施工区域水利水电

施工区域水利水电（精选七篇）

施工区域水利水电 篇1

我国的水电开发比重较低, ”十二五”规划纲要提出在做好生态保护和移民安置的前提下积极发展水电。目前, 我国的水电资源主要集中在西南地区。以四川为首, 四川境内共有大小河流1000多条, 水能蕴藏量占整个西部的三分之一。但这些区域河谷狭窄, 而落差很大, 而中小型的水电站, 普遍以隧洞引水式电站进行开发。由于工程施工范围为狭长区域, 施工测量控制网需要兼顾整个施工区, 而狭长的测量控制网在施测时存在如边长投影长度变形过大、网点布设困难、误差传递路线较长、最弱点精度较差、点位精度难以控制等问题。现以龙坝水电站为例, 探讨狭长区域施工测量控制网的技术设计、优化及测量。

2 工程概况

龙坝水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州境内龙坝河上, 系龙坝河规划梯级方案中的第三级。龙坝水电站采用隧洞引水式开发, 经左岸5.9km长引水隧洞至龙坝乡上游180m处建地面厂房发电。龙坝水电站总装机容量为18.0MW, 根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》 (SL252~2000) , 龙坝电站为小 (1) 型工程, 工程等别Ⅳ等, 主要建筑物按5级建筑物设计, 次要建筑物及临时建筑物按5级建筑物设计。龙坝水电站建筑物主要由取水枢纽、引水隧洞、压力前池、压力管道、主副厂房、升压站等组成。

3 技术设计及优化

3.1 技术设计原则

(1) 紧密结合龙坝水电站狭长的特点, 兼顾主要水工建筑物的位置、地质条件、地形条件, 参考工程施工总平面布置图和有关测绘资料, 结合甲方的有关要求, 布设坝址、支洞口及厂房施工控制网。特别注意的是, 施工区高差达600米, 为了满足施工测量长度变形的要求, 需选取两个不同的边长投影高程面。对于取水枢纽和隧洞区域, 整个平面控制网 (LB01-LB16各点) 的边长应投影至2580米高程面上。对于压力前池至厂房区域的部分控制点 (LB13-LB16各点) , 应将其边长投影至2280米高程面上。

(2) 采用优化设计的理论和方法, 顾及控制网的精度、可靠性, 兼顾费用原则, 通过方案对比, 选用科学、先进、经济合理的设计方案。

(3) 采用先进的仪器、设备、软件, 完成控制网的观测、计算、平差工作, 力求施工控制网测量成果质量达到优良级。

(4) 设计方案简明, 易于实施, 具有明显的可操作性。

3.2 基本精度指标

三等GPS测距先验中误差5mm±1ppm·D。二等水平角测角中误差±1.0″, 单位权中误差先验值 (方向观测中误差) ±0.7″, 测距先验中误差1mm±1ppm·D, 平均边长相对中误差1/150000, 最弱点的点位中误差小于±10.0mm。

三等水准先验单位权中误差±3.0mm/km, 往返测较差和线路闭合差≤±12。按DL/T5173-2003中贯通误差竖向分配原则, 当相向开挖长度<5km时, 洞外竖向中误差为15mm。若控制网点的高程中误差对洞外竖向中误差没有显著影响, 则其最弱点高程中误差应小于0.4倍的洞外竖向中误差, 即6mm。

3.3 方案优化

在满足上述基本精度指标, 依据龙坝水电站施工总平面布置图及有关测绘和地质资料, 结合甲方的有关要求, 在施工区范围内选设LB01-LB16、G01-G03共19点 (LB01-LB16为平高点, G01-G03为高程点, BM点为水准间歇点) , 组成的施工控制网, 然后对此网进行了优化。控制网略图如下:

3.3.1 优化结果

经实地选点及多种方案比较后, 选定平面控制点16个, 高程控制点15个 (平高控制点12个、高程控制点3个) 。平面和高程控制网优化设计最终结果:观测方向优化为10个, 观测边长为31条时, 网的最弱点点位中误差为±2.7mm, 最小可靠性因子为0.39, 网的平均可靠性因子为0.70;当观测方向优化为53个, 观测边长为28条时, 网的最弱点点位中误差为±3.0 mm, 最小可靠性因子为0.37, 网的平均可靠性因子为0.68;当观测方向减少至46个, 观测边长减少至27条时 (见图1) , 网的最弱点点位中误差为±2.91 mm, 最小可靠性因子为0.35, 网的平均可靠性因子为0.63。此网为优选网型。

三等光电测距边长观测23条, 三等水准观测约30 km, 三等GPS观测30站。四等光电测距三角高程12公里。

3.3.2 精度估算

(1) 平面控制网估算

2280米高程面平面控制网以LB13为起算点, 以LB13-LB14的方位角为起算方位角, 共观测三等光电测距边长6条。经估算其最弱点点位中误差为±4.01mm, 最弱边长相对中误差为1/347600, 均满足设计精度指标, 且有一定的富余量。2580米高程面平面控制网以LB13为起算点, 以LB13—LB05的方位角为起算方位角, 共观测二等水平角5站, 三等光电测距边长23条, 三等GPS观测30站。经估算其最弱点点位中误差为±7.46mm, 最弱边长相对中误差为1/177400, 均满足设计精度指标, 且有一定的富余量。优化设计结果见表1

(2) 高程控制网估算

高程控制网分为三等水准测量和四等光电测距三角高程两部分, 其精度估算结果见表2。由表2可知, 控制网中最弱点高程中误差为±4.3mm, 满足设计精度要求。

4 控制网点的造埋

造埋工作是施工控制网测量的基础工作, 点位和标石质量的好坏不仅影响其本身的稳定与安全, 还影响到整个控制网的观测精度与可靠性, 同时还关系到控制点是否能够长期保存和使用。

平面控制网点采用PVC塑管 (350mm*350mm) 混凝土观测墩, 开挖深度应穿越风化岩层, 到达新鲜基岩面以下至少0.2米。

水准混凝土标石点位应选取在稳固耐久区域, 且保持标石垂直方向的稳定;标石的底部埋设在冻土层以下, 并浇灌混凝土基础。

5 控制网观测

5.1 控制网观测方案

平面坐标系统采用独立坐标系, 中央子午线102°, 采用的曲率半径为6368850m;高程系统采用1985国家高程基准。

由于整个施工区域狭长且落差大, 从坝址区至厂房区, 落差达600米, 为了满足施工测量长度变形的要求, 需选取两个不同的边长投影高程面。

5.1.1 平面控制网观测

平面控制网观测采用ToPcon Hiper双频GPS接收机进行观测, 仪器标称精度为± (5mm+1ppm·D) 。GPS以静态模式分时段、以边连接方式进行观测。边长的校核采用Lecia TCA2003型全站仪 ( (±0.5mm+D×10-6) 和±0.5″精度指标) 。

5.1.2 高程控制网观测

由于河谷狭长, 植被茂密, 控制点采用两岸布设, 引水隧洞同岸的控制点, 作为方向基准, 隧洞的对岸控制网点, 作为架设仪器。因此, LB04、LB06、LB09、LB11、LB13各点采用四等光电测距三角高程测量方法, 其余均采用三等几何水准的测量方法。水准仪使用Lecia DNA03型水准仪 (每公里往返测高程中误差0.3mm) 。

5.2 控制网测量精度

平面控制网中最弱边LB06-LB04的边长中误差为1/238637;最弱点LB06的点位中误差为2.8mm。三等水准网中, 平差后最弱点高程中误差2.9mm。

结语

1在狭长区域布设高精度施工控制网, 采用GPS测量方法, 是保证控制网精度的一种经济、快速和非常有效的作业方法。

2在狭长区域布设施工控制网, 宜结合该区域地形、施工布置图对控制网进行优化, 按照需求来布置控制网点及等级。

3川西部山区, 中小型水电站众多, 而河流落差较大, 依据施工测量长度变形的要求, 选取边长投影高程面。

4随着科技的发展, PVC塑管可替代传统的方标或钢管标, 它材质轻盈, 结构坚固, 使用方便, 易于保存, 外形美观。

参考文献

[1]SL52-93, 水利水电施工测量规范[S].

[2]何惠生, 张正禄等.珊溪水电站施工控制网的模拟计算和优化设计[J].大坝与安全, 2002 (5) .

