廣西水電的建設與發展綜述

胡華麗，楊鴻鋒，陳炳森，季銳，劉奇波

（1.廣西水利電力職業技術學院，廣西 南寧 530023；2.南寧精能發電設備有限公司，廣西 南寧 530033）

0 引言

廣西地處西南沿邊及少數民族地區，整體地勢自西北向東南下降，山多地少，資源匱乏，經濟發展相對落后，但廣西屬于亞熱帶地區，水力資源十分豐富，據統計，廣西集雨面積在50 km2以上的河流937條，其中紅水河流量大，落差集中，被譽為水力資源“富礦”[1]，也被稱為廣西的“母親河”，列全國十大水電基地之一，可開發裝機容量居全國第六位。

為了進一步了解、掌握和合理開發水力資源，我國先后在1950年、1955年、1980年、2001年開展了4次全國水力資源普查，在第4次普查時，明確河流是單河流理論蘊藏量10 MW及以上河流，水電站是理論蘊藏量10 MW及以上河流上單站裝機容量0.5 MW及以上的水電站[2]。據第4次水力資源普查，廣西技術可開發821+5/2（界河水力資源按1/2計）座水電站，裝機總容量達18913.8 MW，另外，理論蘊藏量小于10 MW河流上單站裝機容量在0.5 MW以上技術可開發量共376座水電站，裝機總容量678.9 MW；廣西經濟可開發759+5/2座水電站，裝機總容量達18575.0 MW，另外，理論蘊藏量小于10 MW河流上單站裝機容量在0.5 MW以上經濟可開發量共322座，裝機總容量583.9 MW[3]，具體見表1。

表1 廣西河流及其水力資源分布情況

廣西水電在廣西經濟社會發展中扮演著十分重要的角色。在新時代背景下，廣西水電如何繼續為廣西經濟社會發展保駕護航，是值得思考的問題。在簡述廣西水電建設與發展概況的基礎上，重點介紹了廣西水電發展史上具有重要標志水電站，以及紅水河十大梯級水電站的開發建設情況，展望廣西水電的未來發展方向。

1 廣西水電建設與發展簡況

解放前，廣西的水電事業幾乎一片空白，據有關記載當時僅有兩座小型水電站，一是位于廣西賀州市八步區黃田鎮下排村白巖屯，始建于1943年的光明水電站，總裝機容量108 kW，由時任賀縣光明化工廠經理余和湘等自行勘測設計，利用廣西賀州姑婆山水系資源建成的設計水頭為230 m的引水式水電站，用于滿足該廠生產氯酸鉀化工產品的需要；二是廣西玉林市容縣松山鄉慈堂村水電站，總裝機容量7.5 kW。解放前，廣西總裝機容量115.5 kW（不包括總裝機容量80kW的桂林市陽江水電站，該站在第一臺機組發電后不久即被洪水沖毀）。解放初期，黨和政府十分重視發展農村水電，但由于經濟條件和技術力量的限制，至1958年底，全區水電裝機容量僅為573 kW。

截止2020年底，全國發電總裝機容量2200.58 GW，其中水電370.16 GW，水電占比為16.82%；廣西發電總裝機容量51.60 GW，其中水電17.56 GW，占比為34.03%[4]。廣西水電裝機容量相比1978年增長了32.5倍，增速遠高于全國平均值，此外，核電、風電、光伏發電裝機容量也在快速上升，廣西電網的能源結構得到了進一步優化，供電穩定性和可靠性也不斷提升。

廣西壯族自治區發展和改革委員會公布的統計數據，2020年廣西年發電總量1934.44億kW·h，其中水電614.59億kW·h，火電1028.37億kW·h，核電168.37億kW·h，風電106.18億kW·h，光伏發電16.9億kW·h[5]，構成比例見圖1。

圖1 2020年廣西年發電總量的構成

2 廣西水電建設與發展的重要標志

上世紀五十年代末，橫縣西津水電站的建設成為廣西大型水力資源開始綜合開發與利用的重要標志；六十年代桂林市青獅潭、百色市澄碧河、防城港市那板等大型水庫配套水電站的建設成為當時各地的電源中心；七十年代大化水電站的建設，打響了紅水河梯級水電站開發的主號角；八十年代巖灘水電站的建設，成為廣西第一座裝機容量超百萬kW的水電站；進入21世紀，龍灘水電站的建設，一舉成為當時裝機容量僅次于三峽水電站的廣西大型水電站，此外，右江、柳江、郁江、桂江的水力資源也紛紛開發，建設了一個又一個重大水利樞紐，在防洪、發電、航運、灌溉、旅游等方面發揮了重要作用，對廣西的經濟建設與發展做出了突出貢獻。

