胡华丽，杨鸿锋，陈炳森，季锐，刘奇波

（1.广西水利电力职业技术学院，广西 南宁 530023；2.南宁精能发电设备有限公司，广西 南宁 530033）

0 引言

广西地处西南沿边及少数民族地区，整体地势自西北向东南下降，山多地少，资源匮乏，经济发展相对落后，但广西属于亚热带地区，水力资源十分丰富，据统计，广西集雨面积在50 km2以上的河流937条，其中红水河流量大，落差集中，被誉为水力资源“富矿”[1]，也被称为广西的“母亲河”，列全国十大水电基地之一，可开发装机容量居全国第六位。

为了进一步了解、掌握和合理开发水力资源，我国先后在1950年、1955年、1980年、2001年开展了4次全国水力资源普查，在第4次普查时，明确河流是单河流理论蕴藏量10 MW及以上河流，水电站是理论蕴藏量10 MW及以上河流上单站装机容量0.5 MW及以上的水电站[2]。据第4次水力资源普查，广西技术可开发821+5/2（界河水力资源按1/2计）座水电站，装机总容量达18913.8 MW，另外，理论蕴藏量小于10 MW河流上单站装机容量在0.5 MW以上技术可开发量共376座水电站，装机总容量678.9 MW；广西经济可开发759+5/2座水电站，装机总容量达18575.0 MW，另外，理论蕴藏量小于10 MW河流上单站装机容量在0.5 MW以上经济可开发量共322座，装机总容量583.9 MW[3]，具体见表1。

表1 广西河流及其水力资源分布情况

广西水电在广西经济社会发展中扮演着十分重要的角色。在新时代背景下，广西水电如何继续为广西经济社会发展保驾护航，是值得思考的问题。在简述广西水电建设与发展概况的基础上，重点介绍了广西水电发展史上具有重要标志水电站，以及红水河十大梯级水电站的开发建设情况，展望广西水电的未来发展方向。

1 广西水电建设与发展简况

解放前，广西的水电事业几乎一片空白，据有关记载当时仅有两座小型水电站，一是位于广西贺州市八步区黄田镇下排村白岩屯，始建于1943年的光明水电站，总装机容量108 kW，由时任贺县光明化工厂经理余和湘等自行勘测设计，利用广西贺州姑婆山水系资源建成的设计水头为230 m的引水式水电站，用于满足该厂生产氯酸钾化工产品的需要；二是广西玉林市容县松山乡慈堂村水电站，总装机容量7.5 kW。解放前，广西总装机容量115.5 kW（不包括总装机容量80kW的桂林市阳江水电站，该站在第一台机组发电后不久即被洪水冲毁）。解放初期，党和政府十分重视发展农村水电，但由于经济条件和技术力量的限制，至1958年底，全区水电装机容量仅为573 kW。

截止2020年底，全国发电总装机容量2200.58 GW，其中水电370.16 GW，水电占比为16.82%；广西发电总装机容量51.60 GW，其中水电17.56 GW，占比为34.03%[4]。广西水电装机容量相比1978年增长了32.5倍，增速远高于全国平均值，此外，核电、风电、光伏发电装机容量也在快速上升，广西电网的能源结构得到了进一步优化，供电稳定性和可靠性也不断提升。

广西壮族自治区发展和改革委员会公布的统计数据，2020年广西年发电总量1934.44亿kW·h，其中水电614.59亿kW·h，火电1028.37亿kW·h，核电168.37亿kW·h，风电106.18亿kW·h，光伏发电16.9亿kW·h[5]，构成比例见图1。

图1 2020年广西年发电总量的构成

2 广西水电建设与发展的重要标志

上世纪五十年代末，横县西津水电站的建设成为广西大型水力资源开始综合开发与利用的重要标志；六十年代桂林市青狮潭、百色市澄碧河、防城港市那板等大型水库配套水电站的建设成为当时各地的电源中心；七十年代大化水电站的建设，打响了红水河梯级水电站开发的主号角；八十年代岩滩水电站的建设，成为广西第一座装机容量超百万kW的水电站；进入21世纪，龙滩水电站的建设，一举成为当时装机容量仅次于三峡水电站的广西大型水电站，此外，右江、柳江、郁江、桂江的水力资源也纷纷开发，建设了一个又一个重大水利枢纽，在防洪、发电、航运、灌溉、旅游等方面发挥了重要作用，对广西的经济建设与发展做出了突出贡献。