浅论完善宾阳区域水利设施 篇2

宾阳县是广西农业大县, 由于没有大江大河通过, 又是桂中旱片工程性、资源性缺水县。全县多年平均降雨1584毫米, 水资源总量16.97亿立方米, 人均占有量1600多立方米, 远低于全国人均占有量2400立方米和全区人均4290立方米水平。水资源短缺, 工农业用水供需矛盾突出, 严重制约全县经济社会发展。2000年夏, 持续高温少雨, 全县晚稻受旱8万多亩, 旱作物受旱10万多亩, 直接经济损失4000多万元;2009、2010年, 秋冬春连旱, 全县水库蓄水仅4000多万立方米, 是全县水库有效库容的20%, 比近年同期少6000多万立方米, 全县春插8万多亩农田灌溉用水困难;县城大小38家供水单位水源全部为地下水, 工业用水、居民供水紧张、严峻, 全县农村饮水不安全人口达29万人。

为解决水的问题, 20世纪50年代以来, 宾阳县先后建成了各类水利设施1700多处, 其中建成水库123座, 基本拦截全县过境三分之二来水, 水库工程总有效蓄水量2.2亿立方米, 有效灌溉面积由50年代初期的5万亩, 增加到了50多万亩。这些水利设施的兴建, 为改善农业生产条件、治理生态环境、促进地方经济发展, 发挥了巨大的作用。

宾阳水利工作虽然取得了较大的成绩, 但面临的困难和问题还很多, 水利建设跟不上形势发展, 适应不了经济社会发展需求。一是水利建设机制不完善, 投入不足, 加上设施运行50多年, 老化失修, 安全隐患严重, 特别是病险水库多, 渠道渗漏大, 提水工程效率低。全县123座水库, 根据近年核查, 安全隐患水库80多座, 其中三类病险水库60多座, 这些安全隐患病险水库不但不能发挥正常蓄水灌溉功能, 而且时刻危及人民群众生命财产安全;全县大小灌溉渠道2000多公里, 输水利用系数仅有0.45, 淤积渗漏严重;电灌提水设备残旧, 带病运行, 效率低, 如六冯电灌站担负和吉、洋桥两个镇乡灌溉面积3.6万亩, 近年最大灌溉仅为2.0万亩。二是防汛抗旱设施落后, 特别是交通、通信等设施适应不了防汛抗旱工作要求。三是由于体制问题, 农业水费征收困难, 基层管理单位职工不能按时发放工资, 职工思想不稳定, 影响灌溉管理工作。四是水利人才短缺, 职工管理业务水平低, 制约水利事业发展。这些情况提醒我们, 要从根本上改善农业生产条件, 防止水环境恶化, 确保农业、农民稳产增收, 促进经济社会又好又快发展, 必须加大水利基础设施建设, 提高水利职工业务管理水平, 扎实做好水文章。

二、全力做好宾阳水文章, 首先要明确目标, 突出重点, 合理规划, 加快水利建设步伐

国家提出:“水利建设要全面规划, 统筹兼顾, 标本兼治, 综合治理。坚持兴利除害结合, 开源节流并重, 防洪抗旱并举, 下大力气解决洪涝灾害, 水资源不足和污染问题”;自治区党委提出:实施西部大开发战略, 做好五篇文章, 把水问题摆在首要位置。结合宾阳实际情况, 宾阳近年水利建设管理工作的指导思想、主要工作目标是:

(一) 主要工作目标

全县近年完成水利建设投入8000～10000万元, 其中争取国家支持6000～8000万元, 地方配套2000万元;大幅度改善灌溉条件, 巩固有效灌溉面积50万亩, 建设旱涝保收、稳产高产40万亩, 推广科学灌溉面积50万亩;加快防汛抗旱现代化基础设施建设, 建立完善水情、雨情测报系统, 通信系统, 做好防洪抢险应急预案;加快实施农村饮水安全解困工程, 大力发展镇乡集中供水事业, 按照国家、自治区要求, 到2013年基本解决农村饮水不安全人口;加快行业脱贫致富步伐, 全县水利系统管理单位逐步摆脱困境。

(二) 主要工作措施

1. 抓好防洪抗旱减灾工程体系建设

全县现有小 (二) 型以上水库123座, 是蓄水灌溉防洪抗旱减灾的骨干工程, 发挥的作用是不可替代的, 为全县国民经济社会发展和生态环境的改善提供了重要的水源保障。但由于水库工程都建于20世纪五、六十年代, 当年建设技术力量薄弱, 资金有限, 群众运动施工质量差, 经过五十多年运行, 老化残旧失修, 安全隐患时刻威胁着人民群众生命财产安全, 一旦发生垮坝事件, 将造成灾害, 甚至是“灭顶之灾”, 教训是深刻的。因此, 决不能掉以轻心, 一定要增强安全意识和危机感, 从战略高度重视防洪抗旱减灾工作, 防患于未然, 加强水利设施管理和维修加固水库工作, 确保水利设施特别是水库运行安全。同时, 还要抓好沿河镇乡防洪河堤加固和整治维修工作, 建立完善防洪抗旱减灾保障体系。

2. 抓好水源工程开发利用体系建设

宾阳县水源本就十分缺乏, 随着西部大开发战略的实施和经济速度的加快, 宾阳县水资源的供需矛盾更为突出, 迫切需要加快建立完整的水资源可持续利用的保障体系, 以水资源的优化配置、持续利用保障经济社会加快发展。加快水利建设, 要因地制宜。地下水资源较为丰富的地区, 适当兴建提水工程、节水喷灌工程, 解决蔗区及旱区灌溉用水问题。重点抓好新宾、黎塘、和吉、邹圩、古辣等镇乡旱片的水利工程建设, 逐步实现蔗区水利化, 增加农民收入, 促进财政增长;对水源条件较好的地方, 积极开辟新水源点, 以短平快水利项目建设为突破口, 重点规划兴建骨干重点工程, 解决全县今后长远的水源问题。一是新建清平水库补水工程。清平水库补水工程位于宾阳县思陇镇南面的银平江与六岑江合口处下游300米处, 工程通过新建拦河坝1座 (小型水库) 、引水系统7.9公里, 将水引入清平水库, 工程建成后, 年可引水2745万m3。兴建清平水库补水工程, 不仅可以解决农田灌溉用水, 还可发电、养殖、旅游和改善县城工业、居民用水紧张, 具有显著的社会效益和经济效益。二是新建陈平江引水工程。陈平江引水工程位于陈平江与六马江合口下游50米处, 通过新建引水坝1座, 开挖隧洞4.9公里, 使之与六佑水库六丁引洪渠连通, 将水引入宾阳县六佑中型水库, 年引水2600万m3。工程建成, 可缓解桃源灌区武陵、中华、古辣、大桥等乡镇10多万亩农田用水紧张问题。三是新建芳雷水库。芳雷水库位于王灵镇芳雷村西侧, 距县城37公里, 集雨面积56.67平方公理, 设计总库容4092万m3, 有效库容3119.71万m3, 属于新建中型水库。工程建成后, 将大大扩展横梨灌区灌溉面积, 新增灌溉面积3.7万亩, 其中自流灌溉面积1.8万亩, 提水灌溉面积1.9万亩。四是加快实施五化灌区续建配套工程。五化灌区包括上林县灌片和宾阳县灌片, 总规划灌溉面积56万亩, 其中宾阳县灌片受益范围的新桥、武陵、古辣、黎塘、和吉等10多个乡镇, 改善灌溉面积36万亩。五化灌区续建配套工程主要是对灌区干、支渠道建设。该项目工程于2002年开工建设, 国家要求2015年建设完成, 项目的实施, 每年宾阳县可从上林方向引水8500万m3。

3. 抓好水土保持及水资源保护工程体系建设

资源开发利用, 要坚持开发与保护相结合的原则。水资源方面, 重点防治水质污染, 要坚持谁污染、谁治理原则, 及时消除污染源, 严格控制地下水开采, 实行总量控制, 保持生态平衡。

水土保持方面, 重点是对小流域、破坏环境进行整治, 退耕还林、还草、还库, 种植水保林, 防止水土流失, 改善生态环境。

4. 抓好人才培训与管理工程体系建设

人才培训与管理是一个系统工程。包括“硬件”和“软件”两个方面建设。“硬件”方面主要抓基础设施建设, 逐步改善职工生产、生活工作条件, 稳定职工队伍;“软件”方面主要抓队伍建设, 加强职工队伍业务培训, 提高管理水平, 造就一支高素质、懂管理、会经营的水利队伍, 努力开拓现代水利建设的新局面。

