专题 | 长江流域梯级水库群介绍

（以下内容从新湖期货《专题 | 长江流域梯级水库群介绍》研报附件原文摘录）
　　一、双碳背景下，水电成为能源体系转变中的重要抓手 在“碳达峰、碳中和”战略背景下，国家大力支持以水电、太阳能、风电为代表的清洁能源行业的发展，能源体系加速向清洁低碳方向转变。政策支撑下，可再生能源呈现发展速度快、运行质量好、利用水平高、产业竞争力强的良好态势，取得了诸多里程碑式的新成绩。 其中水电具有可再生、清洁高效、安全稳定、价格低廉等优势，是技术最为成熟、最早进行大规模商业开发的可再生能源，全球主要工业化国家普遍开发比率较高。中国作为全球水电资源最丰富的国家，无论是发电量、用电量、累计装机容量还是新增装机容量，均高居全球第一。 根据能源局最新数据，2022年全国可再生能源装机突破12亿kW，达到12.13亿kW，占全国发电总装机的47.3%，较2021年提高2.5个百分点，新增装机1.52亿kW，占全国新增发电装机的76.2%，已成为我国电力新增装机的主体。其中常规水电总装机量3.68亿kW、抽水蓄能0.45亿kW，新增1507万kW、抽水蓄能新增880万kW。 按全球能源互联网发展合作组织在《中国2030年前碳达峰研究报告》的预测，至2030年，我国可再生能源发电占总装机的比重将达到54%。电价体系也将持续有利于水电等可持续的清洁能源，而优质水电资源全球亦稀缺。在未来双碳背景下，水电的储蓄和常规发电将在中国能源结构中持续扮演重要角色。 二、长江流域是我国水能资源最丰富的地区 长江是世界第三、我国第一大河，发源于青藏高原的唐古拉山主峰各拉丹冬雪山西南侧，干流全长6,300余km，自西而东流经青海、四川、西藏、云南、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海等11个省（自治区、直辖市）注入东海。 长江上中游的分界线是宜昌，中下游的分界线是湖口。长江干流宜昌以上为上游，长4,504km，流域面积100万平方km，其中直门达至宜宾称金沙江，长3,464km。宜宾至宜昌河段习称川江，长1,040km。宜昌至湖口为中游，长955km，流域面积68万平方km。湖口至出海口为下游，长938km，流域面积12万平方km。 长江流域面积约180万km3，约占我国国土面积的18.8%。其支流展延至贵州、甘肃、陕西、河南、浙江、广西、广东、福建等8个省（自治区），其中主要支流为雅砻江、岷江、嘉陵江、乌江、汉江、沅江、湘江、赣江八条支流。 长江流域是我国水资源配置的战略水源地。长江流域水资源相对丰富，多年平均水资源量9959亿m3，约占全国的36%，居全国各大江河之首，单位国土面积水资源量为59.5万m3/km3，约为全国平均值的2倍。每年长江供水量超过2000亿m3，支撑流域经济社会供水安全。 长江流域同样是实施能源战略的主要基地。长江流域是我国水能资源最为富集的地区，水力资源理论蕴藏量达30.05万MW，年电量2.67万亿kWh，约占全国的40%；技术可开发装机容量28.1万MW，年发电量1.30万亿kWh，分别占全国的47%和48％，是我国水电开发的主要基地。 我国规划的“十三大”水电基地，总装机规模达到2.75亿kW，而其中雅砻江、金沙江、大渡河、乌江、湘西、长江上游等6个基地处于长江流域之内。 三、六大巨型水库组成长江流域核心梯级水库群 长江流域水工程众多，已建成水库5万多座，其中大型水库300余座。其中最重要的分别为金沙江水电基地的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝，以及长江中上游水电基地的三峡和葛洲坝六座巨型水库电站。 六大座梯级电站共安装约110台水轮发电机组，总装机容量达7169.5万kW，相当于“三个三峡”的装机容量，年平均发电量约3,000亿kWh，可满足超3亿人一年用电需求，每年可节约标准煤超9,000万吨，减排二氧化碳超2.4亿吨。 三峡电站位于湖北省宜昌市境内，是世界上装机容量最大的水电站。