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以水资源流域管理促进新疆区域水电行业高质量发展

2019-01-06国家能源局新疆监管办公室于益雷

中国电业与能源 2019年9期
关键词:梯级新疆维吾尔自治区径流量

国家能源局新疆监管办公室 于益雷

新疆维吾尔自治区属干旱内陆气候区,降水稀少、蒸发强烈,多年平均降水量154.5 毫米。根据《全国水资源综合规划》成果,新疆维吾尔自治区多年平均降水总量2544 亿立方米,自产水资源量832.7 亿立方米,其中地表水788.6 亿立方米,地表水与地下水不重复量44.1 亿立方米。新疆维吾尔自治区人均水资源量4000 立方米,为全国人均的2 倍;但单位面积产水量仅为每平方公里5.3 万立方米,列全国倒数第三位。

新疆维吾尔自治区水资源状况及利用

新疆维吾尔自治区位于内陆干旱区,具有“三山夹两盆”的独特地貌特征。

水文地质

新疆维吾尔自治区地表水及地下水资源来源于天然降水,进入新疆上空的水汽,遇高大的山体可截获大量水汽形成降水。因此,山区降水较丰沛,可达2090 亿立方米,占全疆总降水量的80%以上,基岩裂隙水补给河水,可形成众多的河流,是径流形成区;平原区和沙漠区,降水稀少、蒸发强烈,降水量除少量补给地下水外很少或不产生地表径流,分属径流散失区和无流区。

因而,从地貌特征和水循环过程特点,新疆维吾尔自治区可分为山区和平原区两大区域,大约80.6 万平方千米的山区是径流形成区,平原区面积为85.4 万平方千米,其中盆地周缘10 万平方千米的地区是径流散失区,其余75.4 万平方千米的沙漠和荒漠区是无流区。

区域河流

河川径流形成于山区,径流深随高程而递增;年径流深北部大于南部,西部大于东部;地表水资源一半集中于天山,并且迎风坡多于背风坡,天山南北坡地表水资源量416 亿立方米。占全疆52.4%,南部昆仑山系次之,地表水资源量为233 亿立方米,占全疆29.4%,北部阿尔泰山及准噶尔西部山区又次之,地表水资源量144 亿立方米,占全疆18.2%。

新疆维吾尔自治区有冰川1.86 万条,冰川储量2.58 万亿立方米,占全国冰川储量的42%。面积大于1 平方千米的天然湖泊有139 个,水域面积约5500 平方千米,占全国湖泊总面积的7.3%,居全国第四。共有大、小河流570条,河川径流量879 亿立方米,其中年径流量大于10 亿立方米的河流18 条,年径流量达526 亿立方米,约占河川径流量的60%。历史形成伊犁河、额尔齐斯河、塔里木河三大干流,其中额尔齐斯河每年外流入海洋的河流总径流量有121 亿立方米,其余均为内陆河。

水量水质

新疆维吾尔自治区河流年径流量年际变化比较平稳;最大年径流总量为1056 亿立方米(1969 年),比平均值多19.5%,最小年径流量为716 亿立方米(1974 年),比平均值少 19%,因而新疆河流年径流量历年变幅在882 亿立方米上下20%以内。

新疆维吾尔自治区河流径流量季节变化大;新疆河流径流量主要集中于夏季(6~8 月),夏季水占年径流量50%~70%,春季和秋季各占10%~20%,冬季在10%以下。特别是发源于喀那斯山和昆仑山的河流,因为径流主要是高山冰川融水补给,其夏季径流量占年径流量70%~80%。

新疆维吾尔自治区河流水质基本良好;北疆各河出山口处河水矿化度一般在350 毫克/升以下,南疆河流一般在 300~600 毫克/升之间。

新疆维吾尔自治区许多河流的含沙量较大;全疆河流悬移质沙年输沙总量为2.02 亿吨,年平均沙量为2.28 千克/立方米。

新疆维吾尔自治区河流的洪水量大峰高;主要的大洪水来自冰雪融水洪水叠加暴雨洪水。

利用情况

新疆维吾尔自治区年供水总量为577.19 亿立方米,其中地表水源供水量456.88 亿立方米,地下水源供水量119.41 亿立方米,其他水源供水量0.90亿立方米。

年用水总量为577.19 亿立方米,其中农业用水546.44 亿立方米,工业用水量11.80 亿立方米,生活用水量13.16 亿立方米,生态环境用水5.80 亿立方米。

全疆现水资源开发利用程度已达到69.4%,其中东疆96.42%、南疆84.74%、北疆为52.35%。地下水开采率全 疆 为 79.09% , 其 中 东 疆 高 达139.45%,属于区域性严重超采,北疆达到112.20%,南疆为53.15%。新疆水资源总体上开发利用过度。

新疆维吾尔自治区的河流落差大,水能资源总蕴藏量4054 万千瓦,位居全国第四。

主要流域水电发展现状

新疆维吾尔自治区水电站呈南北分布,主要集中在北疆伊犁州伊犁河主要支流的喀什河流域、特克斯河流域,北疆阿勒泰地区的额尔齐斯河流域及主要支流布尔津河流域,南疆地区塔里木河主要支流的开都河流域、喀拉喀什河、叶尔羌河流域等。

全疆水电装机600 余万千瓦,其中省调直调水电站22 座,装机424.4 万千瓦。2017 年底,省调直调水电完成发电量144.04 亿千瓦时,占直调发电量的7.1%,调峰弃水电量7.58 亿千瓦时,弃电率5%;机组平均发电利用小时3701 小时。

