肖立軍

（湖南省雙牌水電站 永州市 425203）

目前，我國已建成或正在建設(shè)大水電基地，逐步形成由多個調(diào)節(jié)性能較好的水庫組成梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度的局面。瀟水流域作為湖南省水電開發(fā)較為成熟的區(qū)域，梯級水電站群已具規(guī)模。借鑒梯級水電站聯(lián)合運行經(jīng)驗，結(jié)合瀟水流域水電站運行管理現(xiàn)狀，探討流域水電站群聯(lián)合調(diào)度思路、目標和模式，對實現(xiàn)瀟水流域水電站群安全度汛，增強流域上下游水庫群水能補償作用，提高梯級水電站群的水能利用和綜合效益具有重要戰(zhàn)略意義。

1 瀟水流域梯級電站群基本情況及運行特點

瀟水為湘江主要一級支流，是湖南永州地區(qū)流域面積最大的河流，發(fā)源于永州市藍山縣野豬山南麓，流經(jīng)藍山、江華瑤族自治縣、江永縣、道縣、雙牌縣，于永州頻島匯入湘江。干流長354 km，流域面積12 099 km2，多年平均徑流總量108.8億m3，平均流量345 m3/s。流域規(guī)劃有涔天河水庫、沱江電站、大林江電站、向陽電站、五洲電站、雙牌電站、五里牌電站和南津渡電站八級電站。

1.1 基本情況

（1）涔天河水庫。

瀟水流域梯級開發(fā)龍頭水庫，位于江華縣東田鄉(xiāng)涔天河口。1966年6月正式動工，1970年3月主體工程竣工?？刂屏饔蛎娣e2 466 km2，校核庫容1.05億 m3，設(shè)計灌溉農(nóng)田 0.82 萬 hm2（12.3 萬畝），裝機容量2.25萬kW。2012年8月擴建工程正式開工。擴建后，最大壩高113 m，正常蓄水位313 m，總庫容15.1億m3，電站裝機容量20萬kW，灌區(qū)控制灌溉面積達7.56 萬 hm2（113.35 萬畝）。

（2）沱江電站。

瀟水流域規(guī)劃第二級水電站，位于江華縣沱江鎮(zhèn)境內(nèi)。2005年8月，江華劍橋水電有限公司委托初步設(shè)計裝機12 800 kW，年發(fā)電量5 300萬kW·h。目前該工程已停工。

（3）大林江電站。

瀟水流域規(guī)劃第三級電站，位于江華縣界牌鄉(xiāng)境內(nèi)，為引水式電站。正常運行水位205.84 m,設(shè)計水頭14.5 m，3臺單機12.5 MW的燈泡貫流式機組,總裝機容量37.5 MW。

（4）向陽電站。

原為道縣向陽壩水輪泵站。2003年9月，道縣政府與廣東省連南縣瀟湘水電投資有限公司簽訂了正式《投資開發(fā)道縣向陽壩電站合同書》，2004年成立道縣新向陽壩水利開發(fā)有限公司。

（5）五洲電站。

瀟水流域規(guī)劃第五級電站，位于道縣萬家莊鄉(xiāng)五一村。電站裝機容量1.5萬kW，為引水式電站。2010年12月，電站第1臺機組試運行，2011年1月3臺機組全部投入運行。

（6）雙牌電站。

瀟水流域規(guī)劃第六級電站，瀟水開發(fā)第一期工程，位于雙牌縣瀧泊鎮(zhèn)周沖。控制流域面積10330km2，設(shè)計總庫容6.9億m3，灌溉農(nóng)田2.13萬hm2（32萬畝）。1958年11月動工，1963年工程全部完成。1979年，裝機容量擴充到13.5萬kW。2013年機組增容改造完成后裝機容量達15萬kW。

（7）五里牌電站。

瀟水第七級電站，位于雙牌縣五里牌鎮(zhèn)陶家渡。由湖南鴻鑫投資開發(fā)有限公司投資興建，2008年8月動工，2011年9月竣工運行。裝機容量4.5萬kW，2臺單機22.5 MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，年設(shè)計發(fā)電量1.79億kW·h，相應(yīng)庫容2 650萬m3。

