火溪河流域梯级电站基于低碳经济下的水电开发新思路

宁杰城

(四川华能涪江水电有限责任公司,四川成都 610041)

20世纪以来,人类在工业化的道路上迅猛发展,能源消耗的日益增长若以目前的能源消耗量及增长速度计,全球已探明的石油、天然气和煤炭储量将分别在今后 40、60和 100年左右耗尽。与此同时,环境日益恶化,各种灾害频发,人类已经到了不得不立即采取行动拯救自己的时候。

为此,我国在 2009年全球气候峰会上承诺:争取到 2020年,我国非石化能源占一次能源消费比重达到 15%左右。根据这一目标,我们在加大新能源开发的同时,应该大力开发水电资源。我国的水能资源储量非常丰富,技术可开发装机容量高达 5.7亿 kW。而截止 2008年底,我国已装机容量为 1.72亿 kW,年发电量 5633亿 kW◦h,还具有较大的潜力。

当前,对于水电开发的重要性问题在国际上已取得一致认识,我国也进入水电开发的高峰期。但目前行业内对如何科学开发水电,特别是基于低碳经济进行水电开发的认识还不够,大干快上之风盛行。笔者认为这对水电行业的可持续发展十分不利。笔者以华能涪江公司火溪河流域的开发为实例,对进行基于低碳经济的水电开发理念、建设模式、技术要求、人才和管理等进行了全面介绍,以期能引起行业的反思,促进水电开发的进步。

1 基于低碳经济的水电开发应重视绿色环保理念

水电资源本身即是清洁可再生资源,但开发水电一直以来饱受争议的正是其对自然环境的破坏,确实在水电开发中存在过度开发、不重视环保的现象。以乌江流域为例,乌江干流贵州段首尾衔接共建有 9级电站,河流已基本渠道化,给乌江水环境和生态环境造成了十分不利的影响。华能作为国家大型国企一直提倡“三色”理念,其中的“绿色”就是指“注重科技、保护环境”。华能涪江公司作为其下属公司,在成立之初就提出了“绿色环保、科技精品”的理念,并就这一理念对水电开发与环境保护进行了有益探索。

华能涪江公司在火溪河流域开发中,不仅在工程建设和运行中重视环保、水保,投入了大量资金对开挖面进行绿色恢复、修建生态水排放设施和河岸堤防设施、加大对河流水景观的恢复投入、组织员工或出资在河道两岸种植树木和草坪,而且敢于顶住风险、大胆尝试绿色环保新技术。在开工建设的第一个电站——自一里电站,就在国内率先采用了高水头气垫式调压室。通过自一里电站气垫式调压室的建设,公司建设人员总结了很多宝贵的施工经验,并逐步在自一里气垫调压室的改造工程中进行实践,最终建成安全、环保、气压稳定、维护成本较低的精品工程,成为行业学习和研究的典范。后续三个电站的建设全部借鉴自一里电站的经验,施工建设十分顺利,显著减少了对地貌的扰动,较好地保护了火溪河流域两岸青山的生态原貌。

2 基于低碳经济的水电开发应注重科学选址、有序开发

水电开发的周期较长,从前期勘察到设计、建设、直至运行,其周期可能长达十年之久甚至更长。对这种前后时间跨度大,运行时间周期长的工程进行开发和建设应该着眼长远并适时反思、总结,而不是大干快上。华能涪江公司目前已经开发完四川省平武县火溪河流域的四个梯级电站,且已全部投入运行。在这四个电站的开发上,公司抓住了三个重点,即“科学选址、有序建设、重视环保”。

科学选址是指在水电开发资源点的选择上应该保持科学慎重的态度,综合的考虑水电开发的经济效益、社会效益、环保效益,做到最优选址和设计。具体来说应该重点关注资源、建设、交通、移民、环保等方面的问题。