以上四大工程建设, 一定要坚持实际出发, 因地制宜, 注重成效。根据宾阳县的实际情况, 要抓住以下八个环节, 即“八大为主”、“八大结合”。一是以小型工程为主, 大、中、小工程相结合;二是坚持以蓄水为主, 蓄、引、提、排相结合;三是以巩固完善为主, 维修配套与续建新建相结合;四是以当年受益为主, 冬春突击与长年施工相结合;五是以治水为主, 山水田林路综合治理相结合;六是以建设效益为主, 工程建设与管理相结合;七是以增加水源为主, 开源节流相结合;八是以自力更生为主, 群众参与与国家支持相结合。

三、全力做好宾阳水文章的新举措

(一) 深化水利体制改革, 为水利建设提供良好氛围

加快水利体制改革, 逐步建立适应市场经济和社会体制的水利管理体制, 为水利建设提供良好氛围。一是搞好小型水利工程产权制度改革, 通过拍卖、租赁、承包和股份制形式, 明确所有权, 放开建设权, 搞活经济权;二是搞好农业水费征收改革, 农业水费征收, 要认真贯彻水利产业政策, 建立符合市场经济发展要求的水价机制, 在实现农田灌溉水费性质转变的同时, 改革农业水费征收办法。首先, 教育引导农民增强水是商品的意识, 提高农民交纳农业水费的自觉性和积极性;其次, 逐步改变收费办法, 将现行按亩笼统收费, 逐步过渡到计量收费和按成本价核算收费;三是搞好供水经营管理体制改革, 实行水务一体化管理, 变“多家管理”为“一家管理”, 优化配置水资源, 把资源优势转变为经济优势。

(二) 坚持依法治水, 科教兴水, 提高干部职工素质

水利要发展, 人才是关键。要通过教学培训和多元化人才培训体系, 大力开发人才资源, 要结合机构改革, 精干水利队伍, 提高职工整体素质, 加大依法治水力度, 实施科技兴水战略, 从保障经济社会可持续发展的战略高度, 实现治水思路创新、体制创新、科技创新和工作创新, 造就一支思想过硬、作风优良、技术精湛的水利职工队伍, 适应新时期水利建设发展需要。

参考文献

[1]国家、自治区、南宁市近年有关水利政策文件、会议精神[Z].

[2]宾阳县水利电力志[Z].南宁:广西人民出版社, 1987.

水利工程的生态效应区域响应分析 篇3

水利工程造成的生态破坏是指水利工程直接作用于水生态系统, 造成水流紊乱之后而引起生态系统的生产能力显著减少和结构显著改变, 从而引起环境问题;生态修复是指利用水利工程改变现有水流运动规律, 恢复河流浅滩, 使之光热条件优越, 又形成新的湿地, 让鸟类、两栖动物和昆虫栖息, 恢复河流形态和水质, 改善环境。大坝对河流生态系统的生态效应是规划、建造、设计以及大坝泄流等过程的复合函数, 需要在大坝的规划、设计、建造、运行过程中, 根据河流生态系统的特点, 充分考虑流域土地利用、生态恢复、流量适应性管理等措施, 减轻大坝对河流生态系统的影响, 实现流域水资源的可持续发展, 从而达到人与自然和谐发展的目的。

二、生态效应区域响应分析

(一) 区域响应研究内容

水利工程的生态效应区域响应, 是基于时间尺度和生态空间尺度上的生态破坏和生态修复的综合结果。因此, 生态效应区域响应研究的主要内容包括:调查和分析水利工程所在区域和流域内的生态和环境现状, 以及有关的历史演识别生态和环境方面的敏感因素和问题, 掌握制约生态和环境问题的主要和次;确定研究和分析的边界条件, 明确划分各生态系统的类型, 同时对区域内的各生态空间进行层次划分和分析, 并分析其生态完整性、运行特点和功能特点;开展生态效应区域响应识别, 如生态影响的要素和因子识别、生态影响范围的识别、时间尺度识别、生态空间尺度识别, 以及生态影响性质识别 (分直接和间接、长期和短期等) , 筛选重要指标和相关因子, 建立评价指标体系;根据生态效应负面响应的性质和相应的识别要素, 采取工程措施与非工程措施相结合的方法, 提出减轻或消除负面响应的对策和方案。

(二) 响应机制与原理

水利工程的生态效应区域响应, 主要体现在河流所在区域的非生态变量和生态变量的变化两个方面, 非生态变量主要是指流域内与水文、水情、水量、泥沙、水质、地形地貌、水环境、水体温度、下层地层构造、区域气候等有关的流域与区域特征;生态变量指初级生产量以及高级营养级。生态变量与非生态变量的变化之间相互作用、相互联系。生态系统的作用受水文、水情、水质、泥沙等有关的非生态变量制约, 同时, 这些变量可以作为生态系统条件的主要指标。因此, 水利工程的生态效应区域响应机制和原理大致为:

区域内的水文情势、水量、泥沙、水质、水体温度等非生态变量对水利工程作出响应, 此称为第一级响应;区域地形地貌、区域气候、下层地层构造、区域生产与生活环境, 以及初级生产量等对第一级响应所产生的变化发生响应, 称为第二级响应;在更高的营养级上 (如人类和鱼类、鸟类等动物) 使生态系统产生响应, 称为第三级响应。

(三) 响应分析与识别

水利工程的生态效应区域响应, 是在时间尺度和生态空间尺度上, 各个相互联系和制约的生态系统所产生的响应综合体。为体现水利工程的生态效应区域响应的机制和原理, 并结合生态空间尺度和时间尺度上的累积性特点, 下面拟把生态效应的区域响应识别进行适当分析和概括。

1、第一级响应

水文情势与水量。这些变化主要表现在流量及在河道内演进时间、河道水量分配、河道水位、地下水位等方面。水利工程的运行调度, 库区有河道型变为湖泊型, 形成一个天然湖泊, 上游流量从库区尾部演进到大坝坝前的时间相应明显改变, 而通过调度后的出库水量在下游的演进时间也产生明显的改变, 下游水位变化幅度明显增加。水质与水环境。在河流上兴建水利工程, 使得河流原有的“连续性”受到破坏, 水体水环境的物理和化学特性也就随之发生变化, 这些物理、化学和随之而来的生物也就改变原有的水质状况, 如水体盐度变化、水体酸度的变化等。水库库区泥沙淤积、库区蓄水前的库底清理情况等也会使水质发生一定响应。河流泥沙、水力特性。泥沙对河床、河势、河口, 以及整条河道来说, 是兴建大坝等水利工程需要重点研究的课题, 也是大坝等水利工程后产生的最根本的响应。工程的建设, 改变了天然水体中泥沙输移、冲刷和沉积的规律状态。

2、第二级响应

水生植物等。水利水电工程兴建后形成的水库为水生植物的生长创造了有利条件。有些水库形成后, 水的流速逐渐减弱, 变成缓流状态, 一些适应快速水流的植物和一些不耐水的植物就将很快消失, 取而代之的是一些漂浮的或有根水草等亲水植物出现爆发式生长。地震与环境地质。水利工程可能引起工程所在区域的原有的地震活动性发生明显的响应, 也即是水利工程诱发地震。水利工程蓄水后, 水流沿着断层向深处渗漏, 就可能引起断层累积的应变能量释放, 形成断层错动而诱发地震。高坝、大库容的水利工程诱发地震概率高。投资、旅游与经济发展。水是生命之源, 水库蓄水后, 形成美丽的大湖, 区域气候也随之改善, 水资源的舒适性价值得到进一步体现, 旅游也就成为区域经济发展的一个新的经济增长点;而区域自然环境的改善, 环境越来越舒适, 进一步促进区域经济发展。