（8）南津渡電站。

瀟水流域梯級開發(fā)的末端電站，是永州和全省第一座利用外資修建的水電站，3臺單機20 MW奧地利引進貫流式燈泡式機組。工程籌建于1984年，1989年動工，1991年11月第1臺機組投產(chǎn)發(fā)電，1992年3月、5月第2、3臺機組相繼并網(wǎng)發(fā)電。

1.2 運行特點

由于歷史建制沿革、投資管理主體及隸屬關(guān)系不同，瀟水流域梯級電站群運行呈現(xiàn)出一定特點。一是實現(xiàn)有限聯(lián)調(diào)。目前,瀟水流域電站群仍是以單一電站為對象的發(fā)電防洪調(diào)度模式，因五里牌電站由雙牌水電站代運行維護，南津渡電站、雙牌電站屬同一系統(tǒng)，該三級電站在合作運行和經(jīng)濟調(diào)度等方面具備了一定的基礎(chǔ)和條件，實現(xiàn)了有限聯(lián)調(diào)。二是防汛電力調(diào)度多頭。瀟水流域各水電站投資、管理主體不同，防汛調(diào)度、電力調(diào)度分屬多級，具有一定庫容和電力基礎(chǔ)調(diào)度能力的雙牌電站，防汛屬于省防辦調(diào)度，電力屬于中調(diào)，其他電站防汛調(diào)度權(quán)在市、縣，電力調(diào)度在地調(diào)。涔天河水庫擴建后，其防汛、電力調(diào)度權(quán)限是否有所調(diào)整，尚不可知。三是電站功能作用差異。一般流域電站具有防汛、灌溉、發(fā)電、航運等多方面功能，但因流域電站地域分布差異，電站功能定位不盡相同，如雙牌電站、正在擴建的涔天河水庫因具有一定的庫容調(diào)節(jié)功能，防汛、灌溉及下游調(diào)水等社會公益性職能和作用更為突出，南津渡電站、五里牌電站等徑流式電站，大都采取引水式發(fā)電，防汛、灌溉功能較小，偏重發(fā)電經(jīng)濟效益。

2 瀟水流域梯級電站群運行存在的主要問題

因瀟水流域電站群電站投資管理主體和運營模式的差異，以及市場取向帶來生產(chǎn)經(jīng)營觀念變革和利益上難均衡，給流域電站群安全運行、聯(lián)合調(diào)度帶來新的問題和挑戰(zhàn)。

2.1 缺乏流域統(tǒng)籌協(xié)調(diào)管理

協(xié)調(diào)機制是水庫群聯(lián)合運行成功與否的關(guān)鍵制約因素。瀟水流域電站群涉及較多運行管理單位和不同利益主體，各水庫和水電站的運行調(diào)度基本上是各自為政，梯級電站運行之間缺乏有效協(xié)調(diào)和協(xié)作，存在一些不利影響，比如汛前不經(jīng)濟棄水，或汛后下游缺水現(xiàn)象。如果要實現(xiàn)流域電站群經(jīng)濟聯(lián)調(diào)，需要協(xié)調(diào)單個水庫調(diào)度目標與流域調(diào)度目標的矛盾、電調(diào)與水調(diào)的矛盾、日常調(diào)度與應(yīng)急調(diào)度矛盾、生活用水與生態(tài)用水的矛盾、上中下游水庫之間的利益協(xié)調(diào)。需要尋求包括加強流域綜合管理在內(nèi)的各種管理措施，統(tǒng)籌好地區(qū)間經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展；需要尋求包括調(diào)整調(diào)度方式在內(nèi)的各種措施，以減輕或消除水電工程建設(shè)和運行的不利影響，維護河流健康和生態(tài)安全。

