第1章　绪论

1.1　研究背景与研究意义

当前，我国正处于经济社会转型发展的关键时期，需要主动适应社会经济发展的新常态，落实中央提出的“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，积极推进供给侧结构性结构，破解社会可持续发展中面临的难题。“十三五”是我国建设生态文明、推动能源革命的攻坚阶段，也是积极应对气候变化的重要转折期。党的十八届五中全会明确指出，要推动低碳循环发展，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系，是我国未来能源发展的纲领性指导方针。我国政府已经向国际社会承诺非化石能源占比到2020年达到15%，2030年达到20%。2016年9月，习近平主席在杭州G20峰会上正式向联合国秘书长提交《巴黎协定》的批准文件，承诺在2030年左右并力争提前实现二氧化碳排放达到峰值，将按照《巴黎协定》要求每五年评估进展。今后，应对气候变化将是我国作为一个负责任大国的主动作为。加快发展清洁低碳的可再生能源，是中国推动经济绿色转型的新动力，是开展能源市场和消费革命的核心内容，也是中国落实《巴黎协定》、减排温室气体的必然要求，因此要进一步转变思想，加快可再生能源发展，以可再生能源引领我国的能源革命。

21世纪前叶是我国经济腾飞和民族振兴的关键时期，尤其是在前20年，我国国民经济总产值再翻两番，全面建成小康社会，为今后的更大发展提供基础。中国的和平发展是不可抗拒，但确实存在很多严重的制约因素。能否妥善地处理这些问题，决定了我国的前途。在诸多问题中能源，尤其是电力能源的供应无疑是关键问题之一。众所周知，我国的一次性能源以煤为主，在近期这一局面很难改变。设想如果4.3万亿kW·h的电能全赖燃煤供应，则年燃煤约21.5亿t（潘家铮，2004），不仅在煤炭开采上将遇到难以克服的困难，而且由此引起的环境污染与生态破坏问题也不可想象。可以说，中国面临的能源挑战是巨大的。解决能源瓶颈是关系到我国能否健康地、快速地、可持续发展的重大问题。

我国水能资源得天独厚，大陆部分水电的理论蕴藏容量为6.944亿kW（按8760h运行计），年发电量6.0829万亿kW·h，其中技术可开发容量为5.416亿kW，相当于年发电量为2.474万亿kW·h，居世界第一。但是，我国目前水资源开发率不足17%，按可发电量算只有9%左右，不仅远远落后于美国、加拿大、法国等发达国家，而且落后于巴西、埃及、印度等发展中国家（周大兵，2000），因此大江大河将成为梯级水电开发的重点。

随着国民经济的持续快速增长和全面建设小康社会进程的推进，我国能源需求持续增长，电力需求逐年上升，部分地区在用电高峰时段供电紧张，一些地区甚至出现拉闸限电，电力供应不足的矛盾开始显现，2010年之前，我国电力需求年均增长7%左右，年均净装机容量23000～26000MW。我国能源消费以煤为主，由此产生的环境污染、生态破坏、地表塌陷、酸雨等问题日益严重，减排温室气体，应对气候变化的压力也越来越大。特别是气候变化已成为国际社会关注的热点和焦点，减排任务日益严峻。为此，我国在不断提高能源利用效率，节约能源资源的同时，积极开展节能减排发电优化调度，大力开发利用可再生能源，加快调整能源结构，加快水电发展，逐步降低煤炭等化石能源在能源消费结构中的比重，并把此视为我国能源的发展趋势。水电是可持续利用的清洁能源，科学开发、合理利用水能资源是保障我国能源供应的重要措施。水电联调对可持续发展具有重大意义，不仅减轻电网中火电产生的环境污染、生态破坏、地表塌陷、酸雨等日益严重的生态和环境压力，而且减排温室气体、缓解气候变化等国际发展问题的压力。但是，电网中水电对火电的补偿效益需要有更科学合理的核算办法。

随着“厂网分开，竞价上网”，我国的电力市场正在逐步的建立。按照电力体制改革的总体部署，电力工业将继续推进各项配套改革，在组建区域电网公司的基础上积极稳妥地全面推进区域电力市场的建设，建立电力市场运行规则和政府监管体系，逐步实行新的电价机制。目前，部分区域电力市场已在运行，例如《华东电力市场运营基本规则》的颁布标志着华东电力市场对发电侧市场的逐步开放。电力市场的建立，对于水电的发展既是一种机遇，也是一种挑战。水电对于火电成本相对较低，若市场发电侧完全开放，则水电具有较强的竞争优势，特别是流域梯级的滚动开发，水电实行梯级联合优化调度，给电网提供价廉质优的电能。据不完全统计，实行梯级水库联合优化与单库优化运行相比，在几乎不增加任何额外工程投资的情况下，可增加发电量3%～5%（原文林，2009）。

由于水电具有成本低廉、调节灵活、清洁环保等优点，是我国节能减排的强有力措施，对于促进经济和社会的可持续发展、维护电网安全运行等方面具有重要作用。虽然梯级水电开发得到国家的大力支持，但是支持力度远远不够，管理和补偿等政策措施还不健全，比如，当前电价不仅没有按质论价，也没有按照同网、同质、同价的原则定价，而且从运行初期就被作为征税大户，受到不公正待遇，这种不利环境严重影响了水电事业健康发展和国家能源安全。为了满足电网中火电厂的运行要求，调节性能较好的水电站，常被作为调峰运行，或在谷底电价时段发电。为了降低火电成本，确保电网的运行安全，水电时常调峰启闭，造成水轮机组寿命缩短，升高了水电的维护费用。水电站牺牲自身的发电效益，使得火电厂获得了显著的社会、经济、生态效益，该部分效益是因为水电站的补偿而获得的，称为补偿效益。从建设资源节约型、环境友好型社会的总体要求来看，梯级水电站在整个电网中的补偿效益非常可观，但是水电站损失的效益和效益外部化却没有得到应有的补偿。系统地研究水电对火电的补偿效益理论是解决上述问题的前提。水电对火电补偿效益的研究为水电的合理定价提供基础，关系到水电事业的健康发展和国家的能源安全。研究水电对火电的补偿机理与水电计算方法具有重要的理论创新意义和重大的实用价值。