火溪河四个梯级电站全部集中在一个流域内,各梯级之间间隔约 10km,分布十分集中,便于一个单位进行建设管理和维护运行。火溪河梯级电站虽然分布十分集中,但各站利用水头却非常高,其中自一里电站更是高达 475m,四级共利用落差 1383m,具有很好的经济效益。

同时,火溪河流域人口稀少,农业条件十分落后,火溪河流域是理想的水电资源地,但又是十分恶劣的农业生产地。公司选址这里进行水电开发,不但移民少、社会问题少,而且借移民之际对当地少数民族同胞危险、艰苦的生活条件实施了集中规划和改造,极大的提高了当地百姓的生活水平,促进了落后地区的新农村建设。

不仅如此,火溪河梯级电站选址还考虑到交通的便利性。火溪河梯级电站全部位于火溪河右岸,河道左岸是四川著名旅游交通线——“九环线”,因此建设电站所需的交通十分便利,且其又分布在河流右岸,不会影响旅游通行。

在完成电站科学选址后,公司确定了有序建设的思路。具体分析了流域梯级电站中每个电站各自的特点以及该电站在梯级电站中的重要性,没有盲目的大干快上。最终公司确定了“梯级滚动开发,以效益最好的自一里电站最先开发、龙头水库提前建设”的方案。该方案既能缓解财务压力、建设管理压力,又能不断反思和总结,提高建设水平,还能实现较早收回投资、发挥流域整体优势,非常科学合理。

3 基于低碳经济的水电开发应依托先进技术,建精品电站

我们知道,低碳经济并非低成本经济,它需要投入和创新。目前我国正处于水电开发的高峰期,各种投资方重视的是抢夺资源、回收成本,但对时代发展的新技术、新方法关注度不高。急功近利的要求经济回报则必然未将水电开发作为一个事业、将建设精品电站作为追求目标的高远理想。因此,很多新建电站还停留在对传统电站建设和运行模式上的模仿上,因循守旧,不敢、也不愿创新。华能作为国家重要的能源企业,一直倡导的是开拓创新精神,以建设一流的企业为己任。正是在这一精神的指引下,华能涪江水电有限责任公司将建设精品水电作为自己的事业和使命,在火溪河流域梯级电站建设中,大量使用新技术、新方法对传统水电行业进行革新。

在华能涪江公司成立之初,公司领导在火溪河梯级电站总体规划中就提出了“无人值班、关门运行、数字电站、网络控制”的建设目标。其主要思路就是依靠信息技术的进步,选用先进可靠的设备,在电站现场做到“无人值班、关门运行”,将电站运行和控制中心放到都市中去,这样做既能节约生产成本、提高管理水平,又能改善职工的工作条件和生活条件,真正做到以人为本。

为此,公司在四个梯级电站的监控系统上、通讯传输上首先进行了大胆的突破和科学规划,在流域内形成了一个监控传输的环网,以保证流域内监控信息上传的安全冗余,将机组的各种状态信息先传给火溪河现场的白马梯调中心,然后通过两套相互备用的传输通道送给成都梯调中心进行集中控制。随后又在流域内建成了以 MSTP技术为基础的统一传输平台,开发出各种基于 TCP/IP协议的子系统,相继建成了水情测报系统、工业电视系统、消防系统、智能照明系统、广播系统、门禁系统、OA办公系统等。在此基础上,公司通过建设完善的二次安全防范系统,使各子系统按二次安防规范严格布置于相应分区,各分区间按生产需求通过安全装置进行互联和信息共享,将相关子系统整合成联动综合平台,真正实现了综合自动化,极大地节约了人力成本和维护成本。

4 基于低碳经济的水电开发应注重梯级总体规划、实施总负荷优化调度

当前,在我国可开发水资源储备最为丰富的西南地区,几乎每条河流都有数个电站在同时进行开发,且它们大多分属不同的业主。很显然,这是各种资本对水电资源抢夺、竞争的结果。但梯级电站业主的分散,必然会导致各方只考虑自身利益而对流域整体利益考虑不足,不能从整体规划电站的设计和运行,不能提高流域总水能利用率,并且在保障防洪度汛安全方面也存在隐患。

