四川港航嘉陵江流域梯级电站群联合调度研究分析

王振国

【摘要】"四川港航"，也称四川省港航开发集团有限责任公司。由于嘉陵江流域龙头水库不在四川港航的调度范围之内，港航公司各个航电枢纽水库绝大部分无调节能力，所以单靠四川港航很难实现真正意义的联合水库调度，但是由于嘉陵江流域梯级电站绝大部分属于港航公司，港航公司在尽可能的通过自己公司的联合调度的情况下再协调参股的龙头水库电站，将对嘉陵江流域整体防洪能力和水资源合理利用有很大的提高，实现发电利益最大化。同时，四川港航坚持"以电养航"，肩负着打通嘉陵江航运通道的历史重任，嘉陵江流域梯级电站群实现联合调度将大大的提高航运能力和航运效率。

【关键词】联合调度梯级航电枢纽嘉陵江流域 防洪 发电 航运

1嘉陵江流域梯级电站群概况:20世纪90年代，嘉陵江渠化被四川省交通运输厅决定作为四川内河建设的重点工程，通过建设嘉陵江流域梯级航电枢纽工程，将原始天险的航道变成上下相互紧密连接的相对静止的优质航道。在嘉陵江流域上，从四川广元至重庆规划建设15个相互衔接的梯级航电枢纽工程，从上游到下游的航电枢纽分别为亭子口、苍溪、沙溪、金银台、红岩子、新政、金溪、马回、凤仪、小龙门、青居、东西关、桐子壕、利泽和草街，以此构建一条从四川广元上船经嘉陵江到南充、重庆并到达上海的航电枢纽网络。嘉陵江中上游流域有宝珠寺、亭子口两个大型水库。宝珠寺水库为不完全的年调节水库，可调节库容量为13.4亿立方米；亭子口水库为年调节水库，可调节库容量17.32亿立方米。

2四川港航嘉陵江流域梯级电站群现状:四川省港航开发集团有限责任公司，于1996年6月获得四川省政府的认可，目前作为四川省港航投资集团有限责任公司的重要组成部分，具有重大的社会责任和发展潜力。该公司拥有三十六亿元的注册资金，并拥有十三家子公司，总资产接近二百七十亿元，依托四川港投集团综合资源优势，坚持港口、航运、物流产业一体化发展，以产业投资运营为抓手，以港口资源开发利用为重点，积极推动各个产业的集聚以及产业链、产业群的形成与发展。四川港航参、控股的航电枢纽共14座，是嘉陵江航电开发的主干企业，控制嘉陵江流域面积广、航道长，总装机规模约240万千瓦。嘉陵江流域梯级枢纽工程的兴建是解决川东北地区水资源不足，优化电力结构和布局，提高电能质量等问题的重要措施，也是促进四川省经济社会发展所必需的。四川港航全力推进嘉陵江流域电站水库群联合调度项目，对项目方案进行深入研究和论证，以此为基础，加强嘉陵江流域梯级水库群的协同调度和管理，优化梯级电站的发电效益最大化。四川港航在嘉陵江流域电航枢纽开发中要解决的问题主要有:一是如何合理安排嘉陵江干流各梯级枢纽间发电出力分配问题；二是如何科学规划好嘉陵江各梯级枢纽间调峰补偿机制；三是如何提高航电工程运营管理水平，保障电站安全运行的问题。

3四川港航嘉陵江流域梯级电站群联合调度的意义:上个世纪30年代，美国政府不断深入对田纳西河流域综合项目开发，并对田纳西河流域进行了有效的综合治理，取得了显著的经济、社会和生态效益。美国是世界上最早开展流域治理工作的国家之一，田纳西河流域综合开发项目一直是美国政府进行流域治理的样板工程。这一水利工程最大功效是提高河流发电、灌溉、防洪和航运能力；促进了水资源利用的效率与效益；增加了区域经济发展水平，提高了社会福利水平。嘉陵江渠化是一个全新的开发模式，梯级渠化就是要通过各种渠道把嘉陵江沿线水资源和水运资源合理开发利用起来。梯级渠化为‘龙头’带动开发航运，为四川省经济、社会发展提供强大的运输保障能力，是实现科学发展、富民兴川目标的重要举措。嘉陵江上世纪80年代初就开始进行梯级渠化，但从上世纪90年代才全面实施全渠化工程。二十多年过去了，嘉陵江梯级航电工程渠化已逐步成型，四川港航对嘉陵江流域规划的“航电结合”目标已经成为现实。与此同时，交通部要求进一步加快嘉陵江梯级渠化的发展速度，同时也提出了更高的要求。相信嘉陵江流域电站群联合调度后，嘉陵江梯级渠化工程成为"中国的田纳西"的这一愿景将成为现实。