2.2 約束因素復(fù)雜強藕合性

流域梯級電站群聯(lián)合調(diào)度受氣象循環(huán)、水文過程、發(fā)電控制、電網(wǎng)運營、用水需求等多因素制約，不僅要考慮各水庫水位、庫容、出力等基本約束條件，還要考慮各水庫（電站）間的水力、電力聯(lián)系、水庫間的補償和協(xié)調(diào)能力等。特別是隨著流域水利樞紐綜合利用要求日益提高，水庫群聯(lián)合調(diào)度更要在注重經(jīng)濟和社會效益的同時，考慮生態(tài)環(huán)境效益，以利于河流生態(tài)健康和可持續(xù)發(fā)展，這使得聯(lián)合調(diào)度的約束和限制比單一水庫更為復(fù)雜。既要建立多水庫聯(lián)合調(diào)度模型，又要考慮影響因素的不確定性帶來的調(diào)度風險等，還必須衡量好發(fā)電效益與防洪風險之間的關(guān)系，尋求包括庫容補償調(diào)度方式在內(nèi)的各種措施，使得梯級水庫的聯(lián)合運行變得十分復(fù)雜和困難。因此，確保水電站和水庫的安全高效運行，處理好水調(diào)與電調(diào)之間的矛盾，尋求水文補償與電力補償相互配合的最佳途徑，提高電網(wǎng)供電能力和質(zhì)量，這對梯級水電站群調(diào)度提出新挑戰(zhàn)。

2.3 優(yōu)化調(diào)度目標多維度變化

一方面水電站已成為市場競爭主體，在運行管理方面不能只考慮水量因素、電量因素，還要從經(jīng)濟角度出發(fā)，重視電能的時效性。另一方面隨著流域水電站裝機規(guī)模增大，水電在電網(wǎng)中的作用愈顯突出，水電運行調(diào)度事關(guān)電網(wǎng)能否安全運行。這樣用電市場需求及來水條件多變，調(diào)度實時性增強，梯級水庫調(diào)度的最優(yōu)準則和目標函數(shù)必將發(fā)生變化，必須研究適合現(xiàn)行電價政策的發(fā)電調(diào)度最優(yōu)準則和目標函數(shù)，以及干支流和上下游水能和水資源的優(yōu)化配置問題，尋求包括梯級水電站群聯(lián)合調(diào)度在內(nèi)的各種優(yōu)化手段，以提高水能資源利用效率。為此，水庫調(diào)度人員需要不斷地調(diào)整運行方式或運行計劃，合理協(xié)調(diào)長、中、短期以及實時調(diào)度之間的關(guān)系等，使得水庫調(diào)度成為 “決策-實施-修正-再決策-再實施”的循環(huán)過程，因而調(diào)度決策支持系統(tǒng)變得十分重要。

3 瀟水流域聯(lián)合調(diào)度功能需求分析

瀟水流域水電站形成了上下游梯級水庫群格局，實施聯(lián)合調(diào)度對下游水電站運行和功效發(fā)揮有著直接影響，對優(yōu)化水資源配置、提高發(fā)電效益、保證生活生產(chǎn)生態(tài)用水等都有益處。

（1）聯(lián)合調(diào)度有利于提高流域防洪安全保障。

瀟水是湘江的主要支流，是湘江洪水的主要來源區(qū)，給中下游防洪帶來巨大的壓力。實施聯(lián)合調(diào)度，利用各梯級水庫調(diào)節(jié)性能的不同，相互配合調(diào)蓄洪水，進行削峰、錯峰，可有效提高流域整體防洪能力，有利于保障水庫自身及上游的防洪安全和減輕中下游的防洪壓力。

（2）聯(lián)合調(diào)度有利于保障流域水資源供給安全。

水庫群聯(lián)調(diào)是滿足應(yīng)急供水的減災(zāi)措施之一，充分利用梯級水庫之間的庫容補償，將更多的洪水留存下來，提高水資源供給能力，保障居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的基本安全。特別是涔天河水庫擴建后，瀟水流域防洪調(diào)控能力增強，通過聯(lián)合調(diào)度，將進一步提升干旱年份和枯水季節(jié)的用水保障作用，湘江流域尤其是長株潭用水保障能力有助增強。

（3）聯(lián)合調(diào)度有利于優(yōu)化水能資源配置。

瀟水流域水電資源相對豐富，水電站群較為集中，具有一定規(guī)模。若各水電站單獨運行，不從流域整體考慮，容易導(dǎo)致水能資源浪費。實施聯(lián)合調(diào)度，優(yōu)化水能資源配置，能有效增加水電產(chǎn)出。并通過對流域水電站群中各梯級單獨優(yōu)化調(diào)度和系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的成果比較，可以推動水文補償效益、庫容補償效益、電力價格形成比較效益等補償機制形成。在獲取經(jīng)濟效益的同時，減輕工程建設(shè)對河流生態(tài)的負面效應(yīng)，甚至補償和修復(fù)河流生態(tài)，有助于協(xié)調(diào)水電能源開發(fā)和河流生態(tài)保護之間關(guān)系。

