多能互補在大渡河水電基地的實踐與探索

陳 剛, 曹 雪 娟, 王 鈺 睫

(國電大渡河流域水電開發有限公司，四川 成都 610041)

1 概 述

隨著我國能源行業的不斷發展，能源的利用方式和存在形式日新月異，火電、水電、風電、太陽能、生物質能等構成了我國多種能源發電形式。隨著能源形式的多樣化，多能互補已成為我國重要的能源政策，其目的是按照不同資源條件和用能對象，采取多種能源互相補充以緩解能源供需矛盾，提高能源系統的效率，合理保護自然資源，促進生態環境良性循環。

2016年6月，國家發展改革委和國家能源局聯合發布了《關于推進多能互補集成優化示范工程建設的實施意見》，以加快推進多能互補集成優化示范工程建設，為我國多能互補政策的推行進行試點和積累經驗。2016年12月，國家能源發展“十三五”規劃指出：要利用大型綜合能源基地的風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，推進風光水火儲多能互補工程建設運行。在此基礎上，國家《可再生能源“十三五”規劃》提出開展水風光互補基地示范，即利用水風光發電出力的互補特性，在不增加棄水的前提下，在西南和西北等水能資源豐富的地區，借助水電站外送通道和其具有的靈活調節能力，建設配套的風電和光伏發電項目，協同推進水風光互補示范項目建設。

因此，未來不同類型的能源將在多能互補機制中不斷融合，利用大型綜合能源基地的風能、太陽能、水能、煤炭、天然氣等資源組合優勢，推進風光水火儲多能互補系統建設運行，已發展成現階段我國多能互補集成優化的主要模式和發展趨勢。

2 大渡河水電基地在多能互補中所處的地位與困境[1]

2.1 大渡河水電基地在多能互補中的作用

大渡河干流規劃了3庫、28個梯級電站，總裝機容量約2 700萬kW，多年平均發電量約1 158億kW·h。大渡河干流規劃的3個水庫分別是下爾呷(具有多年調節能力)、雙江口(具有年調節能力)、瀑布溝(具有不完全年調節能力)，其他25個梯級電站分別具有季調節、周調節、日調節能力。通過流域統一調度和科學的水情預報，大渡河流域梯級水電基地將具有年調節以上的調節能力，其顯著的水庫調節能力將可以完全取代常規水電和抽水蓄能電站的作用，可以與其流域內的火電、風電、光電，甚至小水電聯合運行，達到互補和儲能的作用，并且其互補方式非常靈活且可適應多種類型的電源，因此，大型流域梯級水電基地在多能互補體系中將會發揮十分巨大、無可替代的積極作用。

同時，大渡河流域水電基地的開發建設投資總量相對較大，運行成本相對較低，移民人數相對較多，對地方經濟社會的發展將會起到至關重要的作用。大渡河水電基地規模較大，電力供應較為充足且均為可再生能源，可結合流域資源稟賦發展冶金、儲能等行業，將一定量的電能資源轉換為其他合理形式。因此，大渡河水電基地在多能互補體系中還可以發揮其精準扶貧、共建共享的作用，具有促進流域內綜合產業發展的推動作用。

2.2 大渡河水電基地開發存在的問題

(1)環境保護要求越來越高。黨的十八大報告指出，要建設中國特色社會主義，其總布局是經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設、生態文明建設五位一體，其中生態文明建設是基礎。要加大自然生態系統和環境保護力度，加強生態文明制度建設，努力實現綠色發展，努力建設美麗中國。

(2)移民安置難度越來越大。在目前國家日益重視民生的情況下，水電工程的征地移民也被給予越來越多的關注，水庫移民問題已成為水電開發中的關鍵問題之一。現在我國水力資源的開發越來越多地進入到四川、云南、西藏等西南諸省(自治區)的重要河流上游地區，如金沙江、雅礱江、大渡河、瀾滄江、怒江等區域，這些區域既是水能資源富集區，又是少數民族集居區，特別是逐漸進入藏民族集中居住區，而藏族移民庫區和安置區存在不同于其他地區的特點。因此，移民搬遷安置難度越來越大。