4开展联合调度的必要性

4.1进一步协调防洪联调联控，保护嘉陵江下游河道和沿江城市居民安全

在汛期，宝珠寺、亭子口水库根据相关防洪预案，严格执行汛限水位运行，确保嘉陵江中下游地区汛期安全度汛，而对嘉陵江中下游的梯级水库的联合调度是以"以丰补枯"为原则。四川港航嘉陵江流域电站群水库可以通过上游龙头水库调度情况提前做出预判，汛期大水时提前拉低各航电枢纽库区水位，保证嘉陵江下游河道和沿江城市居民安全。

4.2优化梯级航电枢纽水调、电调管理，促进企业长足发展

随着长江经济带建设，四川港航在嘉陵江流域地区占据了重要地位，随着嘉陵江流域梯级电站群联合调度的发展布局日益加快，各单位在此区域的发展业务也会越来越多。为进一步提高对库区船舶运输服务水平和通航能力

，保障嘉陵江航道安全畅通，港航公司应通过开展有效的联合调度，以提高船舶运力和运行效率。四川港航所属电站实现集中调度后也会大大的提高水资源的利用效率，联合调度控制所属电站的水位、负荷，将减少弃水流量从而增加发电效益，同时通过水位控制保证嘉陵江航道安全。梯级联合调度体系将成为先进、科学和有效的运行方式，通过嘉陵江流域电站群集中优化调度的实施，各电站在保证汛期安全的前提下最大限度地提高了水库库容和电站出力，同时也为整个嘉陵江航道运输创造了良好的条件。

4.3国家"双碳"战略目标背景下的绿色发展之路

面对国家战略、行业政策、技术进步等多重压力和机遇，四川港航作为国有企业，始终跟随国家发展战略，准确把握绿色低碳的方向和要求，明确了以绿色、安全、高效为主线，以转型升级和高质量发展为重点，以科技创新为驱动的总体思路，坚定不移的走绿色低碳发展道路。水电资源是绿色能源，为实现公司绿色可持续发展，将"双碳"目标融入公司发展的全过程，按照"双碳"目标，四川港航制定了详细的绿色低碳发展规划。嘉陵江流域航电枢纽联合调度将进一步提高水能资源的利用率，增加发电量，从而为国家"双碳"战略做出贡献，绿色发展也是公司长远战略选择的必由之路。

4.4美化改善城市环境，形成具有规模经济的城市群

渠化后的嘉陵江，风景如画。四川嘉陵江滨水文化发展股份有限公司已开始根据当地特色，建造了适合内河短途航行的旅游客船，开辟了南充港至青林新村"一日游"和夜间城区观光旅游线路。沿江城市都得到了很大的发展，以仪陇县已经建成的新政航电枢纽为例，沿江两侧的仪陇新县城道路平坦，倚着新政航电枢纽建起了一个大型秀水长滩湿地公园，公园与美丽的新县城遥相呼应。新政航电枢纽的建成，带动了当地经济的发展，沿江的商品房热了，城市化进程加快了，类似的嘉陵江沿线城市都得到了很大的发展。嘉陵江渠化后，目前沿江城市都发展迅速、城市优美、人民安居乐业。嘉陵江流域航电枢纽联合调度后，合理有效地控制上下游水位，将更好地打造良好的城市景观，提高沿江城市人民的生活质量，推动沿江城市群的经济发展。