（4）聯(lián)合調(diào)度有利于增強電網(wǎng)供電能力和質(zhì)量。

瀟水流域水電站群實施聯(lián)合調(diào)度后，各水電站在不增加水電站運行成本的前提下，可增強水調(diào)和電調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定的適應(yīng)能力。不僅可以發(fā)揮系統(tǒng)整體優(yōu)勢，更好地促進電調(diào)與水調(diào)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，減輕電網(wǎng)調(diào)度任務(wù)；而且還可根據(jù)電力市場需求，合理調(diào)配水電資源，尤其是少水年份或來水不均衡的情況下，聯(lián)合調(diào)度更能提高供電保障。

4 瀟水流域聯(lián)合調(diào)度目標設(shè)置、系統(tǒng)建設(shè)及風險防范

要有效實現(xiàn)流域水電站群聯(lián)合調(diào)度，不僅需要明確調(diào)度目標，而且需要確立聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)的管理體制、組織機構(gòu)和協(xié)調(diào)機制，對水電站運行調(diào)度實行協(xié)調(diào)和管理，實現(xiàn)新的利益協(xié)調(diào)均衡。

4.1 聯(lián)合調(diào)度目標設(shè)置

在現(xiàn)代化流域統(tǒng)一管理體制下，瀟水流域電站群運行調(diào)度應(yīng)當逐步由有限調(diào)度向更深層聯(lián)合調(diào)度拓展，充分發(fā)揮梯級水電站群擁有的調(diào)節(jié)作用和梯級補償效益，進一步提高水能資源利用效率，增強電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等安全運行能力，實現(xiàn)流域內(nèi)的水文補償、庫容補償和電力補償?shù)嚷?lián)合統(tǒng)一調(diào)度。統(tǒng)籌考慮興利與除害，在保障生活、生產(chǎn)和生態(tài)用水安全的同時，削弱對下游地區(qū)及湘江的洪水威脅，維持河流健康和保護生態(tài)環(huán)境，促進流域可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

結(jié)合瀟水流域水電開發(fā)進程和運行管理現(xiàn)狀，本著統(tǒng)籌規(guī)劃、因地制宜的原則，采取市場引導(dǎo)和行政協(xié)調(diào)相結(jié)合等方式，統(tǒng)籌發(fā)電、防洪、供水、航運和生態(tài)環(huán)境保護等多目標需求之間關(guān)系，確保聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)的科學合理、高效安全、依法有序運行。瀟水流域梯級電站群聯(lián)合調(diào)度主要有三種情況：一是流域梯級電站群全部納入聯(lián)合調(diào)度。關(guān)鍵是要建立各方認可的多開發(fā)主體的協(xié)作模式，就當前情況而言，聯(lián)合協(xié)調(diào)機制建立任務(wù)艱巨，實現(xiàn)全部梯級電站群聯(lián)合調(diào)度難度很大。二是流域關(guān)鍵水電站實現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度。瀟水流域具有一定調(diào)節(jié)庫容的關(guān)鍵電站主要有涔天河電站和雙牌水電站，但由于涔天河電站正在實施擴建工程，是仍由涔天河水庫管理局管理，抑或采取獨立運作模式，不能確定，因此其具體運行管理模式尚不明確，籌劃涔天河電站和雙牌電站聯(lián)合調(diào)度近階段具有不可操作性。在涔天河電站擴建完成并明確管理主體后，可嘗試聯(lián)合調(diào)度事宜。三是流域下游關(guān)聯(lián)電站實現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度。目前，因五里牌電站由雙牌水電站代運行維護，同時南津渡電站與雙牌電站屬同一系統(tǒng)內(nèi)的兩個平級電站，雙方在水情服務(wù)方面實現(xiàn)了一定程度的共享。該三級梯級電站在聯(lián)合調(diào)度方面具備了一定基礎(chǔ)和條件，從合作運行和調(diào)度來看，在防洪度汛和經(jīng)濟運行等方面發(fā)揮了一定效能。對該三家梯級電站深化實施聯(lián)合調(diào)度，具有現(xiàn)實意義。探索、實踐聯(lián)合調(diào)度模式和協(xié)調(diào)機制后，可逐步將涔天河電站及流域其他電站納入聯(lián)合調(diào)度范圍，甚至可向跨地區(qū)、跨流域方向發(fā)展，范圍延展至整個湘江流域。