(3)工程造價指標越來越高。一般來說，水電工程都是先開發指標優、條件好的項目，而后期開發的項目造價指標會越來越高。以大渡河干流為例，已投產的電站單位kW動態投資在1萬元/kW以下,而在建的電站單位kW動態投資已達到1.2萬元/kW左右；處于前期階段的電站則已超過1.5萬元/kW，個別更是突破了2萬元/kW。

(4)電量消納競爭越演越烈。近兩年是四川水電集中投產的年份。2013年，四川省境內的大小水電投產超過1 400萬kW，2014年投產1 200萬kW，2015年投產1 000萬kW，三年 約 投 產>4 000萬kW。相比之下，四川電網的外送通道并沒有增加。在這種情況下，四川豐水期水電外送的形勢嚴峻。與此同時，經濟增長速度卻比裝機增速緩慢，進而使得四川省內水電電量消納也呈現逐年遞減趨勢，造成棄水嚴重。

2.3 大渡河水電基地在多能互補中的位、道、勢

與其他能源形式相比，水能是有限、稀缺、綠色和不可復制的，水能具有連續性、穩定性和可再生性的特點，還具有一定的可存儲性，這也是其有別于其他能源形式的顯著特點，這就是大渡河水電的“位”，也是我們能源行業需要堅持和堅守的綠色、清潔之“初心”。

大渡河水電作為具有發電、防洪、航運以及灌溉等綜合效益的一項系統工程，在規劃、設計、建設和運營階段，不僅要考慮水電本身的經濟效益，還必須考慮如何與社會、環境的互補和共享，以發揮其更好、更大的綜合效益。綜合效益充分體現了其水電在能源互補中“共享協調”的“道”。

當前，我們正處在一個快速發展的時代，一個技術井噴的時代，一個日新月異、充滿變革的時代，一味只追求發展速度的發展方式遇到了瓶頸，靠拼資源拼規模的時代已經結束；水電企業在能源競爭中正面臨著激烈的市場競爭，能源互聯網概念的提出，更是將能源行業納入全方位、多領域的全新生態中。原有工業化生產、規模化效益的線性思維已經不能指導企業的健康、高效、可持續發展。工業化和信息化的融合(也稱兩化融合)促進了各類工業系統從自動化向智能化的發展。大渡河水電已經乘上了借助“互聯網+”和“雙創”的“智慧”發展之路，這是水電在多能互補中的“勢”。

3 多能互補在大渡河水電基地的實踐

國電大渡河公司成立于2000年11月，公司股東分別為中國國電(21%)、國電電力(69%)、川投能源(10%)。公司主要負責大渡河干流17個梯級電站(約1 800萬kW)及西藏帕隆藏布流域(約1 200萬kW)水電資源的開發。截止2016年底，投產裝機容量為1 000萬kW，資產總額近千億元。公司成立以來，一直致力于清潔能源開發和多能互補工作。

3.1 大渡河流域自身互補方面

按照2016年國家能源局280號文，公司提出了在大渡河開展流域水電綜合管理試點工作，并在2017年10月由國家能源局正式組織召開了大渡河流域水電綜合管理試點工作啟動會，將試點工作列入了四川省政府《關于進一步加強和規范水電建設管理的意見》。目前，我們正圍繞組織創新、機制創新、政策創新和管理創新的主要任務，重點推進流域水電信息共享機制、統籌調度機制、電價形成機制、安全應急管理和綜合管理機構等五個方面的研究工作，并計劃按照先易后難、成熟一個推進一個的基本原則開展實施。

3.2 新能源方面

一直以來，大渡河公司均以水電開發為主。在“十一五”、“十二五”期間，為了貫徹落實國電集團關于“大力發展新能源引領企業轉型”的戰略部署，公司積極開展了四川省新能源項目的資源收集和前期工作，并成為省內較早開展水、風、光互補研究的企業之一。