3、第三级响应

鱼类。水利水电工程兴建蓄水后, 库区水流变缓慢, 水位抬高, 水库水体的底质、水温和透明度等也发生变化, 鱼类栖息的环境不同程度改变, 喜流性鱼类将不适应缓慢水流的环境而将逐渐出现数量减少, 被迫迁移到其他各支流的滩多水急的环境中, 这些鱼类在库区中会日渐减少。哺乳动物。哺乳动物中, 属水生或半水生的物种不多, 受水利水电工程的建设而产生响应的主要是淡水海豚, 最直接的就是阻碍了这些水生或半水生哺乳动物的自然迁徙, 部分间接的则使有些哺乳动物的觅食地。水利水电工程造成了区域生态系统的干扰, 这些干扰都会使野猪、山猫、犀牛、鹿等动物的生活环境产生响应, 他们的栖息地一定程度上丧失, 活动范围减小等。移民。因水利工程建设需要, 移民非自愿地、被迫性地迁出原先居住地后, 移民的社会经济基础常常被瓦解, 他们失去了长期生产生活的土地和房屋、社会关系, 需要承受失去土地和适应新环境的压力, 包括生理、心理、经济和社会等的巨大压力。从我国过去的水利工程移民情况看, 往往在移民后的最初几年里, 平均收入往往下降, 也出现过移民住房难、上学难、行路难、就业难等新问题, 蓄滞洪区运用对区域生产生活等有一定的不利响应。

三、减轻或消除生态负效应的对策

随着气候变化和人类活动影响加剧, 如果工程管理和运行措施不当, 则易导致负效应。为了更好地促进总体上的生态正效应, 减轻或消除生态负效应, 拟针对评价中被评价为生态负效应的有关指标, 提出工程措施与非工程措施相结合的相应措施和对策。

水利工程区域平均供水成本的探讨 篇4

当前, 我国水资源浪费现象十分严重, 水资源短缺造成的水资源供需矛盾十分尖锐, 缺水已经成为制约我国经济和社会发展的瓶颈。而水价形成机制不合理, 水价与水资源供求关系严重背离, 水价杠杆对水资源配置的基础性作用没有得到正常发挥等, 是造成我国水资源短缺与浪费并存的重要原因。

大量的调研表明, 我国水价的确定和执行中明显存在五大问题: (1) 供水成本核算不实。一方面, 它使水管单位缺乏对成本约束的激励;另一方面, 导致物价部门对水管单位核算的供水成本不信任, 在确定水价时对水管单位的供水成本大打折扣, 造成水价严重扭曲。 (2) 经济承受能力制约了水价作为经济杠杆对水资源的配置作用, 使现行的水价既不能节约水资源, 又不能保证水利工程可持续运行。 (3) 缺乏一套严格规范和科学合理的指标体系, 使价格杠杆对水资源配置作用的发挥受到制约。 (4) 水价构成不合理、不完整。水价构成中不考虑资源赋存和生态系统的保护。 (5) 供水管理体制缺少激励, 中间环节多, 造成终端水价高, 水管单位渠首水价低, 水费实收率低, 而中间环节多, 层层加价等。

因此, 改革水的管理体制, 建立合理的水价形成机制引起了党和国家的高度重视, 成为全社会普遍关注的热点问题。

何谓合理的水价形成机制?我认为, 合理的水价形成机制必须具备五个特征: (1) 合理的供水成本; (2) 经济压力适宜的价格水平; (3) 科学的定额指标体系; (4) 可持续发展的价格构成; (5) 体现激励的供水管理体制。下面, 就合理的供水成本谈一下自身认识。

1 供水成本核算规则缺失是合理水价形成机制的制度障碍

1.1 水成本核算的基础规则有缺陷

目前普遍采用的《水利工程供水生产成本费用核算管理规定》 (以下简称“成本核算办法”) 是以《水利工程管理单位财务会计制度》为基础制定的, 但目前绝大多数水管单位属于事业单位, 执行财政部1996年颁发的《事业单位财务规则》, 并没有执行《水利工程管理单位财务会计制度》。由于《水利工程管理单位财务会计制度》基本上是以企业财会制度为基础的, 它与《事业单位财务规则》在会计科目的设置、会计核算方法、收入的确认和成本、费用的归集等方面都存在着很大的差异。执行《事业单位财务规则》的水管单位, 由于缺乏科学、完整的成本核算资料, 很难规范地按照《水利工程供水生产成本费用核算管理规定》进行供水生产成本核算。

1.2 成本核算的办法和内容不准确、不完整

采用《事业单位财务规则》的水管单位只能实行内部成本核算, 而这种内部成本核算, 从核算内容上讲, 是不完全的成本核算, 从核算方法上讲, 它又是不严格的成本核算。“成本核算办法”实行的是制造成本法, 即把水管单位供水生产中的全部成本费用划分为直接材料、直接工资、其他直接支出、制造费用、销售费用、管理费用和财务费用, 成本核算的内容是完整的, 而作为事业单位的内部成本核算, 有些成本费用项目可能没有发生, 有些费用项目发生了但又无法进行准确的成本核算。

1.3 供水成本费率取值不严密、不明确

由于水利工程供水生产成本、费用的核算是一个非常复杂的问题, 现行的《水利工程供水生产成本费用核算管理规定》自身也存在着一些问题, 特别是在固定资产价值、修理费率标准、人员定额和管理费用的分摊等方面缺乏较为明确的规定, 尚需进一步的修订和完善。

2 区域平均供水成本替代单个工程供水成本的必要性

由于现行的供水成本核算规则存在明显的缺失和水利工程实行的是按单个工程核算成本、确定水价的方式, 因此, 在水利工程供水成本核算工作中, 一方面存在着成本项目不全、成本核算不实的现象;另一方面, 也存在着水管单位管理水平低下, 人员膨胀, 工作效率不高造成的成本扩张现象, 由此而形成在同一区域类型供水成本差距很大, 在一定程度上带来了物价部门、用水户和社会舆论对水管单位核算的供水成本不信任。

从理论上讲, 消除现行“成本核算办法”的制度障碍有两种方法, (1) 重新制定“成本核算办法”; (2) 以区域平均供水成本代替单个工程供水成本。从基本属性分析, 水管单位虽说都定性为事业单位, 但却有不同的财政支付形式, 如差额拨款、自收自支。从运行机制上看, 有事业单位和企业化管理的事业单位。从水利工程的社会属性上看, 有公益性水管单位、准公益性水管单位、经营性水管单位。现实中水管单位的复杂性使得重新制定适用于各种水管单位的成本核算办法在技术上难度很大。而采用区域平均供水成本代替单个工程供水成本则能较好地解决这个问题。因此, 用区域平均供水成本代替单个工程供水成本是消除现行“成本核算办法”制度障碍的有效途径。这种替代至少有三个优点:

首先, 体现了消费公平。即同一区域内, 用水户同样的支付能获得相等的水服务, 体现了公平原则。

其次, 约束了水管单位成本扩张的倾向, 为水管单位采取措施加强管理、提高效率、控制人员、降低消耗等提供了有效激励。

第三, 有效地解决了由于成本核算规则中存在的制度欠缺而造成的同一区域不同的水价, 或同一类型的水利工程供水成本核算结果不同的现象, 提高了供水成本的社会可信度。

因此, 按区域 (类别) 确定科学合理的平均供水成本定额或费率, 替代现行单个工程核算供水成本, 是推进形成合理水价机制, 加快水价改革的重要措施。

3 区域平均供水成本主要核算原则

3.1 区域 (类别) 公平的原则

区域平均供水成本体现的是社会必要劳动时间。现实中由于水管单位千差万别, 不仅不同类型、不同规模水管单位供水成本不同, 就是相同类型、规模相近的水管单位也会因为水利工程投资来源、公益性任务分摊的比例不一样而造成供水成本不同, 要在很广泛地范围内强求供水成本相同, 在现实中是做不到, 也是不合理、不科学的。因此, 区域平均供水成本只能体现区域 (类别) 公平的原则, 即同一区域 (类别) , 不同用户获得同一数量水所支付的成本是相同的。

3.2 可持续运行的原则

区域平均供水成本的核定必须有利于水利工程可持续运行。当前, 由于没有足够的经费来源, 许多水利工程运行维护举步维艰, 工程设施老化失修, 灌溉面积不断萎缩。据对百家大中型水管单位进行调查表明, 有效灌溉面积仅占设计灌溉面积的72%, 这些大型和重点中型水管单位都是情况较好的单位, 而大量的中型和小型灌区灌溉面积萎缩的情况更加严重。导致这种情况产生的原因既有水管单位自身管理的因素, 但更重要的是运行维护经费来源没有可靠的保证。因此, 在区域平均供水成本核算中体现水利工程可持续运行的原则, 并替代单个工程供水成本, 可以保证大多数水利工程进入良性运行状态。