4.2 聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)

為了確保瀟水流域電站群聯(lián)合調(diào)度目標實施，應(yīng)當分階段、分區(qū)域逐步完善聯(lián)合調(diào)度協(xié)作系統(tǒng)、運行系統(tǒng)及硬件、軟件系統(tǒng)建設(shè)與管理。

（1）協(xié)作系統(tǒng)建設(shè)管理。

需要研究制定多開發(fā)主體的協(xié)作模式、利益分配與補償機制；制定梯級水電站群聯(lián)合調(diào)度管理體制、管理辦法和協(xié)調(diào)機制，構(gòu)建梯級水電站群聯(lián)合調(diào)度協(xié)調(diào)機構(gòu)。并由此建立較為完善的梯級水電站群聯(lián)合調(diào)度管理體制、管理辦法和協(xié)調(diào)機制。

（2）運行系統(tǒng)建設(shè)管理。

建立聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)多目標優(yōu)化模型，確定各大型水電站在水調(diào)和電調(diào)系統(tǒng)中的功能定位，制定各梯級水庫的水文補償、庫容補償和電力補償?shù)日{(diào)度計劃、調(diào)度規(guī)程以及相應(yīng)調(diào)度作業(yè)圖，明確各梯級的調(diào)度計劃、發(fā)電任務(wù)、蓄泄水時序、庫容分配方案、電網(wǎng)調(diào)峰方案。制定特殊條件下的應(yīng)急調(diào)度預(yù)案，包括汛期防洪聯(lián)合調(diào)度預(yù)案、枯水期供水和航運等聯(lián)合調(diào)度預(yù)案；制定兼顧生態(tài)保護和恢復(fù)的水庫調(diào)度技術(shù)方案和聯(lián)合調(diào)度模式。

（3）硬件系統(tǒng)建設(shè)管理。

依據(jù)群落布局、水力聯(lián)系、投資開發(fā)主體等特點，加強聯(lián)合調(diào)度基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及測報、調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)通信、信息平臺等硬件建設(shè)，滿足聯(lián)合調(diào)度所需硬件保障條件。

4.3 聯(lián)合調(diào)度風險防范

聯(lián)合調(diào)度雖能使資源得到優(yōu)化利用，但還需要保證資源利用的公平合理和系統(tǒng)內(nèi)部良性競爭，尤其要兼顧上下游和區(qū)域間經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展，需要建立健全聯(lián)合調(diào)度機制、電力市場競價規(guī)則和水能資源交易機制，在公平協(xié)商基礎(chǔ)上，促進資源優(yōu)化利用，確保各方利益都能得到保護。

（1）政策運行風險及防范。

目前國內(nèi)在梯級水電站群聯(lián)合調(diào)度管理方面，缺乏適用的管理體制、協(xié)調(diào)機制和補償政策措施，缺乏針對性的、可操作性強的管理辦法、法律條文，這是水庫群聯(lián)合調(diào)度難以推進的一個重要障礙。因此，有必要出臺配套的法律法規(guī)和政策措施，明確聯(lián)合調(diào)度的管理主體及其責任、權(quán)利和義務(wù)，保障聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)運行與管理的依法、有序進行。

（2）協(xié)調(diào)機制風險及防范。

聯(lián)合調(diào)度管理成功的關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)。瀟水流域水電站群，涉及眾多地方政府和行業(yè)部門，還包括水電與電調(diào)的協(xié)調(diào)，各投資主體的協(xié)調(diào)，各梯級調(diào)度的協(xié)調(diào)等等，其調(diào)度管理將是一項極為復(fù)雜的系統(tǒng)工作，也是聯(lián)合調(diào)度不可回避的問題。如何平衡各方利益，調(diào)動各方面積極性顯得尤為重要，保證聯(lián)合調(diào)度方案順利實施，需要好的協(xié)調(diào)機制和協(xié)調(diào)平臺，這是聯(lián)合調(diào)度必須解決的難題。

1 許繼軍，陳進，陳廣才.長江上游大型水電站群聯(lián)合調(diào)度發(fā)展戰(zhàn)略研究[J].中國水利，2011，04.

2 李小芹，李延頻，趙夢蝶，等.梯級水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度評述[J].人民黃河，2008，30（4）.