第05版:科技·装备

中国能源报 2026年11月09日 Mon

返回目录    放大 缩小 全文复制        下一篇

“十五五”水电调度,从流域统筹到容量优先

——访中国工程院院士王浩

■本报记者 苏南 《中国能源报》(2026年11月09日 第 05 版)

  按照《新型能源体系建设“十五五”规划》与《新型电力系统建设“十五五”规划》预计,2030年常规水电装机约4.1亿千瓦、抽水蓄能约1.6亿千瓦。水电定位从传统的电量供应,转向为新型电力系统容量支撑与流域级多能融合的调度中枢。特别是金沙江下游至三峡、葛洲坝6座巨型梯级清洁能源走廊,已实现151座水库的物理联合调度,这意味着我国水电从单库开发迈入流域统筹。

  机遇背后是层层考题,跨省调度的交叉如何算清?如何守住动态调度的安全底线?水电的容量价值如何在市场机制中真正兑现?围绕水电发展热点问题,《中国能源报》记者专访了中国工程院院士王浩。

  从“电量供给”转向“容量调节优先”

  中国能源报:“十五五”水电从“电量供给”转向“容量调节优先”,这一定位转变背后,考核和规划逻辑发生了哪些变化?

  王浩:如何充分发挥水库的调节能力,是历史赋予水电行业的新使命。这不是不再重视“电量供给”,而是在保障清洁电量供给的基础上,更加突出水电的容量支撑和灵活调节价值。相应地,考核要从主要关注发电量、利用小时数,转向更加注重可靠容量、调节能力和新能源消纳贡献。

  规划层面,也要从以单一水电站开发和发电效益为主,转向流域统筹、区域协同和电力系统优化。实现这一转变有四条路径:一是强化政策引导和制度创新,完善体现水电容量和调节价值的市场机制;二是突破核心技术瓶颈,提升水电灵活调节和智能运管能力;三是加强数据共享,推动“水风光储”协同运行;四是深化电价、融资和市场机制改革,激发行业活力。

  中国能源报:“水风光储”一体化开发是未来的主要方向吗?

  王浩:“水风光储”多能互补是新型能源体系建设的大方向。风电、光电具有间歇性与波动性,大规模并网需水电灵活调节予以支撑。与化学储能、压缩空气储能通常实现2至6小时的短时储能相比,水电的储能优势显著。在科学调度与优化运行下,水库储能时长可达2—3天,适宜实现跨季节储能。

  水库储能有几个创新路径:“卧式抽水蓄能”概念,即在现有水库装上可逆式机组或大泵,与附近新找的上库下库组成新型抽蓄电站,把水库从单纯蓄水转化为“蓄水加水能”;还可以把梯级水库各库互为上下库,利用梯级电站群做成抽水蓄能电站群。

  另一个方向是盘活东南区域中小水电资源。浙江、福建、广东等省拥有数千座中小水库,可为这些小水库加装电站功能,再以虚拟电厂模式实现统一对外供电,可聚合形成“半个三峡”量级的供电能力,借助软件盘活中小水电上网难、电价竞争力弱的困境。国家水网建成后,水网与电网、水运网与供水网可交叉融合,并与算力中心协同发展,创造出更复杂丰富的AI应用场景。

  跨区域调度要算“明白账”

  中国能源报:长江6座巨型梯级水电站连同各支流百余座水库,已实现世界领先的物理联合调度。结合您原创的“效率、公平、公益”三次博弈理论,最需要破解哪一层难题?

  王浩:需要破解的,是第二层“公平”——跨区域外部性的归因、核算与补偿,并在此基础上向第三层“公益”贯通。

  三次博弈的第一层“效率”,也就是“在给定来水和约束下把总效益做到最大”,这在工程上已有成熟的优化手段。真正的短板在第二层:上游多蓄一方水,下游谁受益、谁受损,省与省之间、坝上与坝下之间,这笔交叉外部性的账还没有统一、可检验、可复核的算法。过去靠行政协调和专家权重,权重一变结论就变,是一本“糊涂账”。第三层“公益”,即水库群对防洪减灾、生态健康、能源安全这些全流域公共价值的贡献。目前更是只有定性表述,没有进入调度裁决。所以当前的攻坚方向,是把“效率—公平—公益”这条链真正打通,让流域统筹从“物理联合”升级为“判据联合”。

  中国能源报:跨省调度时,上下游权责与风险分担如何界定?您有什么具体建议?