5开展联合调度的有利条件

以宝珠寺、亭子口梯级水库综合调度方案为基础，主要考虑对航运、发电、生态保护等方面的影响。首先，对宝珠寺、亭子口水库防洪现状进行了分析，重点对库区河段防洪问题、库区航电枢纽的设计问题、库区通航方式等进行研究，并以历史洪水为基础开展了相关研究工作；其次，结合防洪与发电需要分析各年来水情况，对各年来水进行优化；最后将优化后的调度方案运用于实际生产中。

5.1四川港航嘉陵江流域电站水库群联合调度的研究基础

在嘉陵江流域，亭子口、宝珠寺两座大型枢纽电站与下游的三峡水电站形成梯级互补，对保障长江流域防洪安全、水资源可持续利用、流域生态环境安全等发挥了重要作用。据统计，由于嘉陵江宝珠寺、亭子口上游区域及中下游干流与支流的降雨来水分布时常不均匀，这就为宝珠寺、亭子口和四川港航所属嘉陵江梯级电站联合水资源互补调度提供了有利条件，联合调度、协调统筹后将会较现在有更好的经济效益。嘉陵江流域梯级电站的联合水库调度艰巨且复杂，需要对嘉陵江流域各个公司的协调做好大量的前期工作。目前嘉陵江流域电站集控中心正在筹建，建成后将成为嘉陵江流域梯级电站联合调度平台。港航公司所属电站之前已有建立联合协调防洪调度的基础，亭子口水电站、宝珠寺水电站、四川港航公司所属航电枢纽都属于四川省电力调度中心直调，集控中心建成后也更便于流域电力调度协调控制。

5.2嘉陵江流域沿江城市河段防洪的现实需求

根据亭子口电站的相关设计报告，宝珠寺、亭子口水库分别作为不完全年调节和年调节的大型水库，通过合理的联合水库调度，使得嘉陵江沿岸7个城市的防洪能力由2至5年一遇，提高到20至30年一遇，县城、乡镇和下游相对集中的居民点、沿江农田的防洪能力由2年一遇提高到10年一遇。嘉陵江流域洪水过程的运行实践表明，四川港航嘉陵江流域梯级电站群协调调度起到了很大作用，但是还不能完全满足下游地区的防洪要求。因此，有必要联合其他兄弟航电枢纽公司对中上游防洪调度策略进行进一步细致的研究，在上下游防洪需求矛盾时，提出良好的协调调度策略，将对嘉陵江中下游沿江行政区域的防洪度汛有着重要的意义。

5.3梯级水库的运行水平仍具有巨大的挖潜空间

近几年嘉陵江流域特别是中上游水量突变的机率增加，时而遇到特大暴雨时而遇到干旱等灾害天气，四川港航嘉陵江流域各电站发电量很难达到最大利用效率。即使年平均来水流量大，但是水量往往集中在几次大洪水中，造成机组水头偏低，且遇到超大洪水，机组就要停机发电，机组的发电效率不高，造成水资源的浪费，往往机组不能达到设计年发电量。近些年，随着新能源的大量投入、经济发展下行，电能的需求量不稳定，各个发电企业的生存发展也面临着严峻的考验，企业盈利点的优势也较之前有很大的削弱。各个航电企业若有效配合，结合宝珠寺、亭子口的大型水库

，各航电公司的发电量还有进一步的提升空间，各公司应挖掘其中的机遇和潜力，不断的研究联合优化水库调度的方法，进一步的提高自身发电能力，减少弃水、减少水资源的浪费。

5.4联合防洪和发电的优化调度具有良好经济价值

纵观各大发电集团，实行流域集中控制、优化水库调度均取得了明显的经济价值并提高了企业的管理能力和整体形象。嘉陵江流域梯级航电枢纽所属公司偏多，协调难度大且水库调度还处于起步阶段，联合调度还不是很成熟，四川港航嘉陵江流域电站数量最多，实现联合调度不仅仅是提高单个电站的效益，而会产生群体利益效应，因此，四川港航联合协调其他兄弟公司积极开展防洪、发电、航运的联合调度研究工作，既可以让各个企业自身得到长足发展，也对带动周边城市群的发展具有深远的影响。

