淺談梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的集中控制

崔文利

摘要：隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，實(shí)行梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的集中控制管理成為國(guó)內(nèi)各流域水電開(kāi)發(fā)公司對(duì)水電站進(jìn)行優(yōu)化管理的主要方向。采取流域梯級(jí)電站的集中管理模式可使該流域的水資源得到充分利用，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益。文章從梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制的意義入手，對(duì)梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制的條件要求及相關(guān)策略進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站；集中控制；通信技術(shù)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；水資源利用 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM622 文章編號(hào)：1009-2374（2016）16-0122-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.059

近年來(lái)，我國(guó)各個(gè)流域的梯級(jí)電站開(kāi)發(fā)工作不斷推進(jìn)，使得同一流域的各梯級(jí)電站在水資源利用方面相互影響、相互制約。在此背景下，如何提高各梯級(jí)電站對(duì)流域水資源的利用率，保證梯級(jí)電站的高效運(yùn)行，成為了諸多流域水電開(kāi)發(fā)公司管理所面臨的主要問(wèn)題。因此，對(duì)梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站進(jìn)行集中控制成為流域梯級(jí)電站優(yōu)化管理的主要發(fā)展方向。就目前來(lái)看，我國(guó)各地區(qū)的梯級(jí)電站采取集中控制管理模式，不僅提高了其流域水資源的利用率，還能有效降低各梯級(jí)電站工作人員的工作強(qiáng)度，極大程度上節(jié)約了人力資源，進(jìn)而為流域開(kāi)發(fā)公司創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

1 梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制的意義

1.1 梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制是一種趨勢(shì)

（1）從資源利用層面來(lái)說(shuō)，隨著水利資源的不斷開(kāi)發(fā)，我國(guó)各地區(qū)建設(shè)的電站越來(lái)越多，人們對(duì)電力的需求也越來(lái)越大，而自然中的水資源卻是固定不變的，因此這樣的現(xiàn)狀對(duì)各個(gè)電站的運(yùn)行提出更高的要求。對(duì)一個(gè)流域的梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)梯級(jí)電站的集中控制是流域水電開(kāi)發(fā)公司的必然選擇。集中控制的調(diào)度模式能夠進(jìn)一步優(yōu)化水資源與人力資源的配置，實(shí)現(xiàn)水電行業(yè)的高效、可持續(xù)發(fā)展；（2）從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，當(dāng)前我國(guó)的自動(dòng)化管理技術(shù)快速發(fā)展，這為實(shí)現(xiàn)梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的集中管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，也是流域電力開(kāi)發(fā)公司未來(lái)發(fā)展的需要。

1.2 梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制的現(xiàn)實(shí)意義

對(duì)梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站進(jìn)行集中控制管理，充分考慮了電力產(chǎn)品“產(chǎn)、供、銷”環(huán)節(jié)具有的同時(shí)發(fā)生和完成的特點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，集中控制模式為電力開(kāi)發(fā)公司構(gòu)筑高效管理平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)公司未來(lái)規(guī)劃、具體實(shí)施方法三方面的高度整合，也是不斷強(qiáng)化電力公司產(chǎn)品生產(chǎn)與電力市場(chǎng)有機(jī)結(jié)合的具體表現(xiàn)形式。

1.3 梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制的優(yōu)勢(shì)分析

梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制可通過(guò)整合水流調(diào)度、發(fā)電調(diào)度等各方面因素，使水資源及人力資源得到充分的利用，是一種新型的高效調(diào)度方式。集中控制的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在如下三個(gè)方面：（1）集中控制可使各梯級(jí)電站的調(diào)度得到進(jìn)一步優(yōu)化，有利于充分發(fā)揮電站設(shè)備、技術(shù)、人力、資金等各方面的優(yōu)勢(shì)，降低運(yùn)行成本；（2）集中控制能有效利用梯級(jí)電站的機(jī)組運(yùn)行特性、蓄水調(diào)節(jié)特性，合理調(diào)整各個(gè)電廠的發(fā)電計(jì)劃，從時(shí)間和空間上解決梯級(jí)電站水資源分布不均的問(wèn)題，充分利用各電站的有效庫(kù)容，實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用；（3）集中控制能保障各梯級(jí)電站發(fā)電、灌溉、防洪、航運(yùn)等功能的穩(wěn)定運(yùn)行，為社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2 梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制的條件要求

