厄爾尼諾發(fā)展年中四川電網(wǎng)來水特點(diǎn)分析

2016-03-17 02:50:23王忠全，杜成銳，張宏圖，王莉麗

四川水力發(fā)電 2016年1期

王忠全，　杜成銳，　張宏圖，　王莉麗

(1. 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司映秀灣水力發(fā)電總廠，四川都江堰　611830；2. 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司，四川成都　610041)

王忠全1，杜成銳2，張宏圖2，王莉麗2

(1. 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司映秀灣水力發(fā)電總廠，四川都江堰611830；2. 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司，四川成都610041)

摘要：厄爾尼諾是一種周期性的自然現(xiàn)象，是影響我國(guó)降水分布的重要事件，也是影響四川電網(wǎng)來水的重要事件。通過分析四川電網(wǎng)主要流域的水電分布情況及流域來水特點(diǎn)，確定了厄爾尼諾發(fā)展年中的四川電網(wǎng)來水計(jì)算模型，分析了厄爾尼諾發(fā)展年中四川電網(wǎng)來水特點(diǎn)。在厄爾尼諾發(fā)展年中，四川電網(wǎng)來水無明顯的規(guī)律性，但高原上流域偏枯的概率更大且累計(jì)厄爾尼諾發(fā)展年中的四川電網(wǎng)來水整體偏枯。

關(guān)鍵詞：厄爾尼諾；四川電網(wǎng)；來水；移動(dòng)加權(quán)

1厄爾尼諾事件

厄爾尼諾分為厄爾尼諾現(xiàn)象和厄爾尼諾事件。厄爾尼諾現(xiàn)象是指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常地持續(xù)變暖，使整個(gè)世界氣候模式發(fā)生變化，造成一些地區(qū)干旱，而另一些地區(qū)又降雨量過多。當(dāng)該海區(qū)海水表面溫度持續(xù)3個(gè)月以上比常年同期偏高0.5 ℃時(shí)，稱為進(jìn)入厄爾尼諾狀態(tài)。若持續(xù)6個(gè)月以上，則認(rèn)定發(fā)生了厄爾尼諾事件。

厄爾尼諾出現(xiàn)時(shí)，原本由太平洋東岸吹向西岸的東南信風(fēng)會(huì)減弱甚至消失而被赤道西風(fēng)所取代。由于大量的表層暖海水不像正常情況下由東向西流動(dòng)并在西岸堆積，而是由于重力作用由西向東移動(dòng)(太平洋平均海平面西部要比東部高，主要是由于信風(fēng)引起的)，從而使得西岸表層暖海水層變薄，甚至出現(xiàn)冷水層。而太平洋副熱帶高壓是一個(gè)暖高壓，熱量來源主要是海水，因此，表層暖海水的減弱會(huì)影響副高的強(qiáng)度，使得其要比正常年份偏弱。當(dāng)副高偏弱時(shí)，位于副高西北邊緣的夏季風(fēng)氣流也會(huì)偏弱，從而使得夏季風(fēng)在盛夏時(shí)分依舊與南下的冷空氣(冬季風(fēng))交匯于江淮一線，造成淮河流域和長(zhǎng)江中下游地區(qū)暴雨成災(zāi)；而江南和華南地區(qū)由于長(zhǎng)時(shí)間受到副高影響，出現(xiàn)大面積伏旱。東北地區(qū)，由于冷空氣勢(shì)力比正常年份強(qiáng)而使得其不斷南下影響東北，造成東北地區(qū)夏季氣溫要比正常年份低，出現(xiàn)夏季低溫冷害，而河套地區(qū)位于季風(fēng)區(qū)邊緣，夏季風(fēng)勢(shì)力弱時(shí)，這些地區(qū)便會(huì)受單一的冬季風(fēng)控制，氣候干旱而少雨。

厄爾尼諾發(fā)展年對(duì)我國(guó)各地區(qū)降水分布影響情況見表1。

表1　厄爾尼諾年我國(guó)降水分布情況表

一般情況下，厄爾尼諾事件發(fā)生次年長(zhǎng)江流域多雨，厄爾尼諾事件發(fā)展年雨帶處于長(zhǎng)江以南。

對(duì)于以水電為主的四川電網(wǎng)來說，雨帶分布是影響其來水及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素，因此，分析四川電網(wǎng)在厄爾尼諾發(fā)展年中的來水特點(diǎn)是十分必要的。筆者在分析四川電網(wǎng)主要流域的水電分布情況及流域來水特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了厄爾尼諾發(fā)展年的四川電網(wǎng)來水計(jì)算模型，為分析厄爾尼諾發(fā)展年中四川電網(wǎng)來水特點(diǎn)提供了理論依據(jù)。