火溪河流域梯级电站均属于华能涪江水电有限责任公司开发,在梯级电站总规划上没有问题。但在 2008年首期三个电站建成之初,各电站按传统模式单独受省调度中心调度。公司相关技术人员经过仔细分析后发现:传统调度模式使各电站之间的补偿效益发挥不出来,从而造成水资源的浪费和机组启停频繁,安全和发电矛盾突出,维护不便、成本增大等问题。当年公司就率先提出火溪河流域实施梯级总负荷调度的思路:即电网公司下达的调令只针对流域梯级电站下达一个总负荷,而流域内各电站负荷的分配则由运行单位自行分配。这种调度模式突破了现行的电力运行体制。经过公司领导的大力斡旋,并得到优化调度领域专家的一致支持,最终于 2008年底取得了电网公司的同意,在行业内率先实现了流域总负荷调度。

在获得梯级总负荷调度权后,公司立即组织相关技术人员与科研单位合作,开展火溪河流域梯级优化调度系统的研发工作。该系统不仅对龙头水库全年的蓄水、消落按全流域电站发电收益最大化做中长期规划;而且为应对未来实时 AGC调度的发展方向,需要做到任何时刻均能根据总负荷调令,并考虑流域来水、水库水位、电站设备状况,利用实时优化调度算法即时、最优、安全地分配出各站负荷。该系统现已取得初步成果,根据模拟运行结果并与人工运行相比对,其优化水能利用率提高了 3%左右。

5 基于低碳经济的水电开发应重视员工素质,创新管理模式

低碳经济的发展目的是关心人、发展人,它始终离不开人的因素。但在传统的发电行业里,普遍认为员工不需要有较高的文化素质,只要具有中等程度的教育水平就完全可以做好电力企业的工作。很显然,基于低碳经济的水电开发必须要求员工对行业有深刻的认识,对人类社会的发展有终极关怀的理想,对时代新技术、新理念有兼容并取的能力,既能前瞻性的提出切合行业趋势的发展目标,又能严谨求实的完成该目标,这就对企业员工的素质、对人才的培养提出了更高的要求和新的挑战。华能涪江公司在火溪河流域开发过程中,注重人才的选招和人才的培养。各种新技术、新模式的实现主要依托自身人员提出并实现,从而锻炼出了一批年轻务实的技术骨干。

低碳经济重视的是人类的可持续发展,而不是短期的经济效益,应该综合考虑各方利益。因此,基于低碳经济的水电开发需要有理想的人来完成,需要能创新管理模式、适应未来变化的人来领导。华能涪江公司从建设初期到最终实现“都市水电”的理想,在管理模式上进行了多次变革和创新,在电站运行值班、维护管理、安全保证等多方面都突破了传统发电企业“单站运行、厂内值班、分散控制”的传统模式,其原因是由于公司大量使用新技术,并不断进行整合提高,每一次在技术平台上的突破都需要变更管理模式去适应,最终通过综合自动化平台的建成,从而保证了“无人值班、关门运行”的实现,真正做到了“以人为本”,以极少的技术人员建设并管理和维护好了火溪河流域梯级精品电站。

6 展 望

当前,我国对于如何更科学的开发水电资源,特别是基于低碳经济的视角下进行水电开发的认识才刚刚开始。笔者根据华能涪江公司在火溪河开发的实例进行分析的结果具有一定的局限性。但我国的水电开发潜力还十分巨大,在电力结构中水电所占的比例还十分低,希望通过本文能引起更多的开发企业和科研院所对此专题进行持续关注和研究,以取得更多的成果,共同提高我国的水电开发水平。

[1] 谢安军,等.我国发展低碳经济的思考与对策[J].当代经济管理,2008,30(12):1～7.

[2] 晏志勇.对我国水电发展的思考[J].水力发电,2008,34(12):14～17.