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开创综合协同发展条件下的水、风、光、储多能协调规划理论

日期:2022-10-27    来源:中国改革报《能源发展》周刊  作者:李昇 王忠耀

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2022
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11:28
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关键词: 光伏发电 可再生能源 清洁能源

开栏的话

● 党的十八大以来,我国可再生能源行业深入实施能源安全新战略,坚定不移推进清洁低碳、安全高效能源体系建设:这十年,水电事业顺势而为,蓬勃发展,实现了在勘测设计、施工建造、设备制造、建设管理、工程运营等水电全产业链世界先进水平;这十年,水电移民工作始终坚持党的领导,坚持人民至上,移民安置更加和谐稳定,移民安置成果丰硕;这十年,我国风电、光伏等新能源得以快速发展。为适应新能源上网需要,抽水蓄能的重要地位得以强化……这十年是奋进的十年,这十年更是非凡的十年。

● 为了展示十年来可再生能源行业的历史性成就、历史性变革,中国改革报《能源发展》周刊推出“奋进新征程建功新时代·能源行业非凡十年”系列专栏,以专家的视角带您一起走进这“风”“光”无限、“水光潋滟”的中国。

发展是硬道理,安全是硬要求。党的十八大以来,我国水电行业坚持新发展理念,贯彻落实总体国家安全观的内在要求,既重视工程安全,又重视公共安全,行业全面步入高质量发展新阶段,开启高水平安全治理新局面。

统筹发展与安全

水电建设取得巨大成就

党的十八大以来,按照高质量发展与高水平安全的内在要求,水电行业秉承工程全生命周期安全管理和流域系统风险可控的理念,注重科技创新,取得了巨大成就。

截至2022年6月底,我国水电总装机容量近4亿千瓦,其中常规水电约3.6亿千瓦、抽水蓄能约0.4亿千瓦,装机规模已连续17年稳居全球首位。随着白鹤滩、乌东德等一批巨型常规水电工程,全球装机规模最大的丰宁抽水蓄能电站投产,我国水电事业迈入高质量发展阶段。多项工程创造了世界第一,智能建造普遍推行,水电设计水平、施工能力、重大装备制造能力提升到一个全新的高度。中国水电实现了从“中国制造”到“中国创造”的历史性跨越。

当前,中国水电资源开发过半,梯级开发逐渐成群。在“建设与运营并重”的新业态下,全国流域水电安全与应急管理信息平台上线运行,在国内大型水电基地开展示范应用。流域系统风险防控与工程全生命周期安全管理的理念、方法和标准逐渐在行业得到认可和推广应用,大坝退役、水库应急放空、工程健康诊断与除险加固等一大批保障安全的行业标准颁布,为水电高质量发展保驾护航。

落实总体国家安全观

筑牢水电安全根基

作为国家重大基础设施,水电工程安全涉及国土安全、国民安全、经济安全、社会安全、生态安全、资源安全、能源安全等诸多领域,保障水电工程安全是贯彻落实总体国家安全观的重要内容。

树牢底线思维,确保工程安全。习总书记指出:“推动创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展,前提都是国家安全、社会稳定。没有安全和稳定,一切都无从谈起。”这就要求增强风险意识,树牢底线思维。2021年11月18日,中共中央政治局召开会议,审议《国家安全战略(2021-2025年)》。随后,国家多部委联合发布的一系列安全风险评估办法,将大中型水电工程归为重大基础设施之列,这是党的十八大以来保障水电工程安全作出的制度性安排。近年来,国家能源局还相继印发了《电力安全生产行动计划(2018-2020年)》《电力行业应急能力建设行动计划(2018-2020年)》《电力安全生产“十四五”行动计划》,对大坝安全应急管理、隐患治理、风险管控和流域梯级水电安全与应急管理提出了具体要求。

在国家能源局的指导下,行业智库负责编制了技术标准,有效指导水电工程安全与应急管理工作;构建了全国流域水电应急大数据平台,显著提升流域水电应急管理在监测预警、应急处置、灾损分析等方面的能力和水平。

防范化解重大风险,全力发挥防灾减灾作用。水电工程尤其是高坝大库在防洪保安、供水灌溉、清洁电力、保障国民经济可持续发展和防灾减灾等方面发挥了巨大的、不可替代的作用。立足新发展阶段,水电工程在国家防灾减灾体系和应急能力提升中的作用将更加突显。党的十八大以来,建成了金沙江白鹤滩、乌东德,雅砻江两河口等一批高坝大库,这些控制性水库显著提升了流域综合调控能力。通过联合调度、优化运行,不仅提高了全流域的发电量,为电力保供作出重要贡献,而且还显著提升了流域防洪抗旱能力,显著降低了洪涝和水旱灾害的损失。

2020年,长江流域联合调度41座大型水电工程,总防洪库容598亿立方米,成功应对流域性大洪水,切实保障了流域人民群众生命财产安全。通过对金沙江中游梨园、阿海、金安桥、龙开口、鲁地拉等5座电站的联合调度,2018年“11·03”白格堰塞湖溃坝洪水威胁被成功化解,特大洪水滞蓄在梨园库内,防止洪水风险进一步传导。如果没有金沙江中游这5座电站的调控,预测“11·03”白格堰塞湖溃坝洪水还将演进350公里,一直行进至攀枝花市,受淹面积将增加160平方公里,攀枝花市区的水位上涨高度将达到3.39米。

