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聊聊雅砻江水电已投产项目和梯级补偿效应、风光水互补效应--川投能源分析报告系列之四
接上文~
官地水电站
官地水电站
官地水电站位于四川省凉山彝族自治州西昌市和盐源县交界的雅砻江上，水库正常蓄水位1330米，最大坝高168米，水库总库容7.6亿立方米。电站总装机容量240万千瓦（4台60万千瓦），多年平均年发电量约117.76亿千瓦时。枢纽建筑由碾压混凝土重力坝、右岸地下厂房和泄洪消能建筑物等组成。官地水电站是继锦屏二级水电站之后，锦屏一级水电站的又一补偿电站；不仅可提供强大的电力，而且具有明显的梯级补偿效益。
官地水电站于2010年10月20日正式开工，2013年3月机组全部投产。由于官地水电站优异的经济效益和显著的环保效益，先后获得“2016年～2017年度国家优质投资项目奖”、“国家水土保持生态文明工程”等荣誉。
官地水电站拥有4台60万千瓦机组，总容量240万千瓦，2012年3月首台机组投产发电，2013年3月机组全部投产。年发电110.3/117.7亿度（单独发电/与上游联合，下同），2021年发电120.45亿度，售电119.91亿度，平均上网电价0.277元。资产总额（投资总额）约160亿，每千瓦造价0.65万元。
目前，锦屏一级、锦屏二级、官地三个水电站，合计1080万千瓦，同属雅砻江水电站凉山分公司，年发电量的40%送川渝，60%送江苏，上网电价为平均每千瓦时0.3203元（含税）。结算方式：与国家电网公司分别在锦屏一级、锦屏二级、官地梯级水电站上网侧关口统一按每千瓦时0.3203元结算上网电价。
两河口水电站
两河口水库
两河口水电站为雅砻江中游的龙头梯级水库电站，电站位于四川省甘孜州雅江县境内，是雅砻江干流中游规划建设的7座梯级电站中装机规模最大的水电站，两河口水库正常蓄水位2865米，相应库容101.54亿立方米，调节库容65.6亿立方米，具有多年调节能力。
枢纽建筑物由土质心墙堆石坝、溢洪道、泄洪洞、放空洞、发电厂房、引水及尾水建筑物等组成。土心墙堆石坝最大坝高295米，发电厂房采用地下式，电站采用“一洞一机”布置，安装6台单机容量为50万千瓦水轮发电机组，总装机容量300万千瓦，设计多年平均年发电量为110.0亿千瓦时。工程于2014年9月获得国家核准，2015年11月29日实现大江截流并开始围堰填筑。电站于2021年9月首批机组投产发电，2022年33月全部投产。
两河口水库总库容107.67亿立方米，调节库容65.6亿立方米，如果仅仅看两河口水电装机的话，664亿元建成300万千瓦装机，1千瓦的投资要2万多元，不划算，但如果算其补偿效应的话，两河口的性价比就和锦屏相当，相当不错。
重视调节性水电站价值，可有效平滑来水波动，保障发电量。分公司来看，乌东德、白鹤滩电站投产后，长江电力可实施六库联调，总调节库容430亿立方米；雅砻江水电拥有两河口、二滩、锦屏一级三大调节水库，总调节库容148.4亿立方米；华能水电拥有小湾、糯扎渡两大多年调节电站为首的两库八级电站，多库联合调度有助于形成水库群梯级效应，通过梯级调度熨平来水波动。
梯级水电站的补偿效应：
由于河道来水不均匀，汛期多枯期少，如果想把汛期的水或洪水都拦起来发电，一个办法是修足够高的大坝，把所有水蓄起来慢慢用，第二个办法是多布置发电机，充分利用来水，但这两种办法都有致命的缺陷，持续大半年的平枯水期里，太高的大坝或太多的发电机，基本处于空置状态，没有性价比，因此，没有水电站设计成可以充分利用每一滴水，而汛期，无可避免的需要大量的泻水，产生弃水。那么，解决弃水的办法是什么呢？
以三峡为例，三峡上游是向家坝水电站，具有大水库，在汛期可以贮存本来要进入三峡水库的洪水，如此，三峡水库可以减少弃水，枯水期水量不足时，再把水放到三峡水库，能增加发电量。这些电量是额外产生的，没有上游的向家坝水库，三峡就不会产生这部分额外的电，这个上游水电通过水量调节使得下游水电站产生额外的发电量，我们称之为“补偿效应”。
