河北豐寧大型抽水蓄能電站運維模式探討

費萬堂，趙利軍，矯镕達，董玉亮，房 方

（1. 河北豐寧抽水蓄能有限公司，河北省豐寧縣 068350；2.華北電力大學電站設備狀態檢測與控制教育部重點實驗室，北京市昌平區 102206）

1 引言

河北豐寧抽水蓄能電站設計裝機3600MW （12×300MW），分兩期建設，建成后將成為世界上最大的抽水蓄能電站。機組投產后，其運維管理水平的高低直接決定機組運行的安全性、可靠性和經濟性。國內多數抽水蓄能電站（尤其是國網新源控股有限公司下轄電站）目前正在推行運維一體化模式。在該模式下電站不再組建龐大的檢修隊伍，只有部分運行和維護人員，以運維班為單位，輪換人員定期輪流從事值守、操作、ON-CALL和運維業務[1-2]。這種方式要求生產人員專業技術更加全面，需要更多的復合型高素質技術人才，且主要適合機組臺數較少的電站。對于安裝12臺機組的豐寧大型抽水蓄能電站，采用什么樣的運維模式，如何做好運維檢修工作，沒有成熟經驗可循，是擺在眼前值得研究的課題。

2 國內大型水電站運維模式調研結果及分析

為研究豐寧抽水蓄能電站合適的運維模式，對國內有代表性的大型水電站、流域集控電站和抽水蓄能電站開展實地調查研究。選取的調研電站分別是長江三峽電站、大渡河流域瀑布溝電站、調峰調頻發電公司下轄惠州抽水蓄能電站和國網新源控股有限公司下轄抽水蓄能電站。各電站運維模式調研結果如表1所示。

由表1可以了看出，此次調研的電站運維模式都各有特色，各個水電站會根據其自身機組的數量、所處的地理位置等實際情況選擇最合適的模式。

惠州抽水蓄能電站和三峽電站所采用的是傳統的運維分離模式，即將運行業務和檢修業務分離，運行人員按照定期值班倒換方式值班，檢修人員按照正常行政班上班（周末及節假日值班除外）。惠州抽水蓄能電站和三峽電站機組較多，規模較大，采用這種運維模式可以有針對性的培養人才，使得人才培養時間大幅度縮短，而且人員的業務專業性也會大大增強，因而會使電廠更容易管理，生產效率也更高；但這種模式存在電站組織結構龐大，人員冗余度較高，生產人員的發展方向受到限制，工作人員長期工作在生產現場，幸福感較低等問題。

瀑布溝電站所采用的“運維合一”+遠程集控中心模式，在運用中實際為“大倒班”模式，采用集中上班，集中休息的管理方法，實現生產人員全方位的管理。這種趨于智能化的模式可以很大程度上節約人力的投入，員工自由時間有所增加，提升了員工的幸福指數，但是這種模式需要大量的復合型人才，培養人才難度較大，比較適合機組運行穩定，人員技術成熟度較高的電站。

表1 幾種運維模式對比Table 1 Comparation of operation and maintenance modes

國網新源控股有限公司下轄電站所采用的“運維一體化”模式，以運維班為單位，輪換人員定期輪流從事值守、操作、ON-CALL、運維業務。這種模式更加的智能化，生產運行也更加安全。但這種“運維一體化”模式需要大量復合型的高素質人才，因而不太適合剛投產的機組。另外，對裝機臺數較多的電站運維難度也較大。

綜上所述，水電站采用“遠程集控”運維模式不但可以提高機組運行的安全性和效率，而且可以提高員工的幸福指數和工作的積極性[3-5]。因此在機組自動化、智能化基礎上的遠程集控運維模式已成為將來大型水電站運維管理的發展趨勢。

3 豐寧大型抽水蓄能電站運維模式探討

3.1 豐寧大型抽水蓄能電站特點

3.1.1 機組數量大、類型多，自動化程度高

豐寧抽水蓄能電站擁有12臺300MW可逆式機組，建成后總裝機容量世界第一。12臺機組包含6臺哈爾濱電機廠機組、4臺東方電機廠機組和2臺安德里茨變速機組。復雜多樣的機組增加了電站運維管理的難度。

3.1.2 遠離市區的地理位置

豐寧抽水蓄能電站位于河北省豐寧滿族自治縣境內，南距北京市180km，東南距承德市170km，冬季寒冷多雪。投產后，子女上學、醫療保障，出行交通等問題將會給職工帶來較大的困擾；同時運行監控人員頻繁倒班，生活枯燥單調，將會影響員工的身心健康。

