以装机容量衡量河流水能资源开发程度的弊端

王象链

(福建省水利厅,福建 福州 350001)

建设管理

以装机容量衡量河流水能资源开发程度的弊端

王象链

(福建省水利厅,福建 福州 350001)

本文结合福建水力资源调查评价成果及水能规划实践，分析了以装机容量衡量河流水能资源的弊端，探讨了水能资源理论蕴藏量、河流可开发量、水电站装机容量和开放利用程度之间的关系，澄清了容易误解的概念，提出了加强河流水能资源评价和管理的相关建议。

水能；装机容量；开发程度；弊端

1 概 述

一条河流的水能资源丰匮程度，一般用水能理论蕴藏量、技术可开发量和经济可开发量来衡量(文中不再区分技术可开发量和经济可开发量)，用发电量和出力(装机容量)两个参数指标来表示，直观地将资源和工程开发规模联系起来，通俗易懂。但也使人误以为装机容量是衡量水能开发程度的唯一指标。长期以来，将河流开发率定义为已建梯级水电站装机容量与河流可开发量的比值，用已建水电站装机容量表示河流的开发程度，在理解运用上陷入误区。随着河流水能资源开发程度的提高，人们更加关注河流水生态、关注水能资源利用影响，用什么指标来评价河流开发成为关键。本文结合福建水力资源调查评价成果及水能开发实践，探讨电站装机容量与河流水能资源开发程度的关系。

2 福建河流水能资源调查评价概况

2.1 小河流开发程度变高

截至目前，福建已开展4次较大规模的全省性水力资源普查工作，上次为2003年国家发改委组织的全国水力资源复查，对象是理论蕴藏量1万kW以上河流和单站装机容量500kW以上水电站。2008年，水利部开展了农村水力资源调查评价工作，调查河流范围扩大，涵盖全省所有已建、在建及有资源点的河流，中小河流条数增加了161条；运用最新的地理信息，监测小流域水文成果，计算精度大大提高；调查电站范围全覆盖，不论装机大小都计入，甚至囊括装机容量100kW以下的微型小电站。

2.2 水能资源总量大幅增加

2008年调查评价成果与2003年复查成果相比，全省水能可开发电量增幅达19%，装机容量增幅达24%。河流基础工作更细致，如霍童溪理论蕴藏量从1980年普查时的26.15kW增加到2008年的69.46kW，增幅达266%。水能资源总量增加的主要原因是：近几年小流域开发得到重视，小流域规划提出新成果；一些以前未规划的小河流水能纷纷被开发利用，大大增加了可开发量；同时随着开发技术的提高，如采用隧洞引水取代渠道、建设调节性较好的水库等，提高水量利用率。

2.3 水能资源利用效率下降

调查发现河流水能资源总量大幅度增加，但其总体利用效率反而降低。如霍童溪(见表1)的理论蕴藏电量1980年为22.91亿kW·h，2008年达60.84亿kW·h，增幅为266%；而可开发电量从1980年的10.44亿kW·h升到2008年的22.28亿kW·h，增幅为213%，开发水平提高不如资源量增大的幅度。在资源开发利用效率上，1980年可开发电量为10.44亿kW·h，占理论蕴藏量电量22.91亿kW·h的45.6%；而2008年可开发电量为22.28亿kW·h，占理论蕴藏量电量60.84亿kW·h的36.6%；总体利用效率明显变低。

表1 历次调查霍童溪水能资源情况

2.4 水资源利用水平提高

许多已建电站注重技改挖潜，提高水量利用效率。一是上游有调节性能较好的水库投入运用，为匹配上游发电流量、利用方式而进行技改，如霍童溪上游金造桥等年调节水库投产后，下游的上培、李大坪、园坪三座水电站技改扩容(见表2)，装机容量由技改前的5.36万kW增为12.80万kW，比增139%，发电量比增99%，水量利用系数由40%～60%提高到93%以上；二是本级有可能因增加坝高和增大有效库容而技改；三是设计电站径流利用程度较低，随着系统用水方式变化而技改；四是电站水库有较大的调节能力，如池潭、古田溪等一级大型水库电站的技改，优化设计方案，更有效地利用弃水水量，增加电能。

表2 三座水电站技改特性

3 以装机容量衡量河流水能资源的弊端

3.1 概念混淆，可开发量与理论蕴藏量出力颠倒

从文字上理解，河流可开发量不应超过资源蕴藏量。水能理论蕴藏量计算的是天然状态下水流的出力和电能，其值只受河流水文特征和计算精度的影响，而与河流开发方式和程度无关。可开发量是水电站装机容量和发电量，设计时考虑电能损失，如落差损失、水头损失、水量损失和功率损失等。因此，从电能指标来考量，水能理论蕴藏电量肯定大于可开发电量。但是，若以装机容量指标来考量，却容易产生误解。可开发量和理论蕴藏量出力不是同一个概念，水能理论蕴藏量出力表示河段以平均流量一年8760h不间断流动所产生的功率；而河流可开发量是河流规划水电站装机容量的累加，与电站年利用小时数有关。可开发量数值可能比水能理论蕴藏量出力千瓦数大，甚至大几倍。如霍童溪(见表1)，2008年调查成果显示，流域电站年利用小时降至2996h，流域可开发量74.36万kW，明显大于水能理论蕴藏量出力69.46万kW。