补偿效应1：上游的大水库可以额外增加下游水电站的发电量，上游水库要足够大。
向家坝上游是溪洛渡水库，溪洛渡水库可同时增加下游向家坝和三峡的发电量。溪洛渡上游的白鹤滩的水库，可以增加溪洛渡、向家坝和三峡的发电量。
补偿效应2：越靠近上游的大水库，其补偿的水电站越多，性价比也就越好。
梯级水电站的联合调度：
通过梯级及区域联合调度，可实现全流域协同效应。以长江电力为例，根据水情遥测系统、气象预报系统、水文预报系统、通信及自动化保障系统，，通过上述技术手段，实施梯级水库联合优化调度，减少梯级各库齐水，提升平均运行水头，梯级电站水能利用率提高超过4%。
通过联合调度减少电站弃水示意图：
来自《长江电力价值手册》2021年
提高平均运行水头通过联合调度适当提前每年的汛后蓄水时间，延迟汛前水位消落时间，尽量在非汛期保持较高的平均运行水头。另外，充分利用汛期洪水资源，在保证安全的前提下，把部分洪水留在水库，待洪峰过后，再经水轮发电机组泄至下游，这样不仅增加了发电流量，同时也提高了汛期水库的平均运行水头。提高水库平均运行水头的方法，简单可以总结为“早蓄水、晚消落、动汛限”。
来自《长江电力价值手册》2021年
两河口水库的补偿效应：
两河口是位于雅砻江中游的龙头水库，是雅砻江干流中游规划建设的7座梯级电站中装机规模最大的水电站，也是我国藏区开工建设综合规模最大的水电站工程，位于海拔2800米的高原地带，雅砻江下游有11阶梯水电站，雅砻江在攀枝花汇入金沙江，金沙江上有4个水电站，在下游的长江干流上有三峡和葛洲坝。雅砻江上的电站归属于雅砻江水电，金沙江和长江上的水电站属于长江电力。如此一来，两河口拦蓄的每一滴汛期水量，都可以保留到枯水期然后下游水电站发电18次，产生巨大的经济效益，两河口的性价比非常高！
通过中、下游水电站水库的科学调度、补偿调节，两河口水库在不增加物资投入的条件下，在电力最紧缺的枯水期，可以增加一个二滩水电站全年的电量。两河口水电站的建成，将增加雅砻江中、下游水电站枯水年平枯期平均出力445万千瓦，增加平枯期电量225亿千瓦时。“一个主体开发一条江”的雅砻江水电开发模式让雅砻江公司可以坐收下游补偿效应，从而促使两河口水电站上马，而在其他流域的龙头水电站命运却没这么幸运。
不仅仅是对于雅砻江，两河口还给金沙江、长江上的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝水电站带来巨大的补偿调节效益。经测算，增加六大电站枯水年平枯期平均出力229万千瓦，增加平枯期电量116亿千瓦时。
因此，按照“补偿效应”，两河口的大坝要修的尽量高，水库存量尽量大，两河口大坝高度295米，为全球相当于100层楼的高度，是中国第一高、世界第二高的土石结构大坝，大坝的总填筑量达4300万立方米，相当于6个鸟巢体育场的体积。两河口水电站总库容量108亿立方米，相当于770个西湖的蓄水量。调节库容高达65.6亿立方米，是中国目前最好的超级水电站。如果两河口调度得当，结合下游水电站，可实现几乎零弃水。
同时，多阶水库的每一级水库，都可以存续一定的汛期水量，挪到枯水期使用，除了提升发电量，通过联合调度，还能产生巨大的防洪效应。通过逐级节流，各个阶段的洪水流量大大削减。
因此，按照“补偿效应”，两河口的大坝要修的尽量高，水库存量尽量大，两河口大坝高度295米，为全球相当于100层楼的高度，是中国第一高、世界第二高的土石结构大坝，大坝的总填筑量达4300万立方米，相当于6个鸟巢体育场的体积。两河口水电站总库容量108亿立方米，相当于770个西湖的蓄水量。调节库容高达65.6亿立方米，是中国目前最好的超级水电站。如果两河口调度得当，结合下游水电站，可实现几乎零弃水。
同时，多阶水库的每一级水库，都可以存续一定的汛期水量，挪到枯水期使用，除了提升发电量，通过联合调度，还能产生巨大的防洪效应。通过逐级节流，各个阶段的洪水流量大大削减。
两河口的补偿效应（理论值）
国投电力（600886.SH）2021年11月8日在投资者互动平台表示，注意到您提及的报道数据是增加“平枯期”电量。根据项目可研阶段的测算，两河口完全发挥调节性能后，对雅砻江中下游梯级电站多年平均发电量的补偿效益为102万千瓦时。