3.3 有效激励的原则

有效的制度安排必须能提供有效激励。区域平均供水成本核算必须能体现足够的激励。其核算原则是以类别、规模相同的或相近的、内部经营管理水平较高的水管单位的生产成本为基础, 考虑多种影响因素而核定的一个区域社会必要劳动时间。这种制度安排, 对于管理水平较低、供水成本虚高的水管单位, 可以最大限度地激励水管单位加强管理、增收节支、减员增效, 以保证按区域平均供水成本核算的水价可以支持水利工程的可持续运行。而对经营管理水平较高的水管单位, 则可以产生追求经济效益的最大激励。

3.4 区别对待 (分类核算) 的原则

受水利工程所在地自然、社会经济等各种因素的影响, 各水利工程供水成本是不可能强求一致的。因此, 区域平均供水成本必须以省为单位, 划分单元区域, 在体现区域性的同时, 兼顾类别和规模因素, 做到同一区域同类同规模的水管单位供水成本相同, 同一区域相同类别不同规模的水管单位供水成本核算取值相同, 同一区域不同类别不同规模的水管单位供水成本核算原则相同, 以体现、包容水管单位的特殊性。

4 推进区域平均供水成本替代单个水利工程供水成本的建议

推进区域平均供水成本替代单个水利工程供水成本的工作难度大, 涉及面广, 技术问题多, 涉及到会计课目的调整、费率取值范围的确定、实行不同会计核算制度的水管单位之间的协调、区域类别、规模等级划分与界定、物价部门的认同与支持、核算软件的开发与推广运用等, 因此, 必须稳健推动, 分步实施。

选择试点, 稳健推动, 我国幅员广阔, 水资源赋存和开发条件差别很大, 因此, 应选择东、西、南、北、中各一个省进行试点, 主要完成以下几项工作。

(1) 按照共性和个性兼顾的原则, 充分考虑工程的历史和现状, 以及工程所在地水资源状况、经济发展水平、产业布局和行政管辖的因素, 将一省划分成若干区域 (类别) 。

(2) 在区域内选择不同类型、不同规模、实行不同会计制度的典型水管单位进行深入调研。从成本科目设置、取值标准等制度性问题入手, 找出关键的影响因素。把合理的、一致或相对一致的成本科目、取值标准确定下来。对合理的、有一定差距的内容, 采用确定取值范围或比率的方法予以明确;对不合理的科目或核算办法予以纠正, 做出取舍的明细表, 并进行充分的说明。

(3) 按照“成本核算办法”的核算原则, 在调查、分析、整合的基础上, 建立科学、合理的区域平均供水成本核算模型。在此过程中, 一要把握好区域平均供水成本的构成要素的全面性, 二要注意各种资产、费用分摊的公平合理性, 三要保证各种合理定额和费率区域的准确性。在此基础上设计出区域平均供水核算模型并编制软件。

小水电群区域电网无功优化分析 篇5

无功优化历来是一个备受关注的研究课题。它通过调节电网中的各种设备来改变无功潮流在网络中的分布, 是一个多约束的非线性规划问题。遗传算法在解决多变量、非线性、不连续、多约束问题时显示出其独特的优势, 使得它在无功优化领域日益为人们所重视。

1 无功优化模型的建立

无功优化的基本思路是:在电力系统有功潮流调度已经给定的情况下, 以无功补偿装置的无功补偿容量、有载调压的应用领域、网络分层及所分析网络的特性, 无功优化问题的目标函数会因侧重点不一样而存在差别。目标函数为:

约束条件包括等式约束和不等式约束.等式约束即满足潮流方程:

2 基于遗传算法的无功优化

无功优化的目标函数是使下式得出的值最小, 该式以罚函数的形式处理节点电压越限非等式约束.

2.1 编码

IEEE30节点电力系统无功优化问题遗传算法编码为:

2.2 选择、交叉和变异

本文采用了基于排名的选择方法。即先将染色体按目标值从小到大排列, 然后按下式分配适应度:

式中设定N为种群大小;为个体在种群中的位序;SP为选值为2, 采用排位分配适应度的方法可适应度都一样, 而不会出现适应度特别大的个体主导其他个体。最后通过随机遍历抽样的方式选择个体, 他们的选择概率为:

式中:i染色体重新排列后的排名。

这样每一代中法能够比较平稳地收敛。

交叉操作是同时对两个染色体生新的后代。本文的交叉操作采用单点交叉算子。即首先产生一个随机数以确定在每个整数编码的个体中进行交换的位置。

变异运算是对群体因值作变动, 它可以提供初始种群中不含有的基因, 或找回选择过程中丢失的基因, 为种群提供新的内容。机搜索能力;同时使得遗传算法保持的多样性, 以防止出现非成熟收敛。本文中变异操作采用实值变异算子。

3 算例分析

3.1 IEEE30节点系统优化

以IEEE30节点系统为例.系统结构和详细数据点) , 共有41条支路, 其中有4条有载调压变压器支路 (支路6-9、6-10、4-12、27-28) , 4个无功补偿节点 (节点10、15、19、24) 。

本算例用于校验遗传算法的效果, 在IEEE 30节点标准数据的基础上修改变压器变比及投切并联电容器组数使系统运行情况的变恶劣出现电压越限, 再用遗传算法进行优化得出优化的运行方式。

遗传算法的计算参数设置为:种群规模为40, 最大迭代次数为30, 杂交概率为0.8, 变异概率为0.001, 算例中节点电压约束范围为:0.95~1.05 (p.u.) 。

3.2 信宜小水电群系统优化

信宜小水电网是一个实际网络, 35KV线连接上网, 本文通过简化将负荷等效接在六运站、白石站、大河坝站、旺沙站、竹山的10KV母线上, 将小水电简化等效接在白石站、大河坝站、旺沙水站的35KV母线上, 使优化变得相对简便。在信宜小水电多种运行方式中选择夏季最大运行方式作为典型的算例, 如表一所示为夏大运行方式的小水电出力及负荷功率情况, 利用遗传算法对其进行无功优化以检验算法的可行性。

遗传算法的计算参数设置为:种群规模为80, 最大迭代次数为40, 杂交概率为0.8, 变异概率为0.002, 算例中节点电压约束范围为:0.95~1.05 (p.u.) 。

化前总损耗为7.0393MW;优化后总损耗为5.5785MW;减损百分比为:20.75%;节点电压均满足约束条件无越限。目标值随后电压分布, 最小网损值变化随遗传代数逐渐收敛于一个稳定值, 而各代种群的损耗平均值也有起伏变化, 证明种群中个体的多样性, 遗传算法没有收敛于局部最优解节点数有21个, 无越电压下限节点, 且电压分布偏差值大;优化后节点电压无越限且分布均匀, 说明优化得到的个体满足无功优化要求

4 结论

本文介绍了遗传算法, 建立了符合电网实际的数学模型, 考虑了电力系统的实际约束和无功调节手段, 对目标函, 加快了收敛速度;节省了计算时间, 通过对IEEE 30节的网络损耗效果显著, 信宜小水电网通过无功优化后每年可节约大量的由于网络本身所消耗的电能, 将取得巨大的经济效益。

参考文献

[1]苑舜, 石岩, 赵建峰.基于遗传算法配电网无功补偿计算的研究[J].东北电力技术, 2009, (3) .

[2]雷英杰, 张善文, 李继武, 周创明等.Matlab遗传算法工具箱及应用[M].西安:西安电子科技大出版社, 2005.