电站总装机容量为2,250万kW，包括32台单机容量为70万kW，2台单机容量为5万kW水轮发电机组。 三峡工程采用的是混凝土重力坝，是超载能力最强的坝型，具有很高的安全性，不怕洪水漫坝，世界建坝史上尚没有混凝土重力坝发生漫坝后溃决的先例。重力坝顾名思义就是利用坝体自身重量来抵抗上游水压力并保持自身稳定的坝型。重力坝由多个坝段组成，每个坝块都能独自受力。重力坝具有稳定性好、抵抗灾害能力强的特点。缺点是相对造价高、施工周期长、施工工程量大。 三峡重力坝坝顶高程185m，正常蓄水位175m，总库容393亿m2。初期正常蓄水位156m。初期和最终的防洪限制水位分别为135m和145m。三峡电站发电厂房位于坝后，为坝后式厂房。 溪洛渡电站位于四川省雷波县和云南省永善县交界的金沙江峡谷，是世界第四大水电站。电站总装机容量1,386万kW，包括安装18台单机容量为77万kW水轮发电机组。2013年7月首批机组投产发电，2014年6月全部机组投产发电。 溪洛渡水电站是典型的“三高三大”水电站。“三高”即高坝（300m级）、高地震烈度（基本烈度Ⅷ度）、高速水流（接近50m/s）；“三大”即大流量（最大泄量约50,000m3/s）、大地下厂房（顶拱跨度超30m）、大型机组（单机容量770MW）。 溪洛渡水坝为双曲拱坝，坝底高程324.5m，坝顶高程610m，坝高285.5m。仅次于锦屏一级的305m、小湾的294.5m，是国内第三高拱坝。大坝顶拱中心线弧长681.51m，混凝土约680万m3。 拱坝是一种在平面上呈凸形的挡水建筑物，主要利用凸形抗压能力强的特性。拱坝与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用两侧山体的岩石来支撑。因此，拱坝可充分利用筑坝材料的强度，是一种经济性和安全性都很好的坝型。拱坝主要的缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。溪洛渡电站厂房为坝后式，其地下厂房洞室群数量（342条洞室）和尺寸均为世界之最。 向家坝电站位于四川省宜宾市和云南省水富市交界的金沙江峡谷。电站总装机容量640万kW，包括8台单机容量为80万kW水轮发电机组。2012年11月首批机组投产发电，2014年7月全部机组投产发电。 向家坝及前面提到的溪洛渡电站建成后可以解决三峡最大的心病——泥沙淤积。专家认为，金沙江中游是长江主要产沙区之一，多年平均含沙量每立方米达1.7公斤，约为三峡入库沙量的1/2。利用金沙江输沙量高度集中在汛期的特性，合理调度可使大部分入库泥沙淤积在死库容内。 向家坝电站拦河大坝和三峡大坝一样为混凝土重力坝，坝顶高程384m，最大坝高162米，坝顶长度909.26m。其电站厂房属于坝后式，由右岸地下厂房及左岸坝后厂房组成。 葛洲坝电站位于湖北省宜昌市境内，是长江干流上修建的第一座大型水电工程。电站总装机容量273.5万kW，包括19台单机容量为12.5万kW，2台单机容量为17万kW，1台单机容量为2万kW水轮发电机组。1981年7月首批机组投产发电。 葛洲坝水利枢纽工程是我国水电建设史上的里程碑。它在一定程度上缓解了长江水患，具有发电、改善峡江航道等功能，可发挥巨大的经济和社会效益。同时，它提高了我国水电建设的科学技术水平，培养和锻炼了一支高素质的水电建设队伍，为三峡水利枢纽工程建设积累了宝贵的经验。 葛洲坝属于混合型大坝，左、右岸连接段是土坝，中间泄洪溢流发电等坝段是混凝土重力坝。葛洲坝电站为河床式厂房，其厂房位于河床中，成为挡水建筑物的一部分。 乌东德电站位于四川省会东县和云南省禄劝县交界的金沙江下游，是世界第七大水电站。电站总装机容量为1,020万kW，包括12台单机容量为85万kW的水轮发电机组，多年平均发电总量389亿kWh。2020年6月首批机组投产，2021年6月全部机组投产发电。 