2厄爾尼諾發(fā)展年中四川電網(wǎng)來水計(jì)算模型的建立

四川省水力資源豐富，技術(shù)可開發(fā)量達(dá)1.5億kW，占全國(guó)的1/4以上。全省大小河流1 300余條，水電資源在1萬kW以上的就有850條，現(xiàn)已投產(chǎn)的水電站主要分布在大渡河、雅礱江、岷江、嘉陵江等流域。但水電站多集中在高原山區(qū)，地質(zhì)地理環(huán)境條件十分復(fù)雜，參與水電開發(fā)的有國(guó)有、民營(yíng)等大小不一的數(shù)百家發(fā)電企業(yè)，導(dǎo)致各流域電站分布極其不均，使得四川全網(wǎng)來水計(jì)算更為困難。

筆者結(jié)合四川電網(wǎng)各流域的特性，在計(jì)算與實(shí)時(shí)跟蹤各流域已投水電裝機(jī)容量總量的基礎(chǔ)上，通過移動(dòng)加權(quán)平均法確定了四川電網(wǎng)來水計(jì)算模型。

(1)權(quán)重系數(shù)的確定。

各流域開發(fā)程度不同，其發(fā)電能力差異較大，導(dǎo)致各流域來水對(duì)四川全網(wǎng)來水的影響程度亦有所不同。確定各流域?qū)θW(wǎng)的影響程度已成為四川電網(wǎng)來水預(yù)測(cè)、發(fā)電能力預(yù)測(cè)、電力電量平衡、確保電網(wǎng)安全運(yùn)行、充分利用水能資源的首要工作。在影響電網(wǎng)發(fā)電能力的因素中，裝機(jī)容量是可以量化確定的。筆者通過動(dòng)態(tài)跟蹤各流域的實(shí)時(shí)已裝機(jī)情況，計(jì)算出各流域的權(quán)重系數(shù)。計(jì)算方法如下：

Ni=Ni已投+Ni新投

i=1……n

式中Ni為i流域計(jì)算時(shí)段中的已投裝機(jī)容量；fi為i流域?qū)θW(wǎng)的權(quán)重系數(shù)。

(2)全網(wǎng)來水計(jì)算。

在已知各流域來水的前提下，考慮電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行情況，為提高全網(wǎng)來水計(jì)算精度，可以選擇不同周期、不同步長(zhǎng)進(jìn)行權(quán)重系數(shù)的計(jì)算。全網(wǎng)來水計(jì)算公式為:

筆者選擇N=12為周期，按月進(jìn)行全網(wǎng)平均來水情況的計(jì)算，分析了歷史上7次著名厄爾尼諾發(fā)展年與四川電網(wǎng)的相關(guān)關(guān)系。

3厄爾尼諾事件與四川電網(wǎng)來水的相關(guān)性分析

近65a著名的厄爾尼諾年有：1952～1953年、1957～1958年、1965～1966年、1972～1973年、1982～1983年、1997～1998年、2006～2007年。有關(guān)統(tǒng)計(jì)分析表明，約80%的厄爾尼諾開始年春夏季到秋冬季全國(guó)總降水量增加；而100%的厄爾尼諾次年春夏季全國(guó)總降水量增加。筆者以厄爾尼諾發(fā)展年為研究對(duì)象，重點(diǎn)分析了歷史上7次厄爾尼諾發(fā)展年(1953年、1958年、1966年、1973年、1983年、1998年、2007年)與四川電網(wǎng)來水的相關(guān)關(guān)系。

(1)數(shù)據(jù)選取。

筆者選取各流域相應(yīng)年份的月平均流量及多年月平均流量為統(tǒng)計(jì)分析對(duì)象(表2)。

表2　各流域厄爾尼諾發(fā)展年月度來水分析表　/m3·s-1

(2)數(shù)據(jù)分析。

對(duì)各流域逐月進(jìn)行來水分析(圖1)，分析結(jié)果表明：在厄爾尼諾發(fā)展年中各流域月度來水趨勢(shì)基本一致，典型厄爾尼諾發(fā)展年年平均入庫(kù)流量比多年平均流量偏少2%，豐水期6～10月偏少3%。其中，7次中有4次來水偏枯，3次來水偏豐。偏豐年分別是1953年、1966年和1998年。特別是1998年，豐水期來水偏豐近4成，7、8月平均來水均接近歷史最大值。2007年偏枯較突出，全年來水比多年平均偏枯2成。

筆者對(duì)各流域及全網(wǎng)來水情況進(jìn)行了年度距平分析(圖2)，分析結(jié)果表明：在厄爾尼諾發(fā)展年中四川各流域來水及全網(wǎng)來水無明顯規(guī)律性，既有偏豐年份，也有偏枯年份，但川西高原各主要流域來水偏枯的概率更大，特別是高原中部、南部的雅礱江流域和大渡河流域來水偏枯，高原北部的岷江流域平均來水和多年同期基本持平，只有干流處于盆地的嘉陵江流域來水略偏豐。