5.5联合水库调度对嘉陵江航运的影响

"绿色嘉陵江、经济嘉陵江、旅游嘉陵江"，这是嘉陵江梯级渠化后的嘉陵江新定位。四川省政府早在"十三五"交通规划明确提出了嘉陵江航运的发展思路，即在全江渠化即将形成时，交通部门将着力开展嘉陵江枢纽运行、船型及营运组织研究，完成嘉陵江航运及港口发展规划，为保证嘉陵江航运的快速发展奠定坚实的基础。四川是资源大省，嘉陵江两岸盛产煤炭、非金属矿石和农副产品。渠化后的嘉陵江，水路运输条件的改善和发电能力的提升，将极大促进沿江矿产资源开发，缓解目前能源供应紧张的问题，加快沿江经济带的建设。据预测，到2010年、2020年和2030年，嘉陵江水路货物运输量将分别达到2350万吨、3810万吨和5660万吨。嘉陵江原有航道技术等级低，加上梯级渠化施工期断航、碍航等因素影响，很多企业的货物运输都已弃水登陆，相信渠化后并实现各个水库的联合调度后将改变这一现状。

5.6联合水库调度提高各个航电枢纽过船效率、推动地区经济发展

通过有效、可靠的信息系统把船闸、航运管理等各个系统统一起来，交通主管部门对流域内的资源进行有效的整合与管理，直接、及时地获取相关信息，将推动嘉陵江流域的交通、经济的发展。这对于促进西部地区渠化河流的建设和西部内河航运业的发展有着积极的意义，同时也为全国渠化河流调度系统的建设树立样板工程、积累经验，为全面提升西部地区交通信息化打好基础。嘉陵江全江渠化工程与四川省及重庆市经济发展密切相关，未来嘉陵江航道将成为重要的水运大动脉，与长江联网、干支直达，客货运输费用将大大降低，同时使风光秀丽的嘉陵江流域旅游资源得到开发，对沿江地区的经济建设发挥重要的作用。通过渠化河流港航综合系统的建设实现渠化河流航运管理的现代化、智能化，大大提高内河航运管理水平和力度，填补我国西部采用自动化网络技术进行航运管理的空白。众所周知，发展航运具有很多优势，比如说运送成本低、运送量大、资源消耗低、占用耕地少、环境污染影响小等，嘉陵江流域各航电枢纽未来的联合调度将为四川经济的对外开放和长远发展产生深远影响，这个也是四川港航的发展契机，必将使四川深入融进"陆海新通道"，创造新的经济增长点。

6结语

经过二十几年不断的探索和发展，四川嘉陵江流域梯级航电枢纽电站群已经形成。防洪、发电、航运是航电枢纽企业的重要任务和责任，在兼顾梯级电站水能资源高效利用的同时，深入挖掘航电枢纽的发电潜能，保证航运安全，是各航电枢纽和沿江城市群急需解决的问题。通过联合各级防洪管理部门、电力调度部门以及嘉陵江流域梯级电站群进行防洪、发电、航运的具体对策进行制定研究，可以进一步有效的将各航电枢纽公司的水库调度工作做得更好，充分发挥联合调度的优势，提高嘉陵江流域各行政区域的防洪能力，提高水能资源利用率，优化各航电枢纽的发电计划，将有效的提高各航电枢纽及沿河行政区域经济和社会效益。

参考文献

[1]袁玉娇.嘉陵江中上游水库群联合调度的必要性分析[J].四川水利，2021，42(06):35-36.

[2]张澍宁，张超.智能联合调度对嘉陵江航运的影响[J].中国水运，2008(04):48-49.

[3]王建中.航电结合 联合建设 多元筹资新探——四川嘉陵江渠化开发的实践创新和启示[J].四川水力发电，2005(02):79-82.

[4]郭旭宁，胡铁松，黄兵，等．基于模拟－优化模式的供水水库群联合调度规则研究[J]．水利学报，2011，42(06):705－712．

[5]张建明.(2014).亭子口水利枢纽防洪调度初探.四川水利(05),18-21.

[6]罗斌，钱凯霞，李安强．乌江梯级水库联合优化调度方案研究[J]．人民长江，2010，41(22):8－11．