3.2 数据误读，水能资源开发率和资源利用率背离

水电站装机容量是设计阶段需要确定的重要参数和内容，是工程效益的主要体现，受河流梯级规划、开发条件、环境保护及设备技术等因素影响，在规划、建设、改造等不同阶段都会变动，以装机容量或发电量衡量会有不同的结果。如霍童溪上培水电站(见表2)，原装机只有0.56万kW，1995年第一次技改扩容至1.26万kW；随着上游调节水库的建成，2005年第二次技改扩容至5.1万kW，两次技改后，此处水能资源，以开发量计算，开发率已达305%，以发电量计算，资源利用率为108%，数据显然是矛盾的。上培水电站装机容量的逐次增加，实际上是水量利用水平提高，电能利用效率提高，但是装机容量无法衡量出这些变化。因此，以装机容量为基础的水能资源利用率概念不够准确，不能真实地反映河流开发的量与质。

3.3 调整频繁，电站装机容量与河流可开发量差距变大

河流可开发量由全国大规模普查而来，一段时间一条河流的数值是相对固定的，不随着具体电站装机容量变动而调整。而具体水电站开发时，在设计、建设和技改不同阶段，装机容量往往会扩容，增大幅度。一是受水库开发任务影响，水库在灌溉、防洪、发电等开发目标中，不同用水排序，决定用水权重，也决定装机容量大小。二是与水工程调蓄性能有关。有良好调节性能的水库水电站，在电力系统中承担着腰荷或峰荷，电站利用小时不高，装机容量比同等没有调蓄性能的电站大得多。三是电力系统作用。水电是供电可靠性的首选电源，利用调峰性能和清洁可再生优势，充当电力系统调峰、调频，甚至应急保障任务，因此水电站装机容量有增大的趋势。四是上下游匹配。梯级电站一般上下游年利用小时数相当、流量相匹配，特别上游有调节性能良好的水电站时，下游电站同步扩大装机容量，也提高电能质量。因此，水电站装机容量逐渐人为调高，若开发率选用已开发水电站装机容量，与可开发量比，即使河流不开发新资源点，此比例也将逐渐变大。

3.4 引起误解，福建省水能资源开发利用形势错判

基础工作深度不够、错误指标的引用，容易得出福建省水能资源已开发利用殆竭的错误结论。如2005年底全省已建水电总装机1115万kW，开发电量386亿kW·h，若以装机容量指标来衡量，2003年全省普查成果可开发量1089万kW，相对于开发率达102%，数据不合理，且可据此判断福建水能资源已过度开发；以2008年调查成果可开发量1356万kW计，约占可开发量的82%，尚有余地。同时，从资源利用效率来看，2005年底发电量只占水能理论蕴藏电量的35%。从资源开发角度看，未开发水能资源点约有339处。从潜力上看，福建省水能资源开发早，存在布局不合理、自动化水平低和水资源利用水平低等问题，这需要以转型升级新思路，推进水电站优化布局，加快河流生态修复，提升水能资源利用效率。

4 几点建议

4.1 淡化装机容量的概念

以出力或装机容量表示河流水能、水电有直观的优点，方便人们了解电力工业、了解水电的容量和产业规模。但随着水力开发条件及社会变化，关注水资源胜过其他。同样都以千瓦为单位，数值上水电站装机容量越来越比河流可开发量大，河流可开发量比水能理论蕴藏量出力大，用装机容量来衡量河流水能资源开发状况不够准确且易被误解。要如《小水电水能设计规程》指出那般：“国外发达国家以年平均发电量表示水能理论蕴藏量和可开发容量，淡化装机容量的概念。”

4.2 改进河流水能评价指标

水能资源评价是水资源配置和管理的重要基础性工作，选用科学合理的评价指标，反映河流水能状况和开发利用程度是一项重要内容。若选用装机容量指标，并形成以装机容量为基础的水能资源开发率衡量标准，将难以准确表达河流开发的数量及质量，其弊端将随着开发程度的提高而显现。因此要适当考虑以资源点、水头、河长、电能等指标来量化和评价河流水能的开发利用程度。

4.3 加强水能资源评价和管理工作

近几年，重视开发水能资源，随着水能资源的开发，一些负面的影响逐渐凸现：无序开发、与民争水、河道减脱水严重等，因此，做好河流水能评价、重视河流开发承载能力、推动河流生态修复、研究河流水资源是否满足区域经济社会可持续发展显得尤为重要。

[1] SL 76—2009 小水电水能设计规程[S].北京：中国水利水电出版社，2009.

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The Malpractice of Measuring the Development Level of River Water Power Resources by Installed Capacity

WANG Xianglian

(WaterConservancyDepartmentofFujianProvince,Fuzhou350001,China)

The article combines the research and appraisal achievement of water power resources as well as hydropower planning practice of Fujian, analyze the malpractice of measuring river water power resources by installed capacity, discuss the relationship among the theory reserves of water power resources, river exploitable capacity, hydropower station installed capacity and open utilization degree, clarify concepts that are easy to be misunderstood, put forward the related suggestions of strengthening river water power resources assessment and management.

hydro energy; installed capacity; developing degree; malpractice

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.04.008

TV7

B

1673-8241(2017)04- 0026- 04