隨著水電開(kāi)發(fā)的推進(jìn)，我國(guó)不少流域或河流即將或已經(jīng)形成流域梯級(jí)水電站群，流域梯級(jí)水電格局的形成對(duì)水電站集中控制提出了新的更高的要求。過(guò)去有關(guān)水庫(kù)水電站調(diào)度和控制的規(guī)程規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，很少對(duì)流域梯級(jí)水電站集中控制調(diào)度做出明確規(guī)定，難以適應(yīng)當(dāng)今流域梯級(jí)水電站集中控制的要求。2013年，《中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定了流域梯級(jí)水電站的集中控制規(guī)程，減少了流域梯級(jí)水電站集中控制在規(guī)劃、建設(shè)和日常管理過(guò)程中存在的盲目性。當(dāng)前，我國(guó)各流域都在不斷推進(jìn)梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的集中控制，由于各個(gè)流域的梯級(jí)電站建設(shè)群極的規(guī)模和運(yùn)營(yíng)管理要求不同，因此各流域水電開(kāi)發(fā)公司應(yīng)根據(jù)自身流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的實(shí)際情況來(lái)選擇相適應(yīng)的遠(yuǎn)程集中控制系統(tǒng)，使用更加先進(jìn)的通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)各梯級(jí)電站的運(yùn)行進(jìn)行管理，確保梯級(jí)電站水輪機(jī)的優(yōu)化組合，進(jìn)而通過(guò)水流調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)梯級(jí)電站的正常生產(chǎn)與運(yùn)行。

要想實(shí)現(xiàn)梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的集中控制，應(yīng)開(kāi)發(fā)一個(gè)適合該流域的梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站集中控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)由遠(yuǎn)程集控中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電能量計(jì)量系統(tǒng)、SCADA/EMS系統(tǒng)、工業(yè)電視系統(tǒng)等多系統(tǒng)聯(lián)合組成。通過(guò)集中控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)各梯級(jí)電站的遙控、遙測(cè)、遙視、遙調(diào)及遙信功能控制；能夠直接在遠(yuǎn)程控制中心通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控的數(shù)據(jù)反饋來(lái)對(duì)各梯級(jí)電站進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度；對(duì)各級(jí)電站的發(fā)電負(fù)荷進(jìn)行合理的分配，保證水資源的高效利用，切實(shí)達(dá)到經(jīng)濟(jì)、高效、可持續(xù)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)?？傊侠砝眉锌刂葡到y(tǒng)可大大降低電站工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并使梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的運(yùn)行更加安全、經(jīng)濟(jì)、高效。例如，在2013年，黃河水電公司首批水電站開(kāi)始實(shí)現(xiàn)集中控制的運(yùn)行管理，在符合梯級(jí)開(kāi)發(fā)集中控制的條件下，采用了遠(yuǎn)方集控控制與現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行值守維護(hù)結(jié)合的集控運(yùn)行管理模式。梯級(jí)電站集中控制中心按照集控運(yùn)行規(guī)程、電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程、電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程和相關(guān)安全生產(chǎn)管理制度的規(guī)定，通過(guò)遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙視“五遙”功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)受控水電站發(fā)電運(yùn)行的控制。

3 梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的集中控制思路與策略

3.1 梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站發(fā)電機(jī)組與泄洪閘門(mén)的集中控制

在梯級(jí)開(kāi)發(fā)電站的集中控制中，對(duì)發(fā)電機(jī)組與泄洪閘門(mén)進(jìn)行集中控制，可通過(guò)這個(gè)集中控制系統(tǒng)及時(shí)執(zhí)行上級(jí)部門(mén)的電力調(diào)度調(diào)令，控制各發(fā)電站的發(fā)電機(jī)組，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)度，在保證高效利用水資源的同時(shí)與電力市場(chǎng)有機(jī)結(jié)合。在洪水時(shí)期，集中控制系統(tǒng)能及時(shí)掌握上游監(jiān)控的洪水?dāng)?shù)據(jù)，若發(fā)現(xiàn)洪水達(dá)到危險(xiǎn)水位，閘門(mén)控制中心的值班員接受到上級(jí)水調(diào)部門(mén)下達(dá)的調(diào)令后，可根據(jù)相關(guān)的規(guī)程和流域的實(shí)際情況，直接對(duì)泄水閘門(mén)及其開(kāi)度進(jìn)行確定，并通知電站做好相關(guān)的應(yīng)急措施，最后通過(guò)閘門(mén)控制中心啟閉閘門(mén)。

3.2 梯級(jí)電站的運(yùn)行優(yōu)化

對(duì)梯級(jí)電站的運(yùn)行進(jìn)行合理優(yōu)化是集中控制的主要目的之一，實(shí)現(xiàn)這一優(yōu)化環(huán)節(jié)主要是通過(guò)梯級(jí)電站的水、電聯(lián)合調(diào)度，在上游水量的約束條件下，尋找梯級(jí)電站聯(lián)合發(fā)電的最優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合筆者經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，一般的優(yōu)化措施有：（1）加強(qiáng)上游龍頭水庫(kù)的水文監(jiān)測(cè)，對(duì)其水文預(yù)報(bào)方案及洪水規(guī)律進(jìn)行研究，使其在達(dá)到防洪要求的同時(shí)保證蓄水量，以提高水資源的利用率，增加梯級(jí)發(fā)電總量；（2）在非汛期時(shí)，合理提高徑流式水電站的發(fā)電水頭，使發(fā)電的耗水率降低；（3）根據(jù)流域上游水量的綜合情況和流域電網(wǎng)電力需求的變化情況等，對(duì)各梯級(jí)電站的庫(kù)容進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，處理好綜合利用、防洪與發(fā)電之間的關(guān)系；（4）結(jié)合電力需求，利用梯級(jí)電站之間的徑流調(diào)節(jié)和補(bǔ)償作用，合理分?jǐn)傂D(zhuǎn)備用費(fèi)用，減少水量的空耗，以提高水能的利用率；（5）盡量確保發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，避免機(jī)組在振動(dòng)區(qū)運(yùn)行，按照等微增率的原則調(diào)節(jié)各梯級(jí)電站的機(jī)組發(fā)電負(fù)荷，在減少機(jī)組磨損的同時(shí)減少機(jī)組發(fā)電的耗水率。