3.1.3 “以人為本”的企業管理理念

對于一個企業來說，生存是基礎，發展才是終極目標。生存和發展是所有企業的期望。在諸多制約發展的因素中，只有人的因素最為重要，因為其他因素最終都是通過人這個載體來實現的。因此豐寧抽水蓄能電站在建設之初就確定了“以人為本”的企業管理理念。然而，偏遠地區不便利的生活、繁重的運維工作是“以人為本”實現的主要障礙。

水電站的遠程集控運維可以很好地解決以上問題。通過建立遠程集控中心（比如在懷柔），實現電站的無人值班、少人值守，不僅可以保證電站的安全、高效運行，還可以減輕員工工作負擔，方便員工把家安在城市，提高員工的幸福感和工作積極性。

3.2 豐寧大型抽水蓄能電站運維管理規劃

目前豐寧抽水蓄能電站正式員工143人，其中現場一線部門（安監部、工程部、機電部）約95人。計劃在首臺機組投產發電前，優先選用“運維分離”模式。運行人員按照“雙五班三倒”模式，主要負責設備監盤、操作及定期工作。維護人員按照正常行政時間上班，主要負責設備消缺等工作。電站機組全部投產后2～3年，轉入“遠程集控模式”，其中約三分之一的生產人員在后方基地值班，剩余人員在電站生產區上班。

豐寧抽水蓄能電站“遠程集控”模式與瀑布溝電站的模式有所不同。豐寧抽水蓄能電站是在“運檢分離”和“運維合一”的基礎上，選出一部分人員在電站后方值班，而這一部分人主要是運維值守人員和部分運維檢修部技術專工。電站現場和后方集控中心值班人員通過定期輪換的方式，在滿足電站運維值班和機組檢修工作的同時，盡可能為員工提供便利的生活條件，提升員工幸福感。

在采取“遠程集控”模式前，電站生產區內人員數量可以足夠保證設備運維管理和設備故障緊急處置工作的需求。在電站全部投產2～3年后，電站機組運行狀態趨于穩定，依靠電站高度智能化的監控水平，在保證現場正常運維工作需要的同時，逐步轉入“遠程集控”模式。采取“遠程集控”模式后，現場人員的數量有所減少，但也足以保證設備正常運維檢修需求。電站現場值班人員通過ON-CALL值班的形式，在設備出現故障或異常情況時，值班人員可以保證可靠停機，ONCALL值班人員可在20min內到達現場，完全滿足設備故障停運消缺等工作需求。隨著電站智能化水平逐步提升，運維人員工作重點傾向于設備監督管理，逐步達到“無人值班，少人值守”的狀態。

隨著各個階段運維模式的演變，員工的幸福感將得到逐步的提升。比如，“雙五班三倒”模式下，運維人員可以上班6天、連續休息4天；發展到“運維合一”模式，運維值班人員可以上班12天、連續休息7天。

3.3 “遠程集控”運維對抽水蓄能電站的技術要求

“遠程集控”運維模式的實現需要大量的先進技術支撐[6-7]，主要包括以下幾個方面：

3.3.1 遠程集控平臺

通過水電站遠程監控中心和智能設備信息系統的建設，基于專用網絡或互聯網平臺，實現抽水蓄能電站的“五遙”智能控制。

3.3.2 水電站機電設備智能狀態監測、故障診斷及狀態維修技術

通過大數據建模和分析獲得設備狀態變化趨勢，對劣化設備進行相應故障診斷，明確故障原因，為設備運行和維護決策提供依據[8-10]。

3.3.3 機組運行優化技術

通過建立廠站級和機組級的經濟運行優化模型，根據實時水位和電網調度計劃，實時計算，確定最優的開機臺數、導葉開度。

3.3.4 水工建筑物安全監測、預警系統

針對電站水工建筑物的變形、位移、滲流、應力等物理量安裝在線監測裝置，實現對電站建筑物周邊環境，如滑坡、泥石流等災害的預測報警，從安全方面保障無人值班的實現。

3.3.5 生產管理系統

將EAM作為生產管理的核心和基礎，以發電生產、運行維護、生產技術、物資支持等關鍵業務的實施為主線，整合電站核心設備的數據采集、顯示和分析功能，為企業實現高效經濟的管理和決策提供完整、智能的數據支持。

