淺談梯級開發電站的集中控制

崔文利

摘要：隨著通信技術和計算機技術的不斷發展，實行梯級開發電站的集中控制管理成為國內各流域水電開發公司對水電站進行優化管理的主要方向。采取流域梯級電站的集中管理模式可使該流域的水資源得到充分利用，創造更好的經濟效益。文章從梯級開發電站集中控制的意義入手，對梯級開發電站集中控制的條件要求及相關策略進行了論述。

關鍵詞：梯級開發電站；集中控制；通信技術；計算機技術；水資源利用 文獻標識碼：A

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

近年來，我國各個流域的梯級電站開發工作不斷推進，使得同一流域的各梯級電站在水資源利用方面相互影響、相互制約。在此背景下，如何提高各梯級電站對流域水資源的利用率，保證梯級電站的高效運行，成為了諸多流域水電開發公司管理所面臨的主要問題。因此，對梯級開發電站進行集中控制成為流域梯級電站優化管理的主要發展方向。就目前來看，我國各地區的梯級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電站工作人員的工作強度，極大程度上節約了人力資源，進而為流域開發公司創造了更高的經濟效益。

1 梯級開發電站集中控制的意義

1.1 梯級開發電站集中控制是一種趨勢

（1）從資源利用層面來說，隨著水利資源的不斷開發，我國各地區建設的電站越來越多，人們對電力的需求也越來越大，而自然中的水資源卻是固定不變的，因此這樣的現狀對各個電站的運行提出更高的要求。對一個流域的梯級開發電站來說，實現各個梯級電站的集中控制是流域水電開發公司的必然選擇。集中控制的調度模式能夠進一步優化水資源與人力資源的配置，實現水電行業的高效、可持續發展；（2）從技術層面來說，當前我國的自動化管理技術快速發展，這為實現梯級開發電站的集中管理提供了強有力的技術支持，也是流域電力開發公司未來發展的需要。

1.2 梯級開發電站集中控制的現實意義

對梯級開發電站進行集中控制管理，充分考慮了電力產品“產、供、銷”環節具有的同時發生和完成的特點。具體來說，集中控制模式為電力開發公司構筑高效管理平臺、實現公司未來規劃、具體實施方法三方面的高度整合，也是不斷強化電力公司產品生產與電力市場有機結合的具體表現形式。

1.3 梯級開發電站集中控制的優勢分析

梯級開發電站集中控制可通過整合水流調度、發電調度等各方面因素，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度方式。集中控制的優勢主要表現在如下三個方面：（1）集中控制可使各梯級電站的調度得到進一步優化，有利于充分發揮電站設備、技術、人力、資金等各方面的優勢，降低運行成本；（2）集中控制能有效利用梯級電站的機組運行特性、蓄水調節特性，合理調整各個電廠的發電計劃，從時間和空間上解決梯級電站水資源分布不均的問題，充分利用各電站的有效庫容，實現水資源的充分利用；（3）集中控制能保障各梯級電站發電、灌溉、防洪、航運等功能的穩定運行，為社會帶來巨大的經濟效益。

2 梯級開發電站集中控制的條件要求

隨著水電開發的推進，我國不少流域或河流即將或已經形成流域梯級水電站群，流域梯級水電格局的形成對水電站集中控制提出了新的更高的要求。過去有關水庫水電站調度和控制的規程規范或技術標準，很少對流域梯級水電站集中控制調度做出明確規定，難以適應當今流域梯級水電站集中控制的要求。2013年，《中華人民共和國電力行業標準》中規定了流域梯級水電站的集中控制規程，減少了流域梯級水電站集中控制在規劃、建設和日常管理過程中存在的盲目性。當前，我國各流域都在不斷推進梯級開發電站的集中控制，由于各個流域的梯級電站建設群極的規模和運營管理要求不同，因此各流域水電開發公司應根據自身流域梯級開發電站的實際情況來選擇相適應的遠程集中控制系統，使用更加先進的通信技術和計算機技術對各梯級電站的運行進行管理，確保梯級電站水輪機的優化組合，進而通過水流調節，實現各個梯級電站的正常生產與運行。

要想實現梯級開發電站的集中控制，應開發一個適合該流域的梯級開發電站集中控制系統，該系統應由遠程集控中心計算機監控系統、電能量計量系統、SCADA/EMS系統、工業電視系統等多系統聯合組成。通過集中控制系統可實現對各梯級電站的遙控、遙測、遙視、遙調及遙信功能控制；能夠直接在遠程控制中心通過遠程監控的數據反饋來對各梯級電站進行統一的管理和調度；對各級電站的發電負荷進行合理的分配，保證水資源的高效利用，切實達到經濟、高效、可持續的運營狀態。總之，合理利用集中控制系統可大大降低電站工作人員的勞動強度，并使梯級開發電站的運行更加安全、經濟、高效。例如，在2013年，黃河水電公司首批水電站開始實現集中控制的運行管理，在符合梯級開發集中控制的條件下，采用了遠方集控控制與現場運行值守維護結合的集控運行管理模式。梯級電站集中控制中心按照集控運行規程、電網調度規程、電站現場運行規程和相關安全生產管理制度的規定，通過遙信、遙測、遙控、遙調、遙視“五遙”功能，實現了對受控水電站發電運行的控制。