施工区域水利水电 篇6

1 研究背景

近年来,许多学者对水利投资与国民经济产出关系进行了大量研究,顾强生[4]利用一般计量经济模型和对数计量经济模型,建立了水利投入与社会经济联动和互动关系模型,给出了水利产业内部和与社会经济关系的定量算法,研究得出水利产业的投入对区域经济,特别是对农业经济的产出具有非常重要的作用。王才君等[5]采用弹性分析模型研究水利投入的经济效益,定量地分析了水利投入对促进GDP增长和扩大就业机会的贡献。赵敏等[6]在分析水利投入与国民经济投入产出的关系基础上运用计量经济学的分析方法,从相关分析、弹性分析、贡献率分析和拉动效率分析的角度,进一步研究水利投入对国民经济产出的贡献和对经济增长的拉动作用。王义嘉等[7]对浙江省水利投资与农业产出之间的相关性作实证研究,通过分析两者的相关性及对农林牧渔业总产值的回归分析,认为浙江省的水利投资对农业产业有显著贡献。上述研究成果为水利投入与国民经济产出关系研究提供了科学合理依据,但是国内学者大多是针对全国或某特定区域的水利基建投资与国民经济产出之间的关系进行研究,缺乏不同地域之间的比较研究。笔者基于2005—2009年的相关数据,运用计量经济学的分析方法,探讨水利基建投资对东、中、西部区域经济增长贡献的差异。

2 变量和数据的选取

为了分析我国水利基建投资与国民经济产出的关系,根据资料的连续性和可得性,水利基建投资(用IW表示)采用《中国水利年鉴》(2006—2010)中水利建设投资完成额项数据,而国民经济产出(用GDP表示)采用《中国统计年鉴》(2006—2010)中国内或地区生产总值数据。

3 我国水利基建投资对国民经济增长的影响

3.1 我国水利基建投资IW和国内生产总值GDP

2005—2009年期间,我国水利基建投资总体呈增长之势(表1)。我国水利基建投资增长较快,增长率变化较大,除了2006年,增长率都在15%以上,2009年最高达到74.05%。而GDP的增长相对较为平稳,增长率在10%左右。

注: 数据由2006—2010年《中国统计年鉴》和《中国水利年鉴》整理得到。

3.2 我国水利基建投资IW与国内生产总值GDP 之比

虽然近年来我国水利基建投资有了较大增长,但与通信、能源、交通等行业基建投资相比(图1),水利基建投资占GDP的比重仍较低。从图1可以看出,水利基建投资占GDP的比重均在0.60%以下,2009年最高为0.56%,2008年最低为0.35%,据相关研究,水利基建的最佳投资应占GDP的比重为0.79%～0.84%[8],而2005—2009年间,水利基建投资占GDP的比重维持在0.35%～0.56%之间,与最佳投资规模尚有一定差距。

3.3 我国水利基建投资对国民经济增长贡献分析

弹性能很好地度量水利基建投资相对变化量与国民经济产出相对变化量之间的关系。国民经济产出相对变化量与水利基建投资相对变化量之比,可以用水利基建投资对GDP的投入产出弹性β1来表示。本文采用双对数模型(如下)进行水利基建投资对GDP的投入产出弹性的估计。

$\text{l}\text{n}\text{G}\text{D}\text{Ρ}=\beta {}_0+\beta {}_1\ln {\rm I}{}_W+u(1)$

式中:β0是常数项;β1为弹性系数,即IW每增加1%,GDP将增加百分之几;u为误差项。

基于表1中数据,运用Eiews5.0软件,利用普通最小二乘法(OLS)进行估算,得到回归结果:

$\begin{array}{l}\text{l}\text{n}\text{G}\text{D}\text{Ρ}=9.9423+0.3264\ln {\rm I}{}_W\\ (45.2515)(11.5032)\end{array}$

F=132.323 2,调整后的R2=0.9704,括号内为T统计量,且在1%的显著水平下参数的回归结果是显著的。调整后的可决系数为0.970 4,表明回归函数拟合程度较好,水利基建投资IW与GDP之间存在显著的相关关系,模型对现实经济现象的解释能力较强。从估计结果可以看出,水利基建投资对GDP的投入产出弹性β1为0.326 4,即每增加1%的水利基建投资,GDP将增加0.326 4%,水利基建投资对国民经济发展产生了明显的推动作用。根据国民收入水平决定理论,投入在推动国民经济的增长中起着重要的作用,水利基建投资作为社会总投入的一部分,对国民经济发展有显著的推动作用,这也很好地验证了水利在国民经济中的基础地位。

4 水利基建投资对区域经济的影响

4.1 各地区水利基建投资IW

为了反映不同地区水利基建投资对地区经济发展影响的差异性,笔者参考地理位置、地区水利基础设施建设状况和国家有关区域政策等因素,选取东、中、西部3个地区。各地区水利基建投资IW和地区生产总值GDP见表2。从不同地区水利基建投资来看,2005—2009年期间,各地区水利基建投资成增长之势,但地区间存在着明显的地区差异。5年间东、中、西部地区水利建设总投资分别达到1 808.25亿元、1 528.01亿元、919.99亿元。从2005 —2009 年的水利基建投资的区域分布来看,水利基建投资从绝对数上明显呈现“东高西低”的基本格局,西部地区水利基建投资较东、中部地区差额相当明显,5年间西部地区累计比东部少投入888.26亿元。利用表2中的数据,ln(IW)=α+βT+u进行估算,其中T为时间趋势,β为增长率。估算出东、中、西部水利基建投资的增长率分别为18.44%、27.82%、21.01%。中西部地区水利基建投资增长率较东部地区大,东西部地区水利基建投资差距有缩小的趋势,但并不是十分明显。同期,东、中、西部地区GDP增长率分别为14.90%、16.16%、17.02%。

4.2 水利基建投资对区域经济增长贡献差异分析

为了探究不同地区水利基建投资对于区域经济发展的影响,利用表2中的数据从数量上分析不同地区的水利基建投资对地区经济的投入产出弹性。分别选用东、中、西部地区的地区生产总值为被解释变量,各地区水利基建投资累计值为解释变量,利用式1模型,运用普通最小二乘法(OLS)对模型进行估算,获得不同地区的水利基建投资对地区经济投入产出弹性。模型估计结果如表3所示。

由表3的估算结果显示,各组的T和F统计量在1%的显著水平下,显著不为零,模型的估计值是有效的。另外,3个回归函数调整后的可决系数分别为0.974 5,0.970 4,0.985 3,各地水利基建投资与地区生产总值之间存在显著的相关关系,方程具有较强的解释力。由表3可以看出,东、中、西部水利基建投资对GDP 贡献分别为0.313 7、0.317 2和0.377 3,即不同地区单位水利投入的变化可以分别引起地区生产总值 0.313 7、0.317 2和0.377 3的变化。说明水利基建投资对各地区的经济发展的确产生了明显的推动作用,不同区域水利基建投资对地区经济增长贡献存在差异,水利基建投资对西部地区经济增长的贡献最大,西部大于中部,中部要大于东部。

注:数据由2006—2010年《中国统计年鉴》和《中国水利年鉴》整理得到。

注:括号中的数值为T 统计量,“***”表示在1%的水平下显著。

4.3 结果分析

从实证分析的结果来看,水利基建投资在不同地区对经济增长的影响存在差异,相比于东、中部地区,水利基建投资对于西部地区经济的增长起到了更为重要的作用。一方面,水利基建投资对不同地区经济增长贡献存在的差异与地区间的自然地理条件以及水利基础设施状况差异有很大的关系。西部的水资源贫乏,西部地区特定的气候条件决定了水利基础设施建设在西部经济和社会发展进程中起到重要的作用。另一方面,西部地区的水利基建投资规模相对较小,东、中部地区水利基建投资的比较充足,东、中部地区的水利基建投资数额已经逐渐接近现实经济发展的饱和状态,从而资金使用效率下降,这也是水利基建投资对其经济增长贡献相对较小的重要原因。

5 结论及启示

基于2005—2009年的相关数据,建立计量经济学的模型,实证分析水利基建投资对区域经济增长贡献的差异。通过分析,可以得出以下重要结论和启示:

a. 我国水利基建投资总体呈增长之势,且增长速度较快;

b. 我国水利基建投资占GDP比重较小,水利基建投资相对不足;

c. 我国水利基建投资与GDP之间存在较强的相关关系,水利基建投资对国民经济发展具有明显的推动作用;

d. 我国水利基建投资对区域经济增长贡献差异明显。相比于中、东部地区,西部地区水利基建投资对经济发展贡献明显,西部地区恶劣的自然地理条件决定了水利基础设施建设在西部经济和社会发展进程中起到极为重要的作用。然而从中国水利基建投资区域分布现状来看,西部地区水利基建投资与东、中部地区相比存在明显不足。虽然政府也试图改变这种局面,增加西部地区水利建设投资,但东、西部仍然有较大的差距。因此,政府相关部门应进一步加大对西部地区水利建设投融资的力度,给予西部地区水利基建投资更多政策性支持,这对促进西部地区社会经济发展具有重要的意义[9]。

参考文献

[1]高弋绢,黄涛珍,袁汝华,等.我国水利“十五”投入效益预测[J].水利经济,2006,24(6):32-34.

[2]鲁仕宝,黄强,李雷,等.水利工程投入效益分析[J].生态经济,2010(9):120-122.

[3]乐建红,邱忠恩.水利投入与国民经济发展适应关系分析[J].水利经济,2002,20(5):45-50.