随着2020年广西大藤峡水电站的投产发电，红水河梯级水电站开发基本完成，广西水力资源的开发利用也接近尾声。除红水河十个梯级水电站外，广西已建成并具有重要意义的水电站或水利枢纽有：

2.1 横县西津水电站

1958年10 月开工建设，1964年6月首台机组发电，1979年4台机组全部投产，是广西第一座大型水电站，也是当时全国最大的低水头河床式水电站，所安装机组是当时国内单机容量最大的轴流转桨式机组，其中1#、2#机组为苏联援建机组，单机容量为57.2 MW，3#、4#机组为国产机组，单机容量60 MW，电站总装机234.4 MW。电站自2003年开始对机组进行增效扩容改造，更换了新的水轮发电机组，改造后的额定水头为15.5m，单机容量为65 MW，总装机容量为260MW。

2.2 全州县天湖水电站

天湖水电站地处广西与湖南交界的全州县境内，水库由1座中型水库（天湖）、4座小一型水库（海洋坪、三路江、真宝顶、鸡公凸三级）、5座小二型（前池、二王山、放牛坪、鸡公凸四级、茶坪）水库组成，总库容2506.78万m3。电站额定水头1074 m，设计总装机容量90 MW，一期工程1989年开工建设，1992年10月投产2台单机容量15MW的水斗式机组；二期工程2015年开工建设，2018年5月投产扩建的2×15MW机组，现总装机容量60 MW。天湖水电站曾是亚洲第一高水头水电站（世界第一高水头水电站是瑞士Bieudron水电站，额定水头1869 m，总装机3×420 MW），2011年被总装机2×26 MW、额定水头1175 m的四川苏巴姑水电站超越而成为亚洲第二高水头水电站。

天湖水电站是亚洲首座超千米水头水电站，由于其超高的工作水头，设计水压力值（PD值）超出了当时中国设计规范的范畴，设计、制造、安装难度大，开启了中国超高水头水电站设计的先例。

2.3 百色水利枢纽工程

百色水利枢纽工程是珠江流域综合利用规划中综合治理和开发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，以一座以防洪为主，兼顾发电、灌溉、航运、供水及调水压咸等综合利用的大型水利枢纽工程，共安装4台单机容量135 MW，额定水头88 m的混流式水轮发电机组，2001年开工建设，2006年10月竣工投产。

百色水利枢纽工程的建成投运，将南宁市及以上右江河段的防洪标准由20年一遇提升至50年一遇，南宁市以下郁江沿岸防洪标准也由10年一遇提升至20年一遇，至百色的通航能力迅速提升，电站也成为广西电网的调峰电站，在枯水期可使下游梯级水电站增加年发电量3.67亿kW·h，同时发挥重要的调水压咸作用，确保港珠澳地区的用水安全。

2.4 梧州长洲水利枢纽工程

长洲水利枢纽工程是珠江流域西江干流上的一座大型水利工程，2003年开工建设，2004年完成截流，2007年发电投产，发电厂房分为内江和外江厂房，共安装15台单机容量42 MW，设计水头9.5 m的灯泡贯流式机组，总装机容量630 MW，是目前世界上装机台数最多、总装机容量最大的灯泡贯流式机组电站。

长洲水利枢纽工程具有大坝长、机组单机容量大、台数多、船闸规模巨大的特点，是当时世界最长的闸坝，将梧州市防洪标准由50年一遇提升到100年一遇，有效削减西江洪峰，减小洪涝灾害，同时，全面提升了西江的航运能力和水平，枢纽现已建成四线船闸，年设计单向通过能力9600万吨，是目前世界上通过能力最大的单级船闸，是建设西江亿吨“黄金水道”的关键节点和打造珠江—西江经济带的标志性工程。

3 红水河十大梯级水电站的开发与建设

红水河源自南盘江与北盘江汇合之处，一直到象州县石龙镇与柳江汇合的三江口，之后改称为黔江，直至桂平与郁江汇合后称为浔江。红水河至广西桂平的大藤峡，全长937 km，设有天生桥一级、天生桥二级、平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩、桥巩、大藤峡共10座梯级水电站，总装机容量14449 MW（大藤峡是为了便于梯级水电站规划与建设而列入红水河开发范畴之内的）。红水河梯级水电站分布见图2[1]，其技术可开发装机总容量达到14449 MW，已超过第4次水力资源普查统计的可开发装机容量。各电站概况见表2。

