卢现立
【摘 要】文章试图探讨利用水电管理制度改革与技术创新相结合的方法,通过将广西现有的所有水电站建设成为蓄能电站兼事故电源,颠覆性地取代抽水蓄能电厂,将广西一天内夜晚剩电时段(低谷段)的电能蓄存起来,不弃电,待到用电高峰时段再发出去,可实现广西电力供需平衡和电网运行安全高效。通过这些改革措施,可使得全广西的水电站大幅增加发电量,同时又避免再投入巨资建造抽水蓄能电厂,把新增的利润用于提高贫困县的财政收入,进一步扩大扶贫面、增加贫困户年收入额度、提高贫困學生和残疾人的扶持经费,称为补短板。
【关键词】水力发电;蓄能电站;管理制度创新;补短板;脱贫
【中图分类号】F426.9 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2017)03-0179-03
1 我国抽水蓄能电厂简况
目前,世界上普遍采用的蓄能(存电)模式是抽水蓄能模式,该模式下的装机容量占全电力系统(含煤电、核电、风电、太阳能电、水电和生物质电的总和)的10%~13%,因此被视为最佳组合。目前,日本和我国的广东、台湾地区已能实现,但广西尚没有建设。大体上,各省份与自治区建设一座大型此类电厂,即能实现一天内电力供需平衡,调度自如,安全高效,在出现大面积停电事故时,也能迅速进行补救。在我国,此类电厂的装机容量为3万MW,占全国电网装机容量(68万MW)的4%,国家未来规划将在二三十年内增加至16万MW,占电力系统装机总和的6.8%,需再投资6 000亿元左右。
建造抽水蓄能电厂的方法(如图1所示),首先是选择一座山,在山上和山下同时建设2座水库,水库距离越近、水头越高则越好。在2座水库之间建设高压隧洞,连接上库和下库,在隧洞中,安装可正转又可反转的双功能水力发电机组。在用电低谷时段正转,把下库的水抽上上库,相当于把电蓄存起来;在用电高峰时反转,将上库的水流入下库发电,水往复流动,此为抽水蓄能。通过抽水蓄能,将一天内夜晚剩电时段(低谷段)的电能蓄存起来,把剩电转变成机械能后再转变为电能,在此电能转换过程中造成了电力损失,蓄存1 kW·h的电,仅能发电0.79 kW·h,损失了21%的电。
据统计,在2010—2011年2年内,全国17座抽水蓄能电厂的装机容量为16 620 MW,每kW的年抽水用电量为907 kW·h,每kW的年发电量为722 kW·h,每年损耗的电量为185 kW·h。按照此推算,若国家电力投资计划要实现全国抽水蓄能装机容量16万MW时,每年则要损耗296亿kW·h的电力,此损失相当于目前长江三峡水电站年发电量(年实际平均年发电量为814亿kW·h)的36%。
2 关于广西水电发电模式的探讨
目前,水力发电运行模式为全天24 h不间断发电,在夜晚剩电时段也未停止发电,造成了电力的严重浪费。经笔者多年的研究发现,若让广西所有的水电站在用电低谷时段(夜晚)全部停机,由其他的火电等电源供电,在停机8 h发电过程中,水量未从水库中溢出,使各级水库中的水存储下来,水库常年装满水,就形成常年高水头满库发电。这样的存水过程相当于抽水蓄能电站抽水上山的存电过程,不但未有电力损失,还使年发电量有所增加,而且在此期间不停止航运,这种满库发电模式,可谓一举两得。
经研究发现,世界上第一大水电站三峡水电站常年不满库发电,第二大水电站依泰普水电站(巴西与巴拉圭合建)常年满库发电,对比这2种不同发电模式下的多年实际发电量发现了两者的发电量差距。按照发电量计算公式,发电量等于多年平均来水流量与水头的乘积,三峡水电站多年来水流量为14 300 m3/s(水头为109 m)、依泰普水电站为9 500 m3/s(水头为120 m。理论上,前者的年发电量应为后者的1.36倍(装机容量为1.6倍),而实际上,两者多年来的平均年发电量的比值却为814∶960。若前者采用后者常年满库发电模式,年发电量可增加60%。在我国,绝大多数电站均采用与三峡电站相同的常年不满库发电模式,例如,广西澄碧河电站2016年年末水库尚差19.8 m才满库。因此,当我国采用用电低谷时段停止发电的发电方式,就能实现常年满库发电,年发电量可增加约20%。按已发电的水电计算,一年的发电量可增加约2 400亿kW·h,这相当于3座三峡电站的年发电量。若按全部开发完成计算,增加的电力相当于节省约10 000亿元的电站建设投资额。
3 广西水电行业采用蓄能电站,颠覆性地取代抽水蓄能电厂
