水力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)存在問題及其控制措施

趙向勇

摘 要：隨著用電量激增，電力部門必須采取多種形式的發(fā)電以滿足用戶的用電需求。由于我國存在諸多山河大川，因此對于水利發(fā)電具有較多優(yōu)勢。相比于火力發(fā)電，水力發(fā)電既避免了環(huán)境的污染，同時(shí)又節(jié)約能源，對我國電力事業(yè)的發(fā)展具有重要作用。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電；自動(dòng)化系統(tǒng)；問題；解決措施

中圖分類號(hào)：TV736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著人們環(huán)境意識(shí)的提高以及對國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的相應(yīng)，水力發(fā)電在電力系統(tǒng)中開始占據(jù)重要地位，不僅為用戶提供充足的電量，同時(shí)也起到了防洪防災(zāi)的作用，尤其是自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了我國電力事業(yè)的發(fā)展，本文通過對水利發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)的問題分析，提出相應(yīng)的解決策略。

一、國家大力發(fā)展水利發(fā)電的優(yōu)勢

1.水力發(fā)電的環(huán)境優(yōu)勢

所謂水力發(fā)電是指通過水位的高低落差，將水能轉(zhuǎn)化為電能的科學(xué)技術(shù)。目前全球國家都在降低二氧化碳的排放量，進(jìn)行綠色低碳生產(chǎn)，水力發(fā)電正是一種響應(yīng)號(hào)召的清潔生產(chǎn)方式，具有與火力發(fā)電無可比擬的環(huán)境優(yōu)勢。據(jù)國家相關(guān)部門測算，每發(fā)出1kW的火電需向大氣排放約0.1kg的二氧化碳，隨著濃度的不斷增加，必然會(huì)導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”，并且我國的煤炭資源儲(chǔ)量并非豐富，基于上述兩點(diǎn)，應(yīng)極力避免采用火力發(fā)電的形式。不僅僅產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，火力發(fā)電還會(huì)產(chǎn)生諸多有害氣體，例如二氧化硫、一氧化碳等，不僅污染大氣環(huán)境，更容易對人們的身體造成嚴(yán)重傷害。

2.水力發(fā)電的價(jià)格優(yōu)勢

相比于火力、核能發(fā)電，水力發(fā)電又十分廉價(jià)。目前國際原油價(jià)格十分昂貴，而根據(jù)國家相關(guān)部門測算，每發(fā)出1kW的火電需消耗約300克原油，雖然對用戶收取較高的電價(jià)，但其產(chǎn)生的價(jià)值與花費(fèi)的價(jià)值不可比較。然而采用水力發(fā)電，則可極大程度地免去燃料費(fèi)用，并且我國南方存在眾多大江大河，具有較強(qiáng)的可開發(fā)優(yōu)勢，因此電價(jià)較低，完全在用戶的承受范圍內(nèi)。

二、水利發(fā)電的能源優(yōu)勢

相比于火力、核能發(fā)電，水力發(fā)電的水能資源是可再生的，取之不盡用之不竭。及時(shí)對于煤炭資源儲(chǔ)量豐富的國家，每開采使用一噸，則會(huì)減少一噸的儲(chǔ)量，終將會(huì)有資源枯竭的一天，并且煤炭資源為不可再生資源，因此需合理加以使用。然而水資源年年會(huì)重新聚集，正如三峽工程一般，運(yùn)用源源不斷的水能進(jìn)行發(fā)電，造福千萬人民。

1.水力發(fā)電的高效靈活性

水力發(fā)電主要采用水輪發(fā)電機(jī)組，該設(shè)備具備十分靈活的啟動(dòng)與操作性，可在幾秒鐘內(nèi)使得發(fā)電機(jī)組從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)工作；可在幾秒鐘之內(nèi)完成電壓的增減負(fù)荷任務(wù)，快速適應(yīng)電壓的負(fù)荷變化，且避免能源的流失。因此水力發(fā)電系統(tǒng)對于用電的峰谷期進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，減少設(shè)備發(fā)生故障的幾率，提高整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.水力發(fā)電系統(tǒng)存在的問題

雖然水力發(fā)電具備諸多益處，然而在實(shí)際的水力發(fā)電工作中卻存在著一些問題，對水力發(fā)電的發(fā)展造成一定的影響，逐漸受到工程師的注意。目前水力發(fā)電系統(tǒng)存在的問題主要有以下幾點(diǎn)：

第一，控制、維護(hù)與管理等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展不平衡。與維護(hù)及管理技術(shù)領(lǐng)域相比較而言，控制領(lǐng)域的自動(dòng)化發(fā)展較早，然而目前控制自動(dòng)化大多被應(yīng)用于財(cái)務(wù)管理、人事及物料的管理領(lǐng)域，幾乎為涉及技術(shù)管理，無法真正發(fā)揮出控制自動(dòng)化的優(yōu)勢。維護(hù)領(lǐng)域自動(dòng)化起步最晚，目前只被應(yīng)用于計(jì)劃維護(hù)與事后維護(hù)階段，國外對于維護(hù)自動(dòng)化的深入研究源于二十世紀(jì)九十年代，因此發(fā)展相對較緩。