3 梯級開發電站的集中控制思路與策略

3.1 梯級開發電站發電機組與泄洪閘門的集中控制

在梯級開發電站的集中控制中，對發電機組與泄洪閘門進行集中控制，可通過這個集中控制系統及時執行上級部門的電力調度調令，控制各發電站的發電機組，對其進行科學合理的調度，在保證高效利用水資源的同時與電力市場有機結合。在洪水時期，集中控制系統能及時掌握上游監控的洪水數據，若發現洪水達到危險水位，閘門控制中心的值班員接受到上級水調部門下達的調令后，可根據相關的規程和流域的實際情況，直接對泄水閘門及其開度進行確定，并通知電站做好相關的應急措施，最后通過閘門控制中心啟閉閘門。

3.2 梯級電站的運行優化

對梯級電站的運行進行合理優化是集中控制的主要目的之一，實現這一優化環節主要是通過梯級電站的水、電聯合調度，在上游水量的約束條件下，尋找梯級電站聯合發電的最優點。結合筆者經驗來看，一般的優化措施有：（1）加強上游龍頭水庫的水文監測，對其水文預報方案及洪水規律進行研究，使其在達到防洪要求的同時保證蓄水量，以提高水資源的利用率，增加梯級發電總量；（2）在非汛期時，合理提高徑流式水電站的發電水頭，使發電的耗水率降低；（3）根據流域上游水量的綜合情況和流域電網電力需求的變化情況等，對各梯級電站的庫容進行合理的調節，處理好綜合利用、防洪與發電之間的關系；（4）結合電力需求，利用梯級電站之間的徑流調節和補償作用，合理分攤旋轉備用費用，減少水量的空耗，以提高水能的利用率；（5）盡量確保發電機組的經濟運行，避免機組在振動區運行，按照等微增率的原則調節各梯級電站的機組發電負荷，在減少機組磨損的同時減少機組發電的耗水率。

3.3 梯級水庫的集中控制管理

對梯級電站的集中控制管理，是為了使該流域龍頭電站的徑流調節和各梯級電站之間徑流補償作用得到充分的發揮，進而實現梯級電站聯合運行，保證水能被多次高效利用。在上游梯級電站，應利用電站的水情檢測系統與當地水文、氣象部門對該流域雨水天氣的預測，對各梯級電站的出入水量進行平衡計算、分析；要做好龍頭電站的水文預報，編制梯級電站的運行計劃，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始實現了集中控制的運行管理后，電站的運行值班、經濟運行方式和設備管理都產生了根本性的變化。電站管理的重點從發電生產運行向設備維護管理轉變，集控中心管理重點則由數據收集、生產值班向控制調整、運行方式安排、經濟運行、水庫運用建議、電網調度聯系、檢修計劃編制等業務管理轉變，有效發揮集中控制的經濟運行中心和生產運營智庫中心的作用。同時電站集中控制也對電站的設備管理理念和應急管理方式產生了深遠的影響，改變電站的規劃建設、檢修技改和應急處置由現場“有人管理”的運行定位向現場“少人（無人）管理”的運行定位方向發展，徹底改善工人的作業環境和提高電站的生產運營績效。

3.4 信息處理、匯集、分析中心

梯級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。通過信息集控中心，可對公司的生產調度、防汛值班、突發事件、安全跟蹤事件進行全方位監控，每天通過自動化系統能夠采集梯級電站的蓄水、發電及流域的雨水情況；通過計算機記錄各梯級電站機組的圍護檢修、防汛、安全事件等情況，再利用各種軟件進行數據分析，然后顯示在計算機上，為流域水電開發公司領導和相關部門提供做決策的基礎信息。

3.5 調度自動化、通信系統的專業技術管理

梯級電站的集中控制應進行專業的技術管理，才能保證管理工作的高效性，其中主要包括三點：（1）組織相關的專業技術培訓和交流，不斷提高工作人員的管理能力；（2）在梯級電站的集中控制管理中，實行統一規劃，以保證資源的充分利用；（3）對各種設備技術改造、專業技術方案等進行嚴格審查。例如，在黃河水電公司的水電站采用了自動化與專業技術后，開始以省區為中心將所屬水電站、新能源電站全部納入集中控制運行，正在逐步實現“水電、新能源發電遠程集中控制，水光互補，調控一體化”的目標，實現梯級電站水庫運用的最大優化，多發電量，降低水耗，實現發電效益最大化。

4 結語

隨著科學技術的發展，我國各流域水電開發公司應進一步推進梯級電站的集中控制發展，使梯級電站能夠根據不同的電力市場需求來優化水量調度與聯合運行，以保證流域水資源的充分利用，進而實現水電開發的利益最大化，進一步促進水電行業的健康發展。

參考文獻

[1] 曹光明.黃河上游梯級電站的集中控制管理[A].2007年學術交流會論文集[C].中國水力發電工程學會信息化專業委員會，2007.

[2] 康耀輝.淺議流域梯級電站集中控制[J].青海電力，2007，（1）.

[3] 謝振宇.梯級水電站群集中監控和聯合調度系統研究[J].科技與企業，2015，（2）.

[4] 王立，胡春林.沅水流域梯級電站群集中調度實踐與效益[J].水電自動化與大壩監測，2009，（2）.

[5] 趙中華，呂新宇，田艷.清江梯級水電廠集中控制優化調度[J].湖北水力發電，2009，（4）.