乌东德电站坝体挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，坝顶高程988米，最大坝高270米，底厚51米，厚高比仅为0.19，是世界上最薄的300米级特高拱坝，也是世界首座全坝应用低热水泥混凝土浇筑的特高拱坝。乌东德电站泄洪采用坝身泄洪为主，岸边泄洪洞为辅的方式。电站厂房布置于左右两岸山体中，均靠河床侧布置。 白鹤滩电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界的金沙江下游，是世界第二大水电站。电站总装机容量为1,600万kW，包括16台单机容量世界最大的100万kW水轮发电机组，多年平均发电总量624亿kWh。2021年6月，首批机组投产发电，并于2022年7月11日全机组投产发电。 白鹤滩水电站拦河坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程834m，最大坝高289m，拱顶厚度14.0m，最大拱端厚度83.91m，含扩大基础最大厚度95m，混凝土浇筑方量约803万m3。大坝坝顶弧长约209.0m，分30条横缝，共31个坝段，高程750.0m以上设混凝土垫座，4#-25#坝段底部设扩大基础，大坝不设纵缝。坝下设水垫塘和二道坝，泄洪设施包括大坝的6个表孔、7个深孔和左岸的3条泄洪隧洞。地下厂房对称布置在左、右两岸，尾水系统为2台机组共用一条尾水隧洞的方式，左、右岸各布置4条尾水隧洞，其中左岸有3条与导流洞相结合，右岸有2条与导流洞相结合。 截至今年7月12日，由以上六座巨型水库为主构成的世界最大清洁能源走廊运行平稳，发电机组全部处于安全稳定运行状态，六座梯级电站高峰运行机组最高达97台，最高单日发电量超9亿kWh，12日调峰量超3200万kW，相当于26座120万kW抽水蓄能电站的调峰能力，并连续两日打破2022年2,617.5万kW调峰量的历史纪录，充分发挥梯级电站“西电东送”骨干电源点作用，调峰能力巨大，绿色引擎作用突显。 四、梯级水库群在长江资源的利用中起到了巨大作用 长江流域水工程众多，已建成水库5万多座，其中大型水库300余座。在水利部领导下，长江水利委员会于2012年编制了首个长江流域水库群联合调度方案并获批实施。经过十余年的实践探索，目前长江流域联合调度体系中的控制性水工程总数从10座增至111座，通过联合调度，控制性水工程整体效益明显提升。 前期长江流域水库群联合调度的核心围绕四库联调展开，主要依靠溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝四座梯级巨型电站进行联合调度。后续随着乌东德及白鹤滩2座巨型水电站的完工与投产，原有的四库联调拓展为六库联调，进一步实现增发效益。六库联调后，长江流域的水资源利用能力得到了明显提升，梯级各库弃水进一步减少，平均运行水头（上下游形成的水位落差）进一步提升，充分发挥长江干流六库联调优势，保守估计将在四库联调基础上每年进一步增发电量约60至70亿kWh。 梯级水库群的存在，可以优化电源结构，增强清洁能源供应。单论六库联调下，1m3的水单独通过三峡电站只能发出0.25kWh的电能，但在梯级水库对水资源的优化调度和多次利用下，1m3的水可以发出2kWh的电能，发电效率足足提高了8倍。四库联调期间，4座梯级电站年度累计完成发电量2,083亿kWh,而在六库联调后，6座梯级电站发出绿色清洁电能2628.83亿kWh，相当于减少二氧化碳2.19亿吨。 梯级水库群可以改善丰枯出力结构，平衡来水时空分布。天然水资源具有时空分布不均的特性，即丰水期来水多，枯水期来水少，导致水电站丰枯出力不均，梯级调节性龙头水库电站的运行方式对下游各梯级电站影响很大。随着水库电站的投产，按主汛期蓄水、枯水期腾库发电的方式运行，可将主汛期下游电站无法利用的洪水拦蓄到枯水期发电，提高下游电站的水资源利用率，在不影响主汛期下游梯级电站发电能力的情况下，增加了枯水期的发电量，提高机组利用小时数，改善电站的经济性。 