隨著2020年廣西大藤峽水電站的投產發電，紅水河梯級水電站開發基本完成，廣西水力資源的開發利用也接近尾聲。除紅水河十個梯級水電站外，廣西已建成并具有重要意義的水電站或水利樞紐有：

2.1 橫縣西津水電站

1958年10 月開工建設，1964年6月首臺機組發電，1979年4臺機組全部投產，是廣西第一座大型水電站，也是當時全國最大的低水頭河床式水電站，所安裝機組是當時國內單機容量最大的軸流轉槳式機組，其中1#、2#機組為蘇聯援建機組，單機容量為57.2 MW，3#、4#機組為國產機組，單機容量60 MW，電站總裝機234.4 MW。電站自2003年開始對機組進行增效擴容改造，更換了新的水輪發電機組，改造后的額定水頭為15.5m，單機容量為65 MW，總裝機容量為260MW。

2.2 全州縣天湖水電站

天湖水電站地處廣西與湖南交界的全州縣境內，水庫由1座中型水庫（天湖）、4座小一型水庫（海洋坪、三路江、真寶頂、雞公凸三級）、5座小二型（前池、二王山、放牛坪、雞公凸四級、茶坪）水庫組成，總庫容2506.78萬m3。電站額定水頭1074 m，設計總裝機容量90 MW，一期工程1989年開工建設，1992年10月投產2臺單機容量15MW的水斗式機組；二期工程2015年開工建設，2018年5月投產擴建的2×15MW機組，現總裝機容量60 MW。天湖水電站曾是亞洲第一高水頭水電站（世界第一高水頭水電站是瑞士Bieudron水電站，額定水頭1869 m，總裝機3×420 MW），2011年被總裝機2×26 MW、額定水頭1175 m的四川蘇巴姑水電站超越而成為亞洲第二高水頭水電站。

天湖水電站是亞洲首座超千米水頭水電站，由于其超高的工作水頭，設計水壓力值（PD值）超出了當時中國設計規范的范疇，設計、制造、安裝難度大，開啟了中國超高水頭水電站設計的先例。

2.3 百色水利樞紐工程

百色水利樞紐工程是珠江流域綜合利用規劃中綜合治理和開發郁江的一座大型骨干水利工程，位于郁江上游百色市右江河段上，以一座以防洪為主，兼顧發電、灌溉、航運、供水及調水壓咸等綜合利用的大型水利樞紐工程，共安裝4臺單機容量135 MW，額定水頭88 m的混流式水輪發電機組，2001年開工建設，2006年10月竣工投產。

百色水利樞紐工程的建成投運，將南寧市及以上右江河段的防洪標準由20年一遇提升至50年一遇，南寧市以下郁江沿岸防洪標準也由10年一遇提升至20年一遇，至百色的通航能力迅速提升，電站也成為廣西電網的調峰電站，在枯水期可使下游梯級水電站增加年發電量3.67億kW·h，同時發揮重要的調水壓咸作用，確保港珠澳地區的用水安全。

2.4 梧州長洲水利樞紐工程

長洲水利樞紐工程是珠江流域西江干流上的一座大型水利工程，2003年開工建設，2004年完成截流，2007年發電投產，發電廠房分為內江和外江廠房，共安裝15臺單機容量42 MW，設計水頭9.5 m的燈泡貫流式機組，總裝機容量630 MW，是目前世界上裝機臺數最多、總裝機容量最大的燈泡貫流式機組電站。

長洲水利樞紐工程具有大壩長、機組單機容量大、臺數多、船閘規模巨大的特點，是當時世界最長的閘壩，將梧州市防洪標準由50年一遇提升到100年一遇，有效削減西江洪峰，減小洪澇災害，同時，全面提升了西江的航運能力和水平，樞紐現已建成四線船閘，年設計單向通過能力9600萬噸，是目前世界上通過能力最大的單級船閘，是建設西江億噸“黃金水道”的關鍵節點和打造珠江—西江經濟帶的標志性工程。

3 紅水河十大梯級水電站的開發與建設

紅水河源自南盤江與北盤江匯合之處，一直到象州縣石龍鎮與柳江匯合的三江口，之后改稱為黔江，直至桂平與郁江匯合后稱為潯江。紅水河至廣西桂平的大藤峽，全長937 km，設有天生橋一級、天生橋二級、平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘、橋鞏、大藤峽共10座梯級水電站，總裝機容量14449 MW（大藤峽是為了便于梯級水電站規劃與建設而列入紅水河開發范疇之內的）。紅水河梯級水電站分布見圖2[1]，其技術可開發裝機總容量達到14449 MW，已超過第4次水力資源普查統計的可開發裝機容量。各電站概況見表2。