未来,我国水电发电量占全部电源总和的15%左右。若当低谷时段剩电时,水电站停止发电,电网中则少了15%的电力供应;在用电高峰时,全部水电机组开机运行,电力供应多了15%,这就实现了电力供需平衡。因此,整个水电行业转变为蓄能电站,取代抽水蓄能,而不需再投入巨额的抽水蓄能电力投资,同时也节省了电能转换造成的电力浪费,其装机容量比例也正符合调峰的最佳容量比例要求。廣西要实现蓄能电站建设,除了少量电厂需要扩建外,绝大部分电厂不需要扩建,因此投资很少。
据统计,按常规不满库发电的模式计算,广西水电技术可开发的年发电量为808亿kW·h,占全国水电蕴藏量的3.26%,在全国排名第7位。目前,待广西最后一座大型水电站——大藤峡水电站建设完成时,广西将全面完成水电站建设与梯级化开发。但若采用类似国外最先进的伊泰普电站的常年满库发电运行模式后,年发电量将增至900多亿kW·h,增加了约92亿kW·h的电量。
4 关于水电管理制度改革与技术创新有机的结合补短板的思考
通过以下几项水电管理制度改革与技术创新的有机结合,以水电自然资源为载体,可实现补短板的目标。第一,建议把目前的电力上网电价全天相同电价模式,改变为分时段不同上网电价模式。即,把每天分为3个时段来定上网电价:低谷段、平时段和高峰时段,每个时段为8 h。建议把平时段上网电价定为0.46元/kW·h,(相当于广西目前平均上网电价),把高峰时段上网电价定为低谷时段的5倍(法国为10倍,意大利为5倍),与国际接轨。按货剩价贱,货缺价贵的市场规则,使得水电行业的利润大幅增加,产生的利润国家可用于补短板。由政府制定“电力供给侧”的电力市场法则,搭建公平的平台,让各电厂在市场中公平竞争。采用分时上网电价,用户的电力价格仅产生少量的变动,大部分民众能够承受。第二,建议拉开贱贵电价以后,广西全水电行业平均上网电价则由目前的0.30元上升至0.73元,每kW·h增加0.43元。第三,多年来,我国小水电的增值税征收率为6%,大水电的增值税征收率为17%,建议把水电的税征收率全部定为6%,实行税收改革。
以上措施所增加的收入包括以下2个部分。第一部分:因水电上网电价提高所产生的收益。按广西水电技术可开发的年发电量为808亿kW·h的60%保守计算,即500亿kW·h,若每千瓦时增加0.43元,则可增加约208亿元/年。第二部分:由不满库发电运行模式改为满库发电模式后,广西年发电量若增加100亿kW·h,每kW·h的利润为0.5元,总利润将达到50亿元/年。此外,减轻企业税负。按1 kW·h减少税收0.1元计算,每年可减少50亿元的企业税收。
合计以上增收部分,每年可给广西水電行业增加利润308亿元,称为“改革蛋糕”,这部分收益将由政府支配,分送给广西各短板。
5 广西区政府的获利分析
广西区政府是自治政府,可带动全国实施上述改革措施。获利分析如下。
(1)能带动和引领全国避免再投资建设抽水蓄能电厂,全国节省约6 000亿元投资,每年少损失296亿kW·h的电量。广西所增加的年发电量(92亿kW·h)相当于西津水电站年发电量(11.7亿kW·h)的8倍左右;对全国而言,全国增加的年发电量(2 400亿kW·h)相当于长江三峡电站年发电量的3倍左右。
(2)广西电网公司拥有巨大的事故备用电源,不再存在弃电现象,调度供需平衡,安全高效。
(3)广西扶贫攻坚任务可提前全面完成。获利分配受益面扩大到贫困县和贫困学生及残疾人。
6 增加利润的分配建议
按以上所述广西水电行业每年增加利润308亿元计算,将“改革蛋糕”进行分配,建议如下。
(1)用于贫困县财政补贴,给予每个贫困县2 000万元/年,广西48个贫困县每年约得10亿元。
(2)用于贫困学生及残疾人,广西每个县一年给予1 600万元,全广西约12亿元。
(3)广西所有电厂每年可分到约30亿元。
(4)剩余256亿元可分配给广西151万户贫困户,每户每年分到约1.69万元,加上目前国家扶贫所得的0.4万元,每户则为2.09万元。
7 结语
以上探讨的几项改革措施仅限在“供给侧”的6种电源中,属于电力行业内部利益,按照市场法则重新分配,未波及“用电侧”的用电户,因此可避免社会动荡。目前,国内分时段发电计量技术已经成熟,只需要政府制定相关改革政策和组织实施即可实现。由于受益面广,影响大,若广西先试行成功后,可向全国推广。
参 考 文 献
[1]中国水力发电工程学会.中国水力发电年鉴(第14卷)[M].北京:中国电力出版社,2010.
[2]中国水力发电工程学会.中国水力发电年鉴(第15卷)[M].北京:中国电力出版社,2011.
[3]中國水力发电工程学会.中国水力发电年鉴(第16卷)[M].北京:中国电力出版社,2012.
[4]李菊根.水力发电实用手册[M].北京:中国电力出版社,2014.
[责任编辑:高海明]