梯级水库群承担调峰调频任务，保障电网安全运行。我国电力电量总体呈现“电量平衡有余，季节性用电高峰期间电力平衡能力偏紧”的特点。水电相比煤电、气电等其他电源，具有运行灵活、安全可靠的绝对优势。水电站机组开机灵便、迅速，从停机状态到满负荷运行仅需1到2分钟时间，其增减负荷的迅速灵敏性有利于满足电网调峰和紧急事故支援对上网容量的高标准要求。此外，大规模新能源并网影响系统原有功率供需平衡机制，负荷反调节特性十分明显，导致电网负荷峰谷差进一步加大，而具有季及以上调蓄能力的水库电站由于具有较大的调节库容，可调节出力范围大，可承担电网调峰、调频和事故备用等重任，保障系统安全稳定运行。 梯级水库群在平抑新能源出力波动上有优势，可增强系统调节能力。风、光资源在时空上的随机性、间歇性所导致的风、光出力的频繁波动，极大地加剧了电网调峰、调频的压力，对电力系统的安全稳定运行影响较大。充分发挥水电调节速度快、能源可存储等优点，能有效缓解间歇性能源出力波动给电力系统带来的影响，更好地发挥促消纳、保安全作用。以西南区域可再生能源开发基地为例，拓展水风光储一体化基地建设，可以充分利用有效库容调节风光出力波动，成为了风、光等多能互补开发的重要互补能源，这也是目前解决大规模间歇性能源电力外送的有效途径之一。 梯级水库群的联合调度可以减少流域电站弃水。当预报下游来水大于电站所有机组过流能力时，可以通过上游水库提前拦蓄部分水量，待下游来水减小后，上游水库再逐步释放拦蓄水量，尽量让来水都通过机组过流，从而提高梯级电站的发电效益。 长江梯级水库群作为国家能源重点工程和“西电东送”的骨干电源，电量主要销往华中地区（湖北、湖南、河南、江西、重庆、四川）、华东地区（上海、江苏、浙江、安徽）及南方地区（广东、云南），有效地保障了东部地区发展的电力需求，而且有利于改善东部地区的生态环境，并为沿海各制造业重镇的发展保驾护航。 随着全球气候变暖带来的各种气候问题频发，如近期异常的夏季高温天气，极端天气带来的剧烈降水波动等等，给各行业的生产以及电力的供需侧带来了巨大的挑战。长江梯级水库群已成为我国应对气候变化的重要工具之一，在可再生能源生产、能源效率提升方面作出了重大贡献，且在整个流域的综合效益、安全以及生物多样性保护方面起到巨大作用。及时关注与了解长江梯级水库群的状态及情况，可对相关多种大宗商品的基本面判断提供有效支持。 新湖期货黑色组/新湖期货有色组 姜秋宇 执业资格号：F3007164 投资咨询资格号：Z0011553 审核人：余典 免责声明 本报告由新湖期货股份有限公司（以下简称新湖期货，投资咨询业务许可证号32090000）提供，无意针对或打算违反任何地区、国家、城市或其他法律管辖区域内的法律法规。除非另有说明，所有本报告的版权属于新湖期货。未经新湖期货事先书面授权许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发布。如引用、刊发，须注明出处为新湖期货股份有限公司，且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。本报告的信息均来源于公开资料和/或调研资料，所载的全部内容及观点公正，但不保证其内容的准确性和完整性。投资者不应单纯依靠本报告而取代个人的独立判断。本报告所载内容反映的是新湖期货在最初发表本报告日期当日的判断，新湖期货可发出其他与本报告所载内容不一致或有不同结论的报告，但新湖期货没有义务和责任去及时更新本报告涉及的内容并通知更新情况。新湖期货不对因投资者使用本报告而导致的损失负任何责任。新湖期货不需要采取任何行动以确保本报告涉及的内容适合于投资者，新湖期货建议投资者独自进行投资判断。本报告并不构成投资、法律、会计、税务建议或担保任何内容适合投资者，本报告不构成给予投资者投资咨询建议。

点此查看微信公众号原文全部内容>>

大部分微信公众号研报本站已有pdf详细完整版：https://www.wkzk.com/report/（可搜索研报标题关键词或机构名称查询原报告）