第二，控制、維護(hù)與管理等技術(shù)領(lǐng)域缺乏有效合作。雖然三者隸屬于不同系統(tǒng)，在諸多事業(yè)中需要三者的共同聯(lián)合作用。然而在實(shí)際的工作中，三者在組織結(jié)構(gòu)上互相分離，缺少有效的合作，使得水力發(fā)電事業(yè)的發(fā)展較為緩慢。

第三，存在環(huán)境問題。水電工程同其他一般需付出一定的代價(jià)，因此在建設(shè)水電工程時(shí)易出現(xiàn)一些環(huán)境問題。首先，對于自然環(huán)境方面，大興水利工程必然會(huì)對當(dāng)?shù)氐乃臈l件進(jìn)行改變，由于水域河床的沖於方式發(fā)生變化，會(huì)對當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)、地震、土壤產(chǎn)生影響，同時(shí)也不利于水生生物的生存。其次，對于社會(huì)環(huán)境方面，大興水利工程對施工地周圍的居民、文物古跡產(chǎn)生較大影響，甚至工程建成后對防洪、發(fā)電及航運(yùn)等產(chǎn)生的環(huán)境效益的影響。例如三峽工程，由于施工建設(shè)，對周圍眾多居民的正常生活產(chǎn)生影響，居民需要進(jìn)行遷移，遠(yuǎn)離家鄉(xiāng)，同時(shí)在工程竣工后對當(dāng)?shù)氐陌l(fā)電、灌溉產(chǎn)生一定的環(huán)境效益影響。

3.針對水力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)解決策略

水力發(fā)電的自動(dòng)化趨勢愈來愈明顯，對于電力發(fā)電部門而言，加強(qiáng)對自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用可有效提高工作效率，滿足人們對于用電的需求，然而在清楚認(rèn)識(shí)到自動(dòng)化系統(tǒng)中的問題后，必須提出解決策略以確保水力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。具體方式如下：

（1）加強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成化

集成化主要包括功能集成、目標(biāo)集成與信息集成。對于功能集成，主要將控制、維護(hù)與管理等領(lǐng)域結(jié)合，使其成為完整的整體，加強(qiáng)三者的互相交流，共同發(fā)揮出其應(yīng)用的作用。對于目標(biāo)集成，是將自動(dòng)化系統(tǒng)的性能、可靠性與效益結(jié)合，形成統(tǒng)一目標(biāo)，促使企業(yè)獲得利益的最大化。對于信息集成，是將自動(dòng)化系統(tǒng)的各信息進(jìn)行結(jié)合，形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，確保信息的協(xié)調(diào)性與統(tǒng)一性，促進(jìn)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展。

（2）提高自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化程度

為確保上述集成目標(biāo)的完成，必須加強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)的智能程度。所謂智能化即是指整個(gè)系統(tǒng)不論在生產(chǎn)過程還是設(shè)備連接、故障檢測均自動(dòng)進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn)檢測的智能化、操作的智能化、評估的智能化。

（3）對自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)行有效的分布化

對于水力發(fā)電工程而言，若想保證自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使工作得到質(zhì)量與安全保證，則必須對工作進(jìn)行合理分布，確定各個(gè)部分的工作職能，這樣才能保證工作的有序進(jìn)行，使系統(tǒng)發(fā)揮最優(yōu)性能，為企業(yè)贏得最大經(jīng)濟(jì)利益。

（4）增強(qiáng)自動(dòng)化系統(tǒng)的開放性

對于水力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)而言，增強(qiáng)其開放性，主要包括以下幾方面內(nèi)容：首先，由于不同供貨單位的系統(tǒng)具有不同特點(diǎn)，因此在選取自動(dòng)化設(shè)備時(shí)應(yīng)博采眾長，并進(jìn)行價(jià)格比較；其次，在實(shí)際工作中，必須不斷對軟硬件功能進(jìn)行增加，在硬件上可增設(shè)不同的新設(shè)備，在軟件上可開發(fā)不同的新功能，有利于提高自動(dòng)化系統(tǒng)的使用率，延長自動(dòng)化系統(tǒng)的使用壽命。

（5）大力優(yōu)化水力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

正如上文所述，水利工程對諸多方面產(chǎn)生影響，因此必須加強(qiáng)水力發(fā)電工程設(shè)施與周圍環(huán)境及相關(guān)功能的協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)水資源的綜合利用。例如設(shè)置魚道，減小大壩對水中生物的影響，同時(shí)可通過自動(dòng)化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，優(yōu)化調(diào)度發(fā)電、航運(yùn)、灌溉等方面配合，達(dá)到綜合利用目的，對于水利工程與環(huán)境持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的作用與意義。

結(jié)語

為解決發(fā)電量短缺，同時(shí)也為保護(hù)環(huán)境，大力發(fā)展水力發(fā)電勢在必行，在節(jié)約能源的同時(shí)，不僅滿足了用戶的用電需求，同時(shí)也為電力企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。然而目前水力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)卻存在較多問題，為此，國家必須加大力度對問題進(jìn)行解決，以確保水力發(fā)電自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為國家的電力事業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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