表2 广西红水河梯级水电站概况

图2 广西红水河梯级水电站分布

3.1 天生桥二级水电站

天生桥二级水电站大坝距一级站仅有7 km，采用的是混凝土（碾压混凝土）重力坝，从坝址到厂房河段长14.5 km，落差181 m，是红水河天然落差最大的河段，因此该站以发电为单一开发目标，采用低坝引水式发电，在大坝右岸山体内挖掘了3条各相距40 m、内径9.8 m、平均长度9.776 km的引水隧洞，将水引至厂房后供6台机组发电。

天生桥二级水电站最复杂的工程为引水隧洞的施工，其不仅具有长度长、洞径大、洞深的特点，建设规模在当时列国内首位，而且穿越喀斯特岩溶涌水、暗河和岩爆等复杂地质区，在施工过程中遇到的溶洞规模和数量都是世界少见的，其中Ⅰ、Ⅱ号隧洞自1985年6月开始历时6年建成，Ⅲ号隧洞在经过K2+050.0～K2+105.0桩号间为一大跨度、深软基充填半充填型大溶洞，采用了桥面宽9.0 m、净跨度62.0 m的拱桥跨越溶洞，在桥上采用明钢管的技术方案来解决问题。

天生桥二级水电站属于南方电网调峰调频电厂，是广西境内南方电网直接调度的唯一一座水电站，在南方电网中具有十分重要的地位。

3.2 龙滩水电站

龙滩水电站是红水河梯级开发的骨干工程、巨型电站和大型水库，其装机容量占红水河可开发容量的35%～40%。电站规划安装9台单机容量700 MW、转轮最大外径8.052 m的混流式机组，总装机容量6300 MW，年均发电量187亿kW·h，相应水库正常蓄水位400 m，总库容273亿m3，防洪库容70亿m3。电站分两期建设，一期建设安装7台机组，总装机容量4900 MW，水库正常蓄水位378 m。

龙滩水电站的建设创造了当时的三项世界之最：最高的碾压混凝土大坝（最大坝高216.5 m，坝顶长836.5 m，坝体混凝土方量736 m3）；规模最大的地下厂房（长388.5 m，宽28.5 m，高74.4 m）；提升高度最高的升船机（全长1650多米，最大提升高度179 m；分两级提升，其高度分别为88.5 m和90.5 m）。

3.3 岩滩水电站

岩滩水电站机组单机容量虽不是国内最大，但其尺寸最大，转轮最大外径8.6 m，是我国自行研制的世界巨型机组之一，也是当时世界最大的分半转轮（用以解决当时运输困难，先整体制造再偏心分瓣，运抵现场再焊接加工，现不宜用）。受当时中国设计和制造技术水平制约，存在转轮进口水流脉动与电站厂房发电机层共振及转轮叶片裂纹等问题，水轮机每年均需要进行大修补焊，经过多年研究，最后采用9项创新技术，更换了HLA773b-LJ-800型新转轮，全面解决了共振、开裂和压力脉动等问题，为中国后续超大容量水轮机研制提供了宝贵的经验。

3.4 百龙滩水电站

百龙滩水电站是广西第一座完全取消常规控制设备并采用计算机实行分层分布式监控，可实现少人值守甚至无人值守的水电站，其监控系统是随机组从日本富士电机株式会社引进的，代表了水电站20世纪90年代计算机监控的世界先进水平，1996年随第1台机组一起投运，2006年完成了全站监控系统的国产化改造。

3.5 桥巩水电站

桥巩水电站安装8台单机容量57 MW、转轮直径7.5 m的灯泡贯流式机组，其中4台为天津阿尔斯通公司生产的，4台为东方电机公司生产的，单机容量刷新了国内的记录，全国第一，世界第二（世界第一为日本只见电站，单机容量65.8 MW，1989年建成），电站的建成投产，标志着我国在大型灯泡贯流式机组的研制上取得了新的突破。