综合以上，出现两河口水电站1千瓦的投资要2万多元的情况，正是664亿元的高投资换来下游342亿度的补偿效益，获得额外电量的下游水电站是否应该给两河口水电站分额外发电的收益呢？
附：
原则上需要，否则上游的龙头水电可以完全站在自己最大经济效益的角度控制单位装机的投资，满足自身效益最大化。
国家层面上需要，这样在可开采水利资源不变的情况下，类似两河口这样的水电站可以大大提升发电总量。
《四川省流域梯级水电站间水库调节效益偿付管理办法》中规定：
第七章调节效益偿付
第二十八条主调节效益，由受益方以实际受益额的70%，向偿付段上游调节电站偿付。
第二十九条延伸效益，由偿付段末端的调节电站向上游调节电站偿付。偿付额为实际延伸效益额的70%。
按照这个规定，两河口对下游的补偿效益340亿度电，七成补偿收益为238亿度，这部分归两河口收益，但这个规定没有落实，由于每年水量不同，补偿效益无法想理论准确计算，是固定值。同时下游水电开发主体原因，可能和两河口是同一家公司。这个补偿效益只能从国家层面评估大水库的投入是否值得，国家层面鼓励建设龙头大水库的，政策优惠落实在入网电价上。
四川水电的上网电价
2022年8月22日明确两河口水电站平水期上网电价暂按0.3766元/kwh执行，枯水期电价上浮24.5%，丰水期电价下浮24%。两河口水电站是四川省重要的多年调节水库，目前暂按过渡期电价结算。
杨房沟水电站
杨房沟水电站位于凉山州木里县境内的雅砻江流域中游河段上，雅砻江中游河段梯级开发的骨干电站之一，坝型为混凝土双曲拱坝。正常蓄水位为2094m，相应库容4.558亿m³，初拟装机150万千瓦，多年平均年发电量68.74亿千瓦时，总投资约170亿元。工程枢纽主要由最大坝高155米的混凝土双曲拱坝、泄洪消能建筑物和引水发电系统等组成，电站总投资达200亿元，杨房沟水电站计划2021年11月投产发电，2022年工程竣工。
关于两河口和杨房沟的上网电价，两河口水电站是四川省重要的多年调节水库，目前暂按过渡期电价结算，杨房沟电站尚未明确电价机制。两河口和杨房沟的电价争取工作，公司仍在全力进行。
腊巴山风电项目
2023年9月21日，国家首批大型风电光伏基地项目、川渝地区“十四五”以来投产最大的风电项目——雅砻江腊巴山风电项目正式投产发电。
腊巴山风电
腊巴山风电位于四川省凉山州德昌县，属于高海拔山地风电场。项目总装机容量25.8万千瓦，总投资超19.2亿元，年平均发电量约6.8亿千瓦时，可满足约31万户四川家庭的年用电量，每年发出的清洁电能相当于节约标准煤约20万吨、减少二氧化碳排放约56万吨。
按照《四川省发展和改革委员会关于2022年新建风电、光伏发电项目上网电价政策有关事项的通知》，2022 年，对新核准陆上风电项目、新备案集中式光伏电站和工商业分布式光伏项目（以下简称“新建项目”） 上网电价，延续平价上网政策，按四川省燃煤发电基准价每千瓦时0.4012元执行;新建项目可自原通过参与市场化交易形成上网电价，市场化增加新能源发电能力供给和电量消纳，促进能源绿色低碳转型发展。
雅砻江柯拉一期光伏电站
柯拉光伏电站是四川省首个百万千瓦光伏电站，也是全球最大、海拔最高水光互补项目，位于四川省甘孜州，柯拉光伏电站场址面积约16平方公里，相当于80个鸟巢的面积，由200多万块光伏组件、5000多台逆变器、300多台箱式变压器变组成，规模为全球之最。
柯拉光伏电站总投资超53亿元，装机规模达100万千瓦，年平均发电量20亿度，柯拉一期光伏项目于2023年6月25日投产，平价上网电价为四川省燃煤标杆电价0.4012元/千瓦时，预估为雅砻江水电增收2.58亿元。
雅砻江柯拉一期光伏电站其并网发电，标志着全球首个百万千瓦级“水光互补”电站正式投产。柯拉一期光伏电站是雅砻江两河口水电站水光互补一期项目，场址最高海拔4600米，装机100万千瓦。年平均发电量20亿度，每年可节约标准煤超60万吨、减少二氧化碳排放超160万吨。电站为全世界水风光一体化开发探索出一条新路，对构建新型能源体系，实现“双碳”目标具有示范和引领作用。