  王浩:跨省、跨区域的权责与风险分担,可以归纳为三句话:谁施加外部性谁记账,谁受益谁补偿,谁受损谁受偿。权责边界不再按行政区划笼统划分,而按外部性的物理传递路径界定。上游的调度行为在下游哪个断面产生多大影响,用模型算清楚,权责就落到哪里。风险分担则要把预报不确定性显式摆上台面:正常预报误差范围内的偏差,由各方按事先约定的比例共担,并设“容错带”;超出“容错带”的重大偏差,通过洪水保险、流域补偿基金和再调度修正三道机制吸收。这样既保护主动作为的一方不被“秋后算账”,也防止把风险单方转嫁给下游。

  建议做四件事。一是建账,以6库和主要支流为对象,建立跨省交叉外部性账簿,用支付矩阵刻画“谁的行为影响谁、沿什么物理路径传递”,做到无重复、无遗漏。二是定责,把每一方的贡献和损害公平分摊到具体责任人,替代“拍脑袋”的权重。三是立规,把公平层的“低损害带”和公益层的公共价值裁决,写进联合调度方案和跨省协议,使补偿不再一事一议。四是支撑,依托流域数字孪生和一体化预报调度平台,让这本账可实时更新、可审计追溯。

  中国能源报:遇到枯水年,上下游用水争议如何化解?

  王浩:枯水年的上下游争议,本质是“缺水的损失怎么分”。我主张四步:先用“货币化—指数化”双轨度量,把水量、电量、供水保证率、生态基流放到同一本账上,消除“各说各话”;再按公平和公益准则确立保障序,生活用水和生态基流优先,生产和发电按效率准则排后,这个顺序事先议定、不临时争议;然后用Shapley值把枯水年的总缺水损失公平分摊到各用水主体,谁多占谁补足;最后靠制度兜底,预置触发式协商规则,当预报来水低于设定频率就自动启动分配程序和补偿机制,并探索跨年度“水量银行”和流域补偿基金,以丰补枯。2022年长江大旱期间,靠统筹上游水库群应急补水、与下游逐一协调,56个枯水日既守住了供水和灌溉,又避开了生态敏感时段,说明这条路走得通,下一步是把它从“应急协调”变成“规则内置”。

  “活”的调度须建立在“死”的底线上

  中国能源报:在厄尔尼诺现象频发的背景下,水库动态调度的安全底线靠什么保障?

  王浩:洪水兼有灾害、资源、生态三重属性,对应调度账簿上的三笔账:灾害要控住,资源要用好,生态要保住。三次博弈正是按这个逻辑分工:效率博弈把洪水的资源属性变现,公平博弈防止一个目标的收益建立在对另一个目标的过度伤害上,公益博弈为防洪减灾和生态健康这些公共价值兜底。问题的关键,是这个“活”的调度必须建立在“死”的底线之上。

  安全底线靠四道闸保障。第一道是物理红线。设计洪水、校核洪水、汛限水位、大坝与库区安全,这些是不可博弈的硬约束,所有优化只在红线内的可行域里进行,红线一寸不让。第二道是不确定性的显式管理。厄尔尼诺等极端气候下,预报误差不是可以忽略的小量,必须把它概率化计入决策——动态汛限水位的浮动,严格限定在预报置信区间和批准的幅度之内,预报越不确定,留的安全裕度越大。第三道是容错与回退。借鉴公平层“低损害带”的思想,任何动态调度方案都必须落在可承受的损失带内,一旦滚动预报显示可能越界,立即触发预泄、错峰等回退动作,宁可放弃部分蓄水效益。第四道是制度底线。调度权限、会商程序、应急响应和责任追究必须清晰,技术再先进,也不能替代制度上的守门人。概括成一句话就是,底线不靠某一个模型或某一次预报,而靠“红线—裕度—容错—问责”这套层层设防的体系。

  中国能源报:科学上如何平衡防洪安全、适度蓄水、水资源利用和生态需求?

  王浩:让三层博弈各司其职。防洪安全由红线和公平层共同把守,拥有最高优先级,任何增加防洪风险的收益都要在外部性账上现形并被否决;适度蓄水和水资源利用交给效率层,在安全和公平约束内把洪水资源化做到最优,比如汛末抓住最后一场洪水科学蓄水;生态需求由公益层兜底,实践中可通过精细的人造洪峰过程塑造,下游四大家鱼自然繁殖规模已达到历史较高水平,证明防洪、发电与生态并不是非此即彼的“零和博弈”,在遵守红线、相互妥协的基础上完全可以实现人水和谐。

  中国能源报:AI已应用于枢纽智慧监测、智慧建造、水库调度等场景。在巨型水库群这样的高风险工程里,AI的能力边界在哪里?

  王浩:AI带来的不仅是水利管理效率的提升,更可能从根本上改变水利管理和科技创新的方式。过去水利水电发展主要依靠一代代工作者积累数据、知识、模型和经验,现在大语言模型、智能体等技术能把这些知识经验转化为可调用、可推理、可迭代的智能能力,使我们分析复杂问题、认识流域规律、优化工程调度的能力实现新跃升。

  更重要的是,AI还能作为新的科研工具,帮助我们发现未知规律、提出新的科学假设,推动水利水电科技走向人机协同探索、持续学习、自主创新的新范式。这里必须指出,AI并非无所不能,面对极端事件和超出已有认知的复杂情景,其分析结果仍存在不确定性。对巨型水库群这样的高风险工程,必须坚持机理约束、结果验证和人工把关,既发挥AI的推理创新优势,也确保关键决策安全可控。