3.6 大藤峡水电站

大藤峡水电站属于红水河梯级开发规划中最后一个梯级，也是广西最大的在建水电站工程，分左、右岸两个厂房，分别安装3台和5台单机容量200 MW的轴流转桨式水轮发电机组，为国内最大轴流转桨式机组，机组推力负荷3800 t，为国内轴流式机组第一位；电站配套建设了国内水头最高、规模最大的单级船闸，设计最大水头40.25 m，船闸下闸首人字闸门高47.5 m，宽20.2 m，单扇门重1295 t，比三峡船闸的还重500 t，在世界同类闸门中规模最大，堪称“天下第一门”，同时，下闸首底枢蘑菇头，直径1.2 m，是三峡船闸的1.2倍，也是一个世界之最；整个枢纽工程建成投运后，通航能力将由原来的300T一跃达到3000 t，与上游龙滩水电站联合调度，可实现下游浔江河段防洪标准由10～20年一遇提升到20～50年一遇，防洪、发电、航运、灌溉效益突出。

4 广西水电未来发展的方向

至2020年底，除正在开发中的大藤峡水电站以及准备开发的装机容量100MW的柳州洋溪水电站外，广西已列入规划的可开发水力资源已基本开发完成，广西水电未来的发展将主要放在抽水蓄能电站建设和水电站智能化改造两个方向。

4.1 抽水蓄能电站

随着广西核电、风电和光伏发电等新能源大规模快速发展，其在电网中的占比也在不断增长，同时广西电力负荷进一步向大中城市集中，电网供电峰谷特征更加明显，矛盾突出，因此，建设技术成熟、综合效率高的抽水蓄能电站以解决广西电网经济运行和电源结构调整问题，是广西水电未来发展的一个重要的方向。

2018年8 月国家能源局批复，同意广西在初选南宁、武鸣、钦州、来宾、桂林、灌阳作为比选站点的基础上，确定南宁站点为广西电网2025年新建抽水蓄能电站推荐站点[6]。

南宁抽水蓄能电站位于广西南宁市武鸣区太平镇和兴宁区昆仑镇境内，上水库正常蓄水位776 m，相应库容为636.8万m3；下水库正常蓄水位305 m，相应库容700.0万m3，共安装4台单机容量300 MW的水泵水轮机组，总装机容量1200 MW[7]，其前期工程已于2020年12月正式开工。可预见的是，电站的建成投产将会协同广西防城港红沙核电站等清洁能源发挥重要的调峰、填谷、调频、事故备用等作用，保障广西电网安全、稳定和经济运行，助力广西碳达峰、碳中和目标达成。今后广西仍将根据电网发展需要，在负荷集中区建设多座大型抽水蓄能电站。

4.2 水电站智能化改造

目前广西不少中小型水电站自动化仍未达到真正的“无人值班，少人值守”水平，梯级流域水电站大多也没有实现集中调度与控制，各水电站自动化系统一体化及智能化程度低、标准差异性大、组网能力差、电力安全防护弱等突出问题，智能决策困难，难以实现效率和效益的最大化，成为制约广西水电产业的发展重要问题。

对现有水电站进行智能化改造，以电网与电站协调发展的“无人值班，少人值守”模式为基础，构建以通信平台为支撑，以信息化、自动化、互动化为特征，实现“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的智能化水电站，借助水情测报及水库优化调度系统、大坝安全监测分析评估专家系统、设备在线监测与状态检修专家系统、现地自动化系统、AGC与AVC系统、视频监控系统、梯级电站经济运行调度系统、梯级集控中心与电网联合智能调度系统等各系统的协调运用，实现水库来水预测、大坝安全监测、设备状态监控、运行自动控制、智能调度控制等目标，达到提升水电站生产管理水平、合理调配流域水资源、实现水库与机组安全经济运行的目的，实现达到效率和效益最大化的目的。

5 结语

广西虽是一个沿边、经济欠发达的少数民族地区，但广西水电的建设与发展一直走在全国前列，从西津水电站到岩滩水电站、龙滩水电站，再到今天的大藤峡水电站建设，老一辈水电人为广西水电事业付出了一代又一代的努力，创造了一个又一个的全国甚至世界第一的奇迹，红水河丰富的水力资源正为广西经济发展注入强劲的动力，各水利枢纽工程正为广西各地的防洪安全、航运发展、农业灌溉、人畜饮水以及粤港澳地区调水压咸发挥重要作用。在广西水电开发利用的新阶段，大力发展抽水蓄能电站建设、对水电站进行智能化改造将成为广西水电未来发展的重要方向。