[4]顾强生.水利与社会经济联动和互动关系分析[J].河海大学学报:自然科学版,1999,27(1):57-60.

[5]王才君,邵东国,刘丙军.水利投入经济效益的弹性分析模型研究[J].中国农村水利水电,2002(7):31-32.

[6]赵敏,张天明,郑垂勇.福建省水利投入的实证分析[J].水利水电科技进展,2004,24(6):38-40.

[7]王义嘉,傅梅烂.浙江省水利投资与农业产出相关性的实证研究[J].水利科技与经济,2006,12(10):652-654.

[8]吴丽萍,陈宝峰,张旺.中国水利投资的发展路径分析[J].中国水利,2011(16):27-30.

施工区域水利水电 篇7

关键词：电网,虚拟电,虚拟电交易,博弈,小水电

0引言

历史原因导致我国存在一些地方政府牵头建设的小水电和地方电网, 它们在提高当地居民生活质量、促进农村经济发展和建设农业现代化过程中起到了重要作用。

近年来, 一些西部地区出现了小水电窝电与局部电力供应不足并存的窘境。小水电窝电的原因包括来水量不均和电力需求的峰谷变化等, 但大小网之间的利益冲突和大网的强势地位也是原因之一。优质可再生资源生产的电力未能充分利用, 不符合国家节能调度政策, 而且也未达到资源优化配置。因此如何处理好省级电网公司与代表地方小水电的地方电网之间的关系, 是各级政府及相关电力企业共同关注的重大课题。

原国家计委曾提出省级电网公司通过代管、参股等形式, 逐步改制地方供电企业的方案。实践证明, 在涉及省网、地方电网和当地政府等多方面利益协调时, 推进工作困难。邱永志[1]等提出建立合作联盟是解决大小网矛盾的有效途径, 并采用shapley值分配合作收益;何永祥[2]等在合作博弈的基础上探讨了处理大小网矛盾的体会。以上文献均从合作博弈角度讨论各方利益冲突, 出发点均基于电能通过输电网售出或买入。

电能是现代社会的基础性能源, 在输送过程中由于各方利益难以协调而受到阻碍时, 从经济学的角度, 将电能以虚拟形式“传输”, 不仅可以补充实体传输的不足, 而且可以缓解水电资源分布和电力需求不均衡的矛盾。

1虚拟电及其含义

虚拟电可以借鉴虚拟水、虚拟土等概念, 并考虑电能自身特点改进。虚拟水是国外提出的概念, 它是指生产商品和服务所需要的水资源量, 由程国栋院士引入国内[3], 徐中民等学者开展了后续研究工作[4]。虚拟水是指以虚拟的形式包含在产品中的“看不见”的水, 也称为“嵌入水”、“外生水”, 相对于实体水而言, 其便于运输的特点使贸易变成了一种缓解水资源短缺的有效工具。各种产品尤其是农产品的生产过程中, 土地是生产所需的基础性资源, 罗贞礼等[5]提出了虚拟土概念, 并用其解决区域土地的可持续利用问题。

电是工业产品的必需资源, 从经济学角度解决水电资源和电力需求分布不均衡问题, 虚拟电有着重要的现实意义。笔者认为, 虚拟电是指在商品和服务生产过程中所需要的电力资源总量, 其主要特征为:①非真实性, 以“虚拟”的形式包含在产品中;②交易性, 通过商品交易来实现, 没有交易就不存在虚拟电;③便捷性, 它以“虚拟”的形式存在于各种商品中, 其易于运输的特点使贸易变成了一种可以缓解电力资源短缺的方法。

2虚拟电计量

虚拟电的计量与虚拟水略有不同。计算虚拟水含量的方法主要有2种:①Chapagain和Hoekstra提出的研究不同产品生产树的方法;②Zimmer和Remault基于对不同产品类型进行区分的计算方法。虚拟电主要针对工业产品, 应包括生产、运输及服务全过程用电, 即原材料和燃料生产用电、原材料和燃料运输用电、生产过程中机械损耗折合生产用电、生产人员生产生活用电、生产过程中的服务性用电等。根据工业产品生产中电能的消耗途径, 从生产者角度设定虚拟电的计算公式如下:

$\begin{array}{l}W{}_V=W{}_p+W{}_t+W{}_o+W{}_l+W{}_s(1)\\ W{}_{Vpp}=W{}_v/Q(2)\end{array}$

式中:WV为产品所含虚拟电总量;WP为年原材料和燃料生产用电;Wt为年原材料和燃料运输用电;Wo为年机械损耗折合用电;Wl为年生产人员生产生活用电;Ws为年生产过程中的服务性用电;WVpp为单位产品虚拟电的含量;Q为企业年产量。

为调节各地区的电力产业和贸易结构, 达到可再生能源的优化配置, 产品中虚拟电含量的计算是有重要意思的。

3虚拟电交易模型

3.1 模型假设

(1) 有m个用电企业, 用i表示, 如W${}_{vpp}^i$表示第i个企业的产品单位虚拟电含量, Qi表示第i个企业的年产量。

(2) 为方便讨论, 假设省级电网的供给函数为P1=a1+b1W1, 地方电网的供给函数为P2=a2+b2W2。小水电相对于大水电或火电投资较小, 即a2<a1;且小水电的边际发电成本更小, 即b2<b1, 这也是区域小水电低价形成的原因。如图1所示。

(3) 市场完全竞争且信息对称。

(4) 企业在省网或在地网区域产量不变。

(5) 社会总工业用电量Wtotal不变。

3.2 企业用户

对企业用户而言, 可通过对省级电网和地方电网供电的价格、质量、可靠性等因素, 决策选址在省网或地网的供电区域。

企业用户i在给定的电价报价函数时, 根据自身利益最大化确定企业选址:

$\begin{array}{l}\text{Δ}S{}_i=Q{}_{i}W{}_{vpp}^i({\rm P}{}_1-{\rm P}{}_2)+\text{Δ}{\rm T}{}_i-\text{Δ}F{}_i(3)\\ \text{Δ}S{}_i\{\begin{array}{l}＞0\text{选}\text{址}\text{在}\text{地}\text{网}\text{供}\text{电}\text{区}\text{域}\\ \le 0\text{选}\text{址}\text{在}\text{省}\text{网}\text{供}\text{电}\text{区}\text{域}\end{array}\end{array}$

式中:QiW${}_{vpp}^i$ (P1-P2) 为选址不同导致企业生产成本中电力成本的差异;ΔTi表示企业在地网区域内享受的比省网多的转移支付 (税收、政策等优惠) ;ΔFi为企业在地网区域增加的费用, 如原材料、产品运费的增加。

因此考虑电价的原因而导致的总的虚拟电量为愿意选址在地网区域内的企业的生产用电量总和:

$W{}_{{\rm T}}=f({\rm P}{}_1-{\rm P}{}_2)={\displaystyle {\sum }_{i=1}^{n}Q}{}_{i}W{}_{vpp}^i|(\text{Δ}S{}_i＞0)(4)$

由于ΔSi与 (P1-P2) 有关, 因此WT为 (P1-P2) 的条件分段函数, 当 (P1-P2) 越大, 即地网与省网电价差值越大时, 愿意选址在地网供区的企业越多, 实现的虚拟电转移量WT越大, 如图2所示。

3.3 省级电网

对省级电网而言, 由于国家控股, 其利润的变化直接影响税收的变化, 同时省网供电区域的负荷大小的变化也影响着电网建设和投资的变化。所以省网公司是在电网潮流约束和投资约束条件下追求自身利益的最大化, 其目标函数为:

$\begin{array}{l}\max (R{}_1)={\rm P}{}_1(W{}_1-W{}_r)-C{}_1(W{}_1-W{}_r)-{\rm I}{}_1-{\rm T}{}_1+F(5)\\ {\rm I}{}_1=\alpha {}_1+\beta {}_1(W{}_1-W{}_r)(6)\\ {\rm T}{}_1=v{}_1+\omega {}_{1}R{}_1(7)\\ F=\theta (W{}_2+W{}_{{\rm T}})\end{array}$

式中:I1为电网建设投资, 是电网负荷的增函数;T1为税收, 是企业利润的增函数;F为可靠性补偿, 即省网协助地网提高电能可靠性获得的收益, 是地网售电量的增函数。

约束条件:

$\{\begin{array}{cc}C{}_1＜{\rm P}{}_1\le {\rm P}{}_{\max }& \text{电}\text{价}\text{约}\text{束}\\ G{}_{\min }＜G{}_i\le G{}_{\max }& \text{出}\text{力}\text{约}\text{束}\\ L{}_i＜L{}_{i\text{m}\text{a}\text{x}}& \text{输}\text{电}\text{约}\text{束}\\ W{}_1={\displaystyle {\sum }_{i=1}^{m}G}{}_i& \text{平}\text{衡}\text{约}\text{束}\end{array}(8)$

电力具有公共品的属性, 因此政府应对电力实行最高限价, 最高限价Pmax可用Ramsey-Boiteux公用品定价模型制定[6]。考虑WT≥0, 即相对之前负荷 (W1-WT) ≤W1, 所以实际上发电出力约束、输电约束和平衡约束都是松约束。由式 (8) 推导得:

$\begin{array}{l}R{}_1({\rm P}{}_1,{\rm P}{}_2)=-\frac{{\rm P}{}_{1}W{}_{{\rm T}}}{1+\omega {}_1}+\frac{{\rm P}{}_{1}W{}_{{\rm T}}+(C{}_1+\beta {}_1+\theta )W{}_{{\rm T}}}{1+\omega {}_1}-\\ \frac{C{}_{1}W{}_1+\alpha {}_1+\beta {}_{1}W{}_1+v{}_1-\theta W{}_2}{1+\omega {}_1}\\ C{}_1＜{\rm P}{}_1＜{\rm P}{}_{\max }\end{array}\}(9)$

由式 (9) 可知, 在P2一定的情况下, 省网公司问题的实质是电价P1在一定范围内变时, 关于P1的开口向下二次分段函数极大值求解问题。

3.4 地方电网

由于地方电网和小水电一般属于当地政府主办的公共事业, 或者由当地居民集资兴建, 地方政府及居民的利益都会通过地方电网来反映。本文将小水电抽象为地方电网公司, 其目标函数为:

$\begin{array}{l}\max (R{}_2)={\rm P}{}_2(W{}_2+W{}_{{\rm T}})-C{}_2(W{}_2+W{}_{{\rm T}})-{\rm I}{}_2-{\rm T}{}_2-F(10)\\ {\rm I}{}_2=\alpha {}_2+\beta {}_2(W{}_2+W{}_{{\rm T}})(11)\\ {\rm T}{}_2=v{}_2+\omega {}_{2}R{}_2(12)\end{array}$

式中:I2为电网建设投资, 是电网负荷的增函数;T2为交纳的税收, 是企业利润的增函数;F为可靠性补偿, 对地网公司而言是依靠省网公司解决电力可靠性问题而支付的成本。

约束条件:

$[{\rm H}S5]\{\begin{array}{cc}C{}_2＜{\rm P}{}_2\le {\rm P}{}_1& \text{电}\text{价}\text{约}\text{束}\\ g{}_{\min }＜g{}_i\le g{}_{\max }& \text{发}\text{电}\text{约}\text{束}\\ l{}_i＜l{}_{i.\max }& \text{输}\text{电}\text{约}\text{束}\\ W{}_2+W{}_{{\rm T}}={\displaystyle {\sum }_{i=1}^{m}g}{}_i& \text{平}\text{衡}\text{约}\text{束}\end{array}(13)$

由式 (13) 推导得:

$\begin{array}{l}R{}_2({\rm P}{}_1,{\rm P}{}_2)=\frac{{\rm P}{}_{2}W{}_{{\rm T}}}{1+\omega {}_2}+\frac{{\rm P}{}_{2}W{}_2-(C{}_2+\beta {}_2+\theta )W{}_{{\rm T}}}{1+\omega {}_2}-\\ \frac{C{}_{2}W{}_2+\alpha {}_2+\beta {}_{2}W{}_2+v{}_2-\theta W{}_2}{1+\omega {}_2}\\ C{}_2＜{\rm P}{}_2\le {\rm P}{}_1\cdots f({\rm P}{}_1-{\rm P}{}_2)={\displaystyle {\sum }_{i=1}^{m}g}{}_i-W{}_2\end{array}\}(14)$

由式 (14) 知, 在P1一定的情况下, 地方电网问题的实质是在潮流约束下, 电价P2在一定范围内变时, 关于P2的开口向下二次分段函数极大值求解问题。

3.5 模型求解

对式 (9) 考虑约束条件求极值, 得省网最优电价为:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_1^{´}=f({\rm P}{}_2)=\\ \{\begin{array}{l}C{}_{1}C{}_1\ge {\rm P}{}_1\\ {\rm P}{}_{1}C{}_1＜{\rm P}{}_1\le {\rm P}{}_{\max }\\ {\rm P}{}_{\max }{\rm P}{}_1＞{\rm P}{}_{\max }‚{\rm P}{}_1=(W{}_1-W{}_{{\rm T}})\cdot \frac{\partial {\rm P}{}_1}{\partial W{}_{{\rm T}}}+C{}_1+\beta {}_1+\theta \end{array}(15)\end{array}$

对式 (14) 考虑约束条件求极值, 得地网公司最优电价为:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_2^{´}=f({\rm P}{}_1)=\\ \{\begin{array}{l}C{}_{2}C{}_2\ge {\rm P}{}_2\\ {\rm P}{}_{2}C{}_2＜{\rm P}{}_2\le {\rm P}{}_1\\ {\rm P}{}_1{\rm P}{}_2＞{\rm P}{}_1,{\rm P}{}_2=-(W{}_2-W{}_{{\rm T}})\cdot \frac{\partial {\rm P}{}_2}{\partial W{}_{{\rm T}}}+C{}_2+\beta {}_2+\theta \end{array}(16)\end{array}$

再联解式 (15) 和式 (16) , 得到完全信息下省网和地网博弈达到均衡时的最优解组合 (P*1, P*2) , 将 (P*1, P*2) 代入式 (4) 求得均衡时虚拟电交易总量W*T=f (P*1, P*2) ;代入式 (9) 和式 (14) 求得均衡时省网利润R*1=R1 (P*1, P*2) , 地网利润R*2=R2 (P*1, P*2) 。

4结语

(1) 通过虚拟电交易, 增加了小水电销售电量, 而增加的利润通过补偿系数F部分转移给省网, 使双方实现利润最大化, 既解决了窝电问题, 又淡化了电力传输过程中地网和省网之间的利益冲突, 使可再生能源得以充分利用。

(2) 相对将地网改组为省网的控股公司这种“堵”的办法, 不如在小水电资源丰富的地区展开电力市场竞争采取“疏”的方法, 才能形成地区水电产业优势。而要形成竞争, 必须输配分离, 这也是解决两者利益冲突的根本。

(3) 如果市场完全竞争, 地网和省网的电价差 (P1-P2) 越大时, 虚拟电转移量WT越大, 符合比较优势理论。虚拟电交易的实行, 将在一定程度上缓解了电力输送压力, 也是换一种形式对“西电东送”政策的补充。

(4) 地网若想要增加负荷需求, 只有通过降低P2来提高 (P1-P2) , 同时激励自身提高电力质量可靠性、和改善服务, 通过降低F值而降低成本。省网若想在竞争中保证或提高自身市场负荷需求, 也要通过降低P1来缩小电价差 (P1-P2) 。因此双方在博弈的过程中各自如何定价就成了决定虚拟电交易量大小的关键因素。

(5) 虚拟电交易具有较强的可操作性和可持续性, 这对输电工程来说是一种环境上的替代方法, 从经济和环境效益角度来看, 都具有一定的优越性, 也为在思路上解决水电资源配置予以重新审视。同时虚拟电交易将电力资源管理从单个行业拓展到整个社会经济, 产品中虚拟电的量化可以使人们意识到各种产品所需的实际耗电量, 促使生产者增强节能意识、消费者优化消费结构, 从而提高电力资源的使用价值。

参考文献

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[3]程国栋.虚拟水——中国水资源安全战略的新思路[J].中国科学院院刊, 2003, (4) :260-265.

[4]徐中民, 龙爱华, 张志强.虚拟水的理论方法及在甘肃省的应用[J].地理学报, 2003, 58 (6) :861-869.

[5]罗贞礼, 黄璜.区域土地资源可持续利用的社会化管理研究——兼论虚拟土战略与区域粮食安全问题[A].倪绍祥, 刘彦随, 杨子生.中国土地资源态势与持续利用研究[C]∥昆明:云南科技出版社, 2004.