表2 廣西紅水河梯級水電站概況

圖2 廣西紅水河梯級水電站分布

3.1 天生橋二級水電站

天生橋二級水電站大壩距一級站僅有7 km，采用的是混凝土（碾壓混凝土）重力壩，從壩址到廠房河段長14.5 km，落差181 m，是紅水河天然落差最大的河段，因此該站以發電為單一開發目標，采用低壩引水式發電，在大壩右岸山體內挖掘了3條各相距40 m、內徑9.8 m、平均長度9.776 km的引水隧洞，將水引至廠房后供6臺機組發電。

天生橋二級水電站最復雜的工程為引水隧洞的施工，其不僅具有長度長、洞徑大、洞深的特點，建設規模在當時列國內首位，而且穿越喀斯特巖溶涌水、暗河和巖爆等復雜地質區，在施工過程中遇到的溶洞規模和數量都是世界少見的，其中Ⅰ、Ⅱ號隧洞自1985年6月開始歷時6年建成，Ⅲ號隧洞在經過K2+050.0～K2+105.0樁號間為一大跨度、深軟基充填半充填型大溶洞，采用了橋面寬9.0 m、凈跨度62.0 m的拱橋跨越溶洞，在橋上采用明鋼管的技術方案來解決問題。

天生橋二級水電站屬于南方電網調峰調頻電廠，是廣西境內南方電網直接調度的唯一一座水電站，在南方電網中具有十分重要的地位。

3.2 龍灘水電站

龍灘水電站是紅水河梯級開發的骨干工程、巨型電站和大型水庫，其裝機容量占紅水河可開發容量的35%～40%。電站規劃安裝9臺單機容量700 MW、轉輪最大外徑8.052 m的混流式機組，總裝機容量6300 MW，年均發電量187億kW·h，相應水庫正常蓄水位400 m，總庫容273億m3，防洪庫容70億m3。電站分兩期建設，一期建設安裝7臺機組，總裝機容量4900 MW，水庫正常蓄水位378 m。

龍灘水電站的建設創造了當時的三項世界之最：最高的碾壓混凝土大壩（最大壩高216.5 m，壩頂長836.5 m，壩體混凝土方量736 m3）；規模最大的地下廠房（長388.5 m，寬28.5 m，高74.4 m）；提升高度最高的升船機（全長1650多米，最大提升高度179 m；分兩級提升，其高度分別為88.5 m和90.5 m）。

3.3 巖灘水電站

巖灘水電站機組單機容量雖不是國內最大，但其尺寸最大，轉輪最大外徑8.6 m，是我國自行研制的世界巨型機組之一，也是當時世界最大的分半轉輪（用以解決當時運輸困難，先整體制造再偏心分瓣，運抵現場再焊接加工，現不宜用）。受當時中國設計和制造技術水平制約，存在轉輪進口水流脈動與電站廠房發電機層共振及轉輪葉片裂紋等問題，水輪機每年均需要進行大修補焊，經過多年研究，最后采用9項創新技術，更換了HLA773b-LJ-800型新轉輪，全面解決了共振、開裂和壓力脈動等問題，為中國后續超大容量水輪機研制提供了寶貴的經驗。

3.4 百龍灘水電站

百龍灘水電站是廣西第一座完全取消常規控制設備并采用計算機實行分層分布式監控，可實現少人值守甚至無人值守的水電站，其監控系統是隨機組從日本富士電機株式會社引進的，代表了水電站20世紀90年代計算機監控的世界先進水平，1996年隨第1臺機組一起投運，2006年完成了全站監控系統的國產化改造。

3.5 橋鞏水電站

橋鞏水電站安裝8臺單機容量57 MW、轉輪直徑7.5 m的燈泡貫流式機組，其中4臺為天津阿爾斯通公司生產的，4臺為東方電機公司生產的，單機容量刷新了國內的記錄，全國第一，世界第二（世界第一為日本只見電站，單機容量65.8 MW，1989年建成），電站的建成投產，標志著我國在大型燈泡貫流式機組的研制上取得了新的突破。