四川省可開發的風資源較少且所處地區交通不便，開發成本相對于其他省份較高。我們根據四川省風資源分布情況，認為涼山州地區資源相對集中，較為適合開發風電項目。而四川省境內的太陽能資源則以“三州”地區及攀西地區相對較好，多為二類，局部可達一類。根據上述資源分布情況，公司著眼于大渡河流域的新能源資源，并在丹巴、石棉、漢源、馬邊等沿大渡河的縣域開展了風能資源研究，推動核準了兩個風電和太陽能項目。在金川、德昌等縣域開展了光伏和光熱項目的研究工作，并在金川水電站營地建成了103.2 kWp屋頂太陽能示范項目，成為大渡河上游的第一個光伏項目。

3.3 其他能源替代方面

近年來，隨著國家及地方對大氣污染防控要求的提高及相關政策扶持，城市燃煤小鍋爐淘汰速度明顯加快，各地鍋爐“煤改氣”、“煤改電”工程正加快推進。為了把握機遇，2016年以來，公司開展了四川省鍋爐“煤改電”相關調查并進行了較為深入的研究。

與此同時，我們還積極開展冰儲能供電項目等研究，以消納公司的富余電量，預計未來可消納四川年用電量在10～40億kW·h。此外，公司也曾開展四川省金堂李家山抽水蓄能項目(約20萬kW)的前期工作。2014年以后，按照集團公司區域化、專業化發展思路，公司已清理、處置完所有的新能源項目和抽水蓄能項目。

3.4 智慧能源探索方面

目前，我國經濟發展已進入新常態，市場瞬息萬變、競爭不斷加劇，過去水電開發那種拼資源、比規模的時代已經結束，傳統水電發展方式遇到了瓶頸。我們在業界首次提出運用“云大物移智”先進技術的智慧企業系統理論體系[2]，就是主動適應經濟發展新常態和電力體制改革新要求，以改革創新破解公司發展中出現的矛盾和問題，培育敏銳的洞察力和感知力，探索智慧能源管理新模式，形成了系列優秀成果[3，4]。

4 常規水電參與多能互補的幾點思考

從目前我國多能互補情況看，水電的多能互補多集中在抽水蓄能-風電互補，抽水蓄能-光電互補的模式，但從經濟角度看，這三種能源目前都屬于價高量不穩的能源形式。盡管雅礱江公司等在探索流域水風光互補的開發模式，但風光資源問題及價格問題仍然是其不可忽視的問題。因此，為了充分發揮常規水電在多能互補中的更大作用，我們建議：水電多能互補應跳出物質層面的互補概念，實現多能多維度互補。

4.1 時間維度上

一方面，水電由于河流自然來水和水電站調節性能的差異，所發出的電量中優質、低質和劣質電量的比重不同。為充分利用水電特點，做好梯級電站的綜合利用，堅決貫徹好國家發改委280號文件，積極推動水電流域綜合管理，發揮調節性能好的常規水電在流域水資源優化調度、水情雨情共享機制方面的作用，通過優化調度實現干流大型水電與支流中小水電的時間互補，讓水庫的調節性能發揮到極致，實現時間維度的多能互補；另一方面，資源的可再生性是水電與火電的最大區別，但是水力(還包括新能源)發電存在著季節性和不確定性；相反，火電的電能質量較好，因此整個電力系統的電力電量平衡和供電保證要靠火電來配合與協調，火電承擔著電網中最重要的發電任務和輔助服務任務；而水電與火電的不同響應時間又決定了水電在電力系統中負責主力調峰。此外，資源類產品一般也有5～10 a經濟周期(煤價受經濟形勢和市場供需影響)，水電工程建設周期剛好也要5～10 a。水電、火電所具有的上述特點使得火電、水電在電網中扮演著不同的角色，享受著不同的上網電價，在目前煤價節節攀升，火電面臨虧損、水電棄水嚴重的情況下，水火互補既十分必要，又十分迫切，兩種電力在時間維度上互補是完全可行的。