3.3 梯級(jí)水庫(kù)的集中控制管理

對(duì)梯級(jí)電站的集中控制管理，是為了使該流域龍頭電站的徑流調(diào)節(jié)和各梯級(jí)電站之間徑流補(bǔ)償作用得到充分的發(fā)揮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站聯(lián)合運(yùn)行，保證水能被多次高效利用。在上游梯級(jí)電站，應(yīng)利用電站的水情檢測(cè)系統(tǒng)與當(dāng)?shù)厮?、氣象部門(mén)對(duì)該流域雨水天氣的預(yù)測(cè)，對(duì)各梯級(jí)電站的出入水量進(jìn)行平衡計(jì)算、分析；要做好龍頭電站的水文預(yù)報(bào)，編制梯級(jí)電站的運(yùn)行計(jì)劃，以保證集中控制管理的高效可靠。

例如，自2013年黃河水電公司首批水電站開(kāi)始實(shí)現(xiàn)了集中控制的運(yùn)行管理后，電站的運(yùn)行值班、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式和設(shè)備管理都產(chǎn)生了根本性的變化。電站管理的重點(diǎn)從發(fā)電生產(chǎn)運(yùn)行向設(shè)備維護(hù)管理轉(zhuǎn)變，集控中心管理重點(diǎn)則由數(shù)據(jù)收集、生產(chǎn)值班向控制調(diào)整、運(yùn)行方式安排、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、水庫(kù)運(yùn)用建議、電網(wǎng)調(diào)度聯(lián)系、檢修計(jì)劃編制等業(yè)務(wù)管理轉(zhuǎn)變，有效發(fā)揮集中控制的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中心和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)智庫(kù)中心的作用。同時(shí)電站集中控制也對(duì)電站的設(shè)備管理理念和應(yīng)急管理方式產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，改變電站的規(guī)劃建設(shè)、檢修技改和應(yīng)急處置由現(xiàn)場(chǎng)“有人管理”的運(yùn)行定位向現(xiàn)場(chǎng)“少人（無(wú)人）管理”的運(yùn)行定位方向發(fā)展，徹底改善工人的作業(yè)環(huán)境和提高電站的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)績(jī)效。

3.4 信息處理、匯集、分析中心

梯級(jí)電站的集中控制中心是電站各種信息處理、匯集、分析的中樞。通過(guò)信息集控中心，可對(duì)公司的生產(chǎn)調(diào)度、防汛值班、突發(fā)事件、安全跟蹤事件進(jìn)行全方位監(jiān)控，每天通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠采集梯級(jí)電站的蓄水、發(fā)電及流域的雨水情況；通過(guò)計(jì)算機(jī)記錄各梯級(jí)電站機(jī)組的圍護(hù)檢修、防汛、安全事件等情況，再利用各種軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后顯示在計(jì)算機(jī)上，為流域水電開(kāi)發(fā)公司領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門(mén)提供做決策的基礎(chǔ)信息。

3.5 調(diào)度自動(dòng)化、通信系統(tǒng)的專業(yè)技術(shù)管理

梯級(jí)電站的集中控制應(yīng)進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)管理，才能保證管理工作的高效性，其中主要包括三點(diǎn)：（1）組織相關(guān)的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和交流，不斷提高工作人員的管理能力；（2）在梯級(jí)電站的集中控制管理中，實(shí)行統(tǒng)一規(guī)劃，以保證資源的充分利用；（3）對(duì)各種設(shè)備技術(shù)改造、專業(yè)技術(shù)方案等進(jìn)行嚴(yán)格審查。例如，在黃河水電公司的水電站采用了自動(dòng)化與專業(yè)技術(shù)后，開(kāi)始以省區(qū)為中心將所屬水電站、新能源電站全部納入集中控制運(yùn)行，正在逐步實(shí)現(xiàn)“水電、新能源發(fā)電遠(yuǎn)程集中控制，水光互補(bǔ)，調(diào)控一體化”的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站水庫(kù)運(yùn)用的最大優(yōu)化，多發(fā)電量，降低水耗，實(shí)現(xiàn)發(fā)電效益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)各流域水電開(kāi)發(fā)公司應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)梯級(jí)電站的集中控制發(fā)展，使梯級(jí)電站能夠根據(jù)不同的電力市場(chǎng)需求來(lái)優(yōu)化水量調(diào)度與聯(lián)合運(yùn)行，以保證流域水資源的充分利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水電開(kāi)發(fā)的利益最大化，進(jìn)一步促進(jìn)水電行業(yè)的健康發(fā)展。

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