从流域来看,形成了3 个较大的梯级电站群序列:伊犁喀什河流域的五级梯级电站,伊犁特克斯河流域二级梯级电站,巴州开都河流域的五级梯级电站;模式均为首级电站水库库容较大,具备一定的调节功能,其余各级均为水库调节能力较小的周调节、日调节水电站或径流式水电站。

水电建设与运营存在问题

一是同流域水电建设多头管理、力量分散,协调联动困难。

二是水利水电工程“重建设,轻管理”,责任不清。

三是新疆来水基本以融雪性洪水为主,来水季节基本同步在夏季6~8 月,受网架结构制约,造成丰水期电力送出受阻,而枯水期电力送出不足。

四是汛期流域上游有调节能力的水库需加大泄流,处于下游、水库调节能力有限的水电站弃水严重。

五是伊犁地区水电来水十分集中,汛期来水占全年来水总量的70%以上。

六是阿勒泰地区风、光等清洁能源装机较多,且位于电网末端,外送能力严重不足。

七是南疆大部分水电无调节能力,汛期受调节能力及联络线极限限制,存在出力受阻而弃水现象。

充分利用水资源的解决方案

近年来,新疆区域非水可再生能源建设如火如荼,产业迅猛发展,引发的弃风弃光问题得到各方面的广泛关注,一定程度上掩盖了区域内的弃水问题,实际上,水资源属于更加优良的可再生能源,水电快速启停的特性和良好的调峰、调频、调相性能更是电网安全运行不可或缺的支撑,我们有必要加以关注,研究并优化管理模式。

流域管理是指国家以流域为单元对水资源实行的统一管理,包括对跨行政区域的水资源开发、利用、治理、配置、节约、保护以及水土保持等活动的统一管理。从新疆水电行业发展历史来看,以流域为管理单元,统筹水、电两个方面的联合调度,是高效、充分利用有限水资源的必由之路。

改革引领,大胆突破

水利管理方面,针对管理多头、力量分散的现状,要构建水资源统一管理新格局。应坚持流域管理与区域管理相结合、区域管理必须服从流域管理的水资源管理新体制,最终形成南疆以塔里木河流域辐射南疆四地州、北疆以伊犁河流域和额尔齐斯河流域辐射天山北坡经济带为特点的水资源统一管理新格局。

电力调度方面,针对以用电定水电出力的现状,要转变观念改革形成新的调度方式。坚持“电调服从水调”,变以用电负荷需求为主为以水资源充分利用为主;考虑到新疆流域面积大、支流繁多、来水情况多变的特点,亟待突破现有电力调度模式、下放调度权限、以地调为水电调度单元、实施流域调度,可选择能够代表新疆水电典型特点的布尔津河流域开展试点,取得经验后在全疆推广。

政策引导,严格管理

尽管水利建设投资突飞猛进,但仍然无法满足实际发展的需要。因此,保证水利建设投入的稳定增长显得尤为重要。一是要积极争取国家对新疆水利工程建设的投入,实施一批重大水利项目。二是认真落实金融支持相关政策,加大鼓励和吸引社会资本投入水利建设力度。通过水权交易市场,有偿转让水资源使用权,在重大水资源配置工程建设中启动水权融资。三是创新水利融资管理模式,放开市场准入,充分调动企业的积极性,广泛吸纳社会资本合资合作,拓宽水利融资渠道。

落实最严格水资源管理制度既是中央的明确要求,也是新疆水资源利用方面的改革主线。明确各级政府是实施最严格水资源管理制度的责任主体,尽快成立自治区水资源管理委员会,负责最严格水资源考核问责。对包括水电在内的水能资源开发实行统一规划管理,规范水能资源开发管理程序。

补强电网,技术支撑

水能利用的固有特点决定了大部分水电站建设在偏远山区,距离负荷中心较远,在电网中处于送端,所发电量受送出条件影响较大,尤其是在新疆区域输送断面受阻情况比较严重的情况下,弃水情况不容乐观;优化网架、补强电网成为解决弃水问题的直接手段,应从规划入手,重点做好电网规划与水电规划、乃至与其它发电规划的有效衔接,合理安排好资金、工期、投产时序等。

流域梯级水电联合调度存在来水不确定预测难、水电出力季节性强、电站水量与电量实时匹配难等问题,因此更加需要强大技术手段的支持,开发应用覆盖整个流域的水情自动测报系统、短期变尺度气象预报系统、气象水情信息交换系统等,重点研究厂网协调模式下的梯级经济调度系统EDC(Econmic Dispatch Control)控制策略,建立联合运行水电站厂间负荷实时分配控制模型,以实现梯级总负荷的厂间实时分配、各电站在负荷与水量上的匹配。

鉴于梯级调度的复杂性,其推进过程应试点先行,北疆阿勒泰地区处于典型的电网末端,水电资源十分丰富,尤其是额尔齐斯河主要支流布尔津河流域水量充沛,水电装机47 万千瓦,具备试点流域梯级调度的条件;同时当地风电资源也十分丰富,已装机60 万千瓦,加之集中建设在同一县域内,具备试点风水互补联合运行的条件,可考虑在布尔津河全流域内试点可再生能源的统一配置联合运行,为水电行业的高质量发展提供借鉴。

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