4.2 空間維度上

據了解，目前我國的多能互補多在小范圍、小系統和小區域，往往一個企業內部的互補才能實現。我國水電等清潔能源多集中在西部地區，而火電和電力需求多集中在中、東部地區。盡管國家有西電東送、西氣東送等戰略部署，但由于區域保護等諸多方面原因，導致西部的清潔能源與東部的化石能源互補只能在小范圍實現，進而導致化石能源消耗得不到有效控制，清潔能源卻白白浪費。多能互補是個多目標系統，多目標決策沒有最優解，只有滿意解，在“霾頭苦干”的今天，我們倡議把清潔環保目標放在首位。因此，筆者建議：將西部的清潔能源與東部的化石能源互補上升為國家戰略，打破省際壁壘，實現多能省際空間互補。

4.3 供需維度上

目前我們討論的多能互補或者是各種能源供給形式的互補，或者是需求端的熱電等互補(混合燃料、混合熱)，造成的現狀是供給側和需求側分離，從而導致需求供給不足、供給需求不足這種低水平的產能過剩(中國人均用電量并不高)，這很值得深思。多能互補作為一個復雜的系統工程，在互聯網時代不光要體現能源的物質屬性，更應該體現能源的社會屬性(人的需求)。互聯網時代商業進化具有以下5大特征：去中心化、即時響應、無邊界、社群經濟、共享經濟。因此筆者建議：在多能互補中應該加入信息的因素，讓多能互補由平面走向立體、多維，甚至走向平行宇宙空間，從而實現能源供需商業模式向下述軌跡運行(圖1)。

圖1 能源供需商業模式軌跡圖

4.4 生態人文維度上

國家“十三五”五大發展理念的最終目標是要實現“共享”，即發展為了人民、發展依靠人民、發展成果由人民共享，使人民在共建共享發展中有更多的獲得感。要達到這種共享發展，必須做到人與自然、人與社會、社會與自然的和諧共享。目前，“精準扶貧”已上升為國家戰略。水電的防洪、灌溉等社會效益已經深刻體現了水電與社會的共享，而水電建設帶動地方GDP的增長、地方發展環境的改善以及給地方創造的財稅收入更是有目共睹的事實。2016年，國家出臺《貧困地區水電礦產資源開發資產收益扶貧改革試點方案》，明確提出“讓貧困人口共享資源開發收益”。試點方案是新形勢下水電資源與地區發展共享的有益嘗試，將有利于實現水電、當地人民和區域經濟的共同發展。常規大型水電工程均集中在老少邊窮地區，當地百姓普遍燒柴燒煤，水電的開發可以實現水電-柴，水電-煤互換，也可以通過產業開發扶貧，從而在廣義上擴展了多“能”互換。但是，目前待開發的水電工程都集中體現為“三高”(高海拔、高投資、高難度)，企業投資舉步維艱。筆者建議：國家層面應出臺藏區水電開發支持政策，以推動水電在藏區多“能”互換。

5 結 語

在國家能源供需矛盾日益突出、電力行業形勢嚴峻的大背景下，大渡河水電基地為了有效應對當前水電開發面臨的困局，在國家能源政策調整的戰略布局下開展了一系列探索和實踐，以共享發展為核心提出了大渡河流域綜合管理試點工作，在企業內部積極開展水、風、光新能源互補研究與實踐，與成都市達成了綜合能源發展的戰略框架協定，此外，在水火互補、打破省級壁壘建設大區域多能互補戰略布局方面均開展了系統的思考和研究。特別是在業界內首次提出了運用“云大物移智”先進技術建設“自動預判、自主決策、自我演進”的智慧企業，為有效緩解能源供需矛盾、實現國家能源互聯網建設、推進能源行業可持續健康發展提出了一種具有較好應用價值的創新性思路。

參考文獻：

[1] 涂揚舉, 鄭小華, 何仲輝，等. 智慧企業框架與實踐[M]. 北京:經濟日報出版社, 2016.

[2] 涂揚舉. 智慧企業建設引領水電企業創新發展[J].企業文明,2017，32(1):9-11.

[3] 涂揚舉. 水電企業如何建設智慧企業[J].能源,2016，9(8):96-97.