就占了 60%。约2700亿m3,冬春季节（12月至翌年3月）同样 四个月的径流量只占全年的 10%，约450亿m3，时间分布 严重不均，导致冬春季节中下游广大地区生产、生活用水以 及生态用水出现问题,并且随着社会经济的发展,这种问题 会愈加严峻。人们修建水库的一个重要目的就在于协调水资 源时间分配上的差异,水多时蓄存,备水少时使用。三峡工 程投入运行的这几年,也一定程度上发挥了这样的作用,如 在特桔的2006年向下游补水 40亿m3,在较枯的2D07年, 补水22亿m3。根据规划，长江上游水库群拥有总调节库容 约1000亿m3,具备在解决中下游旱季缺水问题上发挥较大 作用的能力。但如果缺少了统一调度管理,而依然维持现在“多龙治水”的格局，则这1000亿m3的调节库容的作用就会大打折扣。道理很简单，各部门只注重各自部门的利益， 调度管理又被按时间，按部门机械地割裂成防洪调度、发电 调

9、度、航运调度等。以防洪调度为例，在汛期，水资源充沛，防洪部门为了 确保防洪安全上所谓“万无一失” ，仍然采用几十年前就已 形威的一成不变的调度思想，认为任何时刻都可能发生大洪 水（百年一遇 ），将所有水库的水位都限制在较低的防洪限制 水位，给原本只是小概率事件的大洪水预留出足够的库容。在上游总的1000亿m3的调节库容中，有 500亿m3的防洪 库容，这意味着在汛期绝大多数情况下，这 500 亿 m3 的防 洪库容将一直空着，只有到水量充沛的汛期过后，才开始蓄 水，非但没有为旱季供水作出贡献，蓄水反倒变成了与中下 游生产生活及生态争水，起到了相反的作用。这种情形的直 接后果是有很多水库汛后无法蓄水至正常蓄水位，越处于下 游的水库，情况越是如此。有研究表明，三峡以上梯级建成 后，如不实行统一调度管理，则三峡汛后水库的蓄满率将显 著降低。再比如发电调度，科学合理的做法应该是根据来水的情 况制定发电计划，但由于上文曾提到的种种原因，类似来水 充沛时电站出力被限制而产生弃水，来水较少时要求加大出 力而不惜降低库水位等情况还仍然存在。要从根本上杜绝这些很不合理的现象，协调解决好防 洪、供水、发电以及其他目标之间的矛盾冲突，必须实行统 筹兼顾各个目标效益的统一调度与管理。统一调度对于提高水能资源利用效率，增加清洁电能产 出的作用明显。充分利用水力资源发电是流域梯级水电开发的主要目 的之一。 一方水自上而下， 流经各个梯级电站， 在每个电站， 或者作为弃水不参与发电，或者推动水轮机发出电能，而发 电的效率又和上游水库水位、下游水库或河道水位相关，因 此提高整个流域水能的利用效率，绝不仅是一两座电站的事 情，而涉及到整个流域梯级电站。法国电力集团 （EDF） 曾经作过一个调查，其所下辖的莱 茵河PHV（流域调度控制中心）负责管理10座同流域的水电 站、一座抽水蓄能电站、一座其他流域的水电站，控制总装 机 1400MW ，通过流域整体联合优化调度，能够提高发电能 力达 200MW 。国内的一项研究表明，三峡葛洲坝梯级与位于长江支流 清江的三座梯级电站 （水布垭、隔河岩、高坝

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