3.6 大藤峽水電站

大藤峽水電站屬于紅水河梯級開發規劃中最后一個梯級，也是廣西最大的在建水電站工程，分左、右岸兩個廠房，分別安裝3臺和5臺單機容量200 MW的軸流轉槳式水輪發電機組，為國內最大軸流轉槳式機組，機組推力負荷3800 t，為國內軸流式機組第一位；電站配套建設了國內水頭最高、規模最大的單級船閘，設計最大水頭40.25 m，船閘下閘首人字閘門高47.5 m，寬20.2 m，單扇門重1295 t，比三峽船閘的還重500 t，在世界同類閘門中規模最大，堪稱“天下第一門”，同時，下閘首底樞蘑菇頭，直徑1.2 m，是三峽船閘的1.2倍，也是一個世界之最；整個樞紐工程建成投運后，通航能力將由原來的300T一躍達到3000 t，與上游龍灘水電站聯合調度，可實現下游潯江河段防洪標準由10～20年一遇提升到20～50年一遇，防洪、發電、航運、灌溉效益突出。

4 廣西水電未來發展的方向

至2020年底，除正在開發中的大藤峽水電站以及準備開發的裝機容量100MW的柳州洋溪水電站外，廣西已列入規劃的可開發水力資源已基本開發完成，廣西水電未來的發展將主要放在抽水蓄能電站建設和水電站智能化改造兩個方向。

4.1 抽水蓄能電站

隨著廣西核電、風電和光伏發電等新能源大規模快速發展，其在電網中的占比也在不斷增長，同時廣西電力負荷進一步向大中城市集中，電網供電峰谷特征更加明顯，矛盾突出，因此，建設技術成熟、綜合效率高的抽水蓄能電站以解決廣西電網經濟運行和電源結構調整問題，是廣西水電未來發展的一個重要的方向。

2018年8 月國家能源局批復，同意廣西在初選南寧、武鳴、欽州、來賓、桂林、灌陽作為比選站點的基礎上，確定南寧站點為廣西電網2025年新建抽水蓄能電站推薦站點[6]。

南寧抽水蓄能電站位于廣西南寧市武鳴區太平鎮和興寧區昆侖鎮境內，上水庫正常蓄水位776 m，相應庫容為636.8萬m3；下水庫正常蓄水位305 m，相應庫容700.0萬m3，共安裝4臺單機容量300 MW的水泵水輪機組，總裝機容量1200 MW[7]，其前期工程已于2020年12月正式開工。可預見的是，電站的建成投產將會協同廣西防城港紅沙核電站等清潔能源發揮重要的調峰、填谷、調頻、事故備用等作用，保障廣西電網安全、穩定和經濟運行，助力廣西碳達峰、碳中和目標達成。今后廣西仍將根據電網發展需要，在負荷集中區建設多座大型抽水蓄能電站。

4.2 水電站智能化改造

目前廣西不少中小型水電站自動化仍未達到真正的“無人值班，少人值守”水平，梯級流域水電站大多也沒有實現集中調度與控制，各水電站自動化系統一體化及智能化程度低、標準差異性大、組網能力差、電力安全防護弱等突出問題，智能決策困難，難以實現效率和效益的最大化，成為制約廣西水電產業的發展重要問題。

對現有水電站進行智能化改造，以電網與電站協調發展的“無人值班，少人值守”模式為基礎，構建以通信平臺為支撐，以信息化、自動化、互動化為特征，實現“電力流、信息流、業務流”高度一體化融合的智能化水電站，借助水情測報及水庫優化調度系統、大壩安全監測分析評估專家系統、設備在線監測與狀態檢修專家系統、現地自動化系統、AGC與AVC系統、視頻監控系統、梯級電站經濟運行調度系統、梯級集控中心與電網聯合智能調度系統等各系統的協調運用，實現水庫來水預測、大壩安全監測、設備狀態監控、運行自動控制、智能調度控制等目標，達到提升水電站生產管理水平、合理調配流域水資源、實現水庫與機組安全經濟運行的目的，實現達到效率和效益最大化的目的。

5 結語

廣西雖是一個沿邊、經濟欠發達的少數民族地區，但廣西水電的建設與發展一直走在全國前列，從西津水電站到巖灘水電站、龍灘水電站，再到今天的大藤峽水電站建設，老一輩水電人為廣西水電事業付出了一代又一代的努力，創造了一個又一個的全國甚至世界第一的奇跡，紅水河豐富的水力資源正為廣西經濟發展注入強勁的動力，各水利樞紐工程正為廣西各地的防洪安全、航運發展、農業灌溉、人畜飲水以及粵港澳地區調水壓咸發揮重要作用。在廣西水電開發利用的新階段，大力發展抽水蓄能電站建設、對水電站進行智能化改造將成為廣西水電未來發展的重要方向。