电站通过500kV输电线路接入距离50公里、装机300万千瓦的两河口水电站，实现光伏发电和水电的“打捆”送出。这一点很重要，说明这种“打捆”送出的方式不存在风力和光伏发电不能上网的问题，而单纯的风电和光电外代表的新能源方式由于电的质量，存在入网的问题（弃风、弃光），与水电互补的风电和光电的效率由于单纯的风电和光电。
柯拉一期光伏项目
水、风、光电互补效应
光伏只能在白天发电，晚上无法发电，存在间歇性，同时受到气候条件的影响，比如阴天、雪、沙尘暴等影响，光电出现波动性。形成锯齿状的发电曲线，电压不稳定，消除这种锯齿状的波动一个方案就是水光互补。以柯拉光伏电站为例，柯拉光伏电站的电接入到两河口水电站，和水电站发出的电混在一起然后接入电网。如此，消除光电的波动，两河口巨大蓄水来说，发多少电，就放多少水，具有很好调节性能，这是水光互补的基础条件。
①利用水电站快速启停的特性，对光电进行小范围补偿，消除光电中的锯齿，得到平滑的光电曲线。
②利用巨大库容的调节性能，补充光伏发电的间歇，输出均衡稳定的电能。
与抽水蓄能站点不同，这个水光互补的电能是混合水电和光电。对水电站来说，在光能充足的时候，水电可以少放水少发电，降水储存在水库中，等电网的用电高峰，再讲这些额外存贮的水放下来多发电，满足电网的峰值需求。即：调峰，一部分调峰能力，是由光电带来，从能量转换的角度看，光电以水的形式存储起来，结合上面的“补偿效应”对于整个流域的水电梯级，发电的总量会增加。
所以，在水光互补中，互补是双向的，光电得到水电的容量支持，水电得到光电的电量支持，产生1+1>2的效果。关键是光伏发电的规模与水电梯级的规模和特性匹配，与电网的输出能力相匹配，才能达到最佳匹配效果，柯拉光伏电站未来将扩展到300万千瓦以上，和规划的风电一起，形成雅砻江流域水风光互补格局，构成全球最大的清洁能源基地。我国是水光互补电站的先行者和领跑者。
两河口混合式抽水蓄能项目
混合抽水蓄能是在梯级水电站常规发电的基础上，给上一级水库加装抽水蓄能机组，独自运转，既能抽水蓄能，也能常规发电，和常规的抽水蓄能电站相比，混合抽水蓄能电站利用现有的梯级上下水库，所以投资更小，建设周期也更短，且不会新增淹没区。增加建混合式抽水蓄能电站需要以下几个条件，存在上下游水库，上下游水库距离近，且落差越大抽水蓄能效果越好，上下游水库库容大，且水库库容/河流径流量越大效果越好。
目前两河口水库和牙根一级水库（在建中）情况，两河口是最高的土石坝达295米，落差大且库容可观，比如两河口水库库容108亿立方米，且具备多年调节能力，且两河口水库的库容/雅砻江径流量高，同时雅砻江流域有抽水蓄能的需求，比如两河口附近还有风电和光电，抽水蓄能可以将参差不齐的新能源发电以水的势能存贮起来，然后转换成稳定的水电源源不断输出，这些都是两河口得天独厚的自然条件。
因具备独特的自然环境，适合抽水蓄能建设，两河口混合式抽水蓄能项目已于2022年底开始建设（两河口水电站水库为上库，下游牙根一级水电站水库为下库，扩建4台30万千万时的可逆式机组，形成混合式抽水蓄能电站），公司预计 2028 年建成投产，项目为目前全球最大的混合式抽水蓄能项目，建设完成后有望获得容量电价，进一步增厚收益。
①为什么抽水蓄能盈利能力很差，很多企业纷纷上马抽水蓄能项目呢？比如川投能源20日晚间公告，公司决定投资82.63亿元（项目匡算总投资），并设立屏山抽水蓄能项目公司负责投资开发宜宾屏山抽水蓄能电站。公司拟采用现金+银行贷款方式出资，根据项目推进进度逐步到位。
②关于风光水电互补、梯级水电站的补偿效应（联合调度）和混合抽水蓄能对雅砻江水电的影响，后文问题2：水风光电组合是拉低水电的业务，还是产生一种更具优势的新能源形态？会进一步详细探讨。
什么是抽水蓄能&混合抽水蓄能？我国抽水蓄能发展现状如何？抽水蓄能的电价定价机制是怎样的？
见下篇~
未完待续～
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