3.4 豐寧抽水蓄能電站“遠程集控”運維模式的實現

豐寧抽水蓄能電站在穩定運行2～3年后進行全面評估，根據評估結果可逐步向“遠程集控”運維模式轉變。轉變的實施過程主要包括以下幾個方面：

3.4.1 制定工作目標和實施原則

豐寧抽水蓄能電站將以“加強技術和管理創新、提升管理和運營效率、提高職工幸福指數”為目標，采取“統籌規劃、因地制宜、確保安全、穩妥推進”的方針，按照“先試點后推廣”的原則實施，通過啟動階段、試點階段、總結提升階段、全面推進四個階段實施。

3.4.2 建立健全組織機構

要想實現從“運維合一”模式向“遠程集控”運維模式的成功轉變，離不開健全的組織機構。因此，需要成立以董事長為首的“遠程集中控制”運維模式實施推進領導小組，下設實施推進辦公室、集控中心技術支持組、遠程控制運行組、綜合事務組，電站管理制度組、技術支持組、人員培訓組。整個機構全權負責“遠程集控”運維模式推進過程中遇到的問題。

3.4.3 運維生產機構設置及值班方式

生產機構由運檢部、運行分場和維護分場組成。運檢部專工負責設備專業管理，不參與輪換；此階段采用運行分場與維護分場輪換崗位（輪換周期為1個季度），運行分場采用“雙六班三倒”的方式。

電站值班方式采用“電站運維中心+后方集控中心”方式：①運檢部、運行分場、維護分場、專工安排在后方集控中心上班，按照正常行政班時間上班；②運行分場安排在后方集控中心值班人員：首席（或高級）、中級和初級機電運維各1人（共計3人），主要負責監盤、調度聯系和前方人員溝通聯系工作；其余人員安排在電站運維中心值班，主要負責設備操作、定期工作和現場事故處理工作；③維護分場各班組要求在電站前方上班，主要負責設備的日常維護管理、設備消缺和C級及以下檢修和水工管理工作。

3.4.4 構建先進的遠程集中控制中心

為實現“遠程控制，少人維護”的目標，首先需要構建先進的遠程集中控制中心。控制中心應包含遠程集中監控系統、電能量計量系統、優化調度系統和遠程圖像監控系統，具備遙測、遙信、遙調、遙控、遙視的“五遙”功能。

3.4.5 完善自動化監控系統、保護系統和智能化狀態監測與故障識別系統

遠程集控中心功能的實現離不開現場機組的自動化監控系統、保護系統和智能化狀態監測與故障識別系統，因此需要進一步完善這些系統。比如對自動監測系統的改進，使機組能夠自動避免在振動區域內運行，避免頻繁通過振動區域。能自動控制和調整運行異常機組，使其恢復到安全狀態。嚴重時可保證機組能安全解列并停機，關閉進水閥，將損失降到最小范圍。

完善智能化狀態監測與故障識別系統，及時診斷設備狀況，并根據診斷結果實施狀態檢修，保證設備維持良好的工作狀態。

3.4.6 做好人員培訓工作

“遠程集控”運維模式的實現同樣離不開人才培養和隊伍建設。豐寧抽水蓄能電站主要通過“三支隊伍”，即經營管理、專業技術和技能操作三個系列的建設來實現人才培養目標。現階段可以采取專業技術培訓、外出實習培訓和生產準備培訓。專業技術培訓主要是通過部門、工區和專業組內開展的技術類培訓為主，結合現場設備安裝調試工作，有針對性的開展培訓工作。外出實習培訓主要結合機電部工作實際，分批選取設備管理人員，提前聯系系統內外培訓資源，選派業務能力強、工作積極主動的人員參加，以提高人員的技術管理水平和現場管理能力。生產準備培訓主要以新入職的大學生，參加國家電網有限公司和國網新源控股有限公司組織的生產準備培訓工作，主要傾向于生產運維基礎知識和技能培訓。

3.4.7 加強標準建設完善工作體系

最后，要想實現“遠程集控”運維模式的最終轉變，還需要制定統一的標準。應該包括管理流程、技術規范、驗收標準、培訓標準、技術平臺等。

4 結束語

調研發現“遠程集控”運維模式是大型抽水蓄能電站運維模式的發展趨勢，而抽水蓄能機組自動化監控技術、智能狀態監測與故障診斷、狀態檢修技術的不斷完善，使得機組“遠程集控”運維模式成為可能。從“運維合一”到“遠程集控”運維模式的成功轉變不僅可以提高抽水蓄能電站運行的安全性、可靠性和經濟性，還可以改善職工的工作、生活條件，提升員工的幸福感，充分體現“以人為本”的科學發展觀。