通过长江流域控制性水电工程的联合调度,2018年和2019年年初低温雨雪天气和长江口咸潮入侵等不利影响得到有效应对;2021年年初汉江下游水华爆发被及时抑制,保障了40万人供水安全。

流域梯级开发带动了高精度、系统化、全覆盖的流域基础监测信息。通过科学分析与优化调度,提升了重大灾害预警能力和重大风险防控能力。金沙江白格堰塞湖的处置,就是依靠水电工程建设的监测预警体系开展调度优化,并结合科学合理的工程措施,在重大灾害面前未造成一人伤亡。

水电开发是促进我国防灾减灾体系完善和应急能力提升的重要举措,也是提升自然灾害防御能力的根本手段,更是实现流域系统长治久安的基础之策。

立足新阶段

水电仍将大有可为

“双碳”战略给水电带来了新发展机遇。新型电力系统高比例消纳新能源面临诸多问题,其中最突出的是系统可靠容量和长周期调节能力。水电无疑是目前最佳的可提供可靠容量、具备长周期调节能力和经济性的基础电力。对于常规水电,客观上加快了澜沧江、金沙江、黄河、雅砻江等主要流域上游梯级电站的开发进程;对于抽水蓄能,更是迎来了全新的发展时代。

政策驱动水电快速发展。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年(2021—2025年)规划和2035年远景目标纲要》《“十四五”现代能源体系规划》《抽水蓄能中长期发展规划(2021—2035年)》《国家发展改革委关于进一步完善抽水蓄能价格形成机制的意见》等一系列政策文件,极大地促进了社会各界投资水电的积极性。

新时期水电建设与管理面临诸多挑战,最为突出的是复杂建设条件的挑战和流域系统风险的挑战。

待开发的水电资源多处于西南高寒高海拔地区,建设条件极其复杂,诸如超深厚覆盖层和超高地震烈度上建坝,深埋长大地下洞室群建设,巨型滑坡、泥石流、冰湖溃决等地质灾害应对等。复杂建设条件增加了工程技术难度。

已建水电逐渐开发成群,极端天气引发的超标准洪水频现、流域统筹下的系统安全管理机制尚未形成,加之梯级电站均是按单库单坝设计,梯级间标准不匹配等问题凸显。梯级水电站安全保障与应急管理任务艰巨。

在全面建设社会主义现代化国家、向第二个百年奋斗目标进军的新阶段,水电开发坚持以安全为刚性约束的“五大”发展理念,仍将大有可为。

创新发展理念,推动高质量发展。在践行“双碳”目标和推动能源安全新战略中,新建常规水电、扩建在运水电和加快抽水蓄能建设是必然选择。但是常规水电无论是新建还是扩建,都面临经济性挑战。单一的常规水电、抽水蓄能开发都面临价格疏导问题,而单独的新能源开发面临并网消纳困难。因此,单一电力品种的开发模式都难以满足新型电力系统的需要。这需要创新发展模式。

首先要创新规划理念。从水能规划向多能一体化的规划理念转变。传统的单一站点+流域梯级协调的水电基地,整体是“点”“线”结合的规划思想;现在是“水电基地+风+光+储”多能协调的清洁能源基地。因此,“线”规划思想需要拓展到“面”规划思想。

其次要创新管理方式。“水风光储”发电侧管理向“发配售”一体化管理:电网分层分区平衡,“发、输、配、售、用”之间建立基于市场规则、安全协议和技术标准的电力电量与碳排放交易协议。

再次要创新规划理论。发展多重约束下的规划理论:开创综合协同发展条件下的水、风、光、储多能协调规划理论,安全与风险约束下的资源匹配、效益分配与补偿机制。

展望未来,现在的水电企业或流域公司将成为一体化规划、一体化资源开发建设、一体化调度送出、一体化消纳以及一体化运行管理的清洁能源公司。需要转变安全思维,推行高水平安全。

流域水电高水平安全首先需要转变安全理念。水电工程首要应对的是地震、洪水、地质灾害等自然风险。在全球气候变化的大背景下,地震、暴雨等多致灾因子耦合,与滑坡、崩塌等多灾种风险的级链效应,风险链更加复杂,灾损也更加严重,因此流域安全管理要有大概率思维应对小概率事件的安全理念。其次在方法上以系统风险管理统筹工程安全、公共安全和生态安全,明晰风险链的传递机制。最终在手段上采用现代信息技术推行高水平安全,建立覆盖全流域的“空-天-地-水”一体化监测网络,打破信息孤岛,实现全流域信息共享,完善“测防报抗救援”全链条管理环节。

结束语:“安全和发展是一体之两翼、驱动之双轮。”在总体国家安全观的顶层设计下,统筹好行业发展和安全两件大事,中国水电人一定能实现更高质量、更有效率、更可持续、更为安全的发展。

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