流域梯級集控中心運行管理模式探討

曹 海，蔡 鵬，羅 妍

(中國長江電力股份有限公司，湖北 宜昌 443133)

大多數水電站遠離城市中心，多為山區，工作環境惡劣，原有傳統的水電站現場監視控制管理模式已不適應當前智能化的管理需求。同時流域水電資源大多采用梯級開發的方式，即一條全河(或一個河段)的梯級開發與運營管理由某一個電力企業負責[1]，考慮到各梯級電站之間密切的水力聯系以及防洪、發電、航運等多方面利益，為更好地推進流域梯級電站聯合調度和優化運行工作，充分發揮出流域梯級水電站群協同優化運行的能力，各大集團發電企業積極探索適應新形勢下的流域水電站運行管理模式，轉變水電站傳統的監視控制管理模式，通過對流域梯級統一運行調度，以實現其所屬流域水電站的經濟運行。

1 國內外流域梯級集控中心運行管理現狀

自20世紀30年代以來，世界上水能資源開發較快的國家都已實行全流域(或河段)梯級開發，利用水資源的流域特性，對流域梯級水電站實行聯合調度，統一管理，提高水能資源的高效利用，充分發揮梯級樞紐的綜合利用效益。目前，流域梯級電站聯合調度管理模式已為許多國外發電企業所接受和推薦，較成熟的有法國電力公司下屬流域的水電開發、加拿大魁北克水電公司、奧地利多瑙河水電公司、委內瑞拉EDELCA公司的流域梯級調度管理，并已產生巨大的經濟效益和社會綜合效益。國外這些成功的例子對我國流域水電站運行管理模式變革起到了一定促進作用，尤其在國家實施西部大開發和電力體制改革的大背景下，國內水電流域的開發如雨后春筍，形成了規模龐大的梯級電站群，近年來國內各流域水電開發公司在全面考察和系統分析國內外梯級樞紐管理的基礎上，不斷探索和實踐，已在內部逐步形成統一調度管理模式，并先后成立了梯級調度機構或流域集控中心(以下簡稱集控中心)，以實現其對所屬水電站進行集中管控，比如三峽梯調通信中心、烏江集控中心、大渡河集控中心、雅礱江流域集控中心等，這些流域性的梯級調度機構成立后，雖然各自的管理模式不盡相同，但均在優化生產、提升管理水平、增加企業效益等方面起到了積極的作用。

2 流域梯級集控中心運行管理模式

綜觀目前國內集控中心管理現狀，在水庫的調度方面基本都大致相同，在電力調度方面則存在較大差異，集中體現在對電站設備監視控制職責或監控人員組成上有所區別。當前大多流域梯級集控中心采用的運行管理模式大致可分為傳統集控模式、重點監控模式[2]、全電站監控模式等三種，而在設備監視控制的人員組成上又有集中監控、同臺或合崗監控。

2.1 傳統集控管理模式

這也是國內梯級調度機構成立之初采用的管理模式，集控中心對外統一接受電網、防總等上級調度機構的調度指令，對內負責梯級樞紐發電、防洪、排沙等綜合運用的運行調度，不直接負責電站設備的監視與控制。電站負責具體的電力生產監控、運行、操作，集控中心及各電站均24 h值班。如三峽梯調通信中心在三峽電站的管理上，基本屬于該模式。

在這種模式下，實行流域梯級電站機組和水庫的集中統一優化調度，以水庫與電力調度為核心，不監控電站設備運行，集中力量側重協調調度運行管理，根據來水和電網負荷要求，合理分配梯級電站各機組負荷，可充分利用有限的水力資源多發電，提高梯級整體效益[3]，對于水庫調節性能復雜、水電站地理優越的流域集控中心可采用此模式，其模式實施有以下特點：

1)經濟效益顯著提高。充分利用流域梯級水庫的相互調節作用，合理控制庫水位，提高機組運用水頭，同時通過庫容的調節，有效攔蓄流域小洪水，減少水資源損失，增加梯級電站發電量。

2)社會效益有效提升。通過流域梯級水電聯合調度的協調優勢，使梯級樞紐運用各方都可以根據預報情況，提前采取應對措施，最大限度保障梯級樞紐防洪、電網調峰、航運等方面的效益。

不過由于不直接參與電站設備監視控制，調度與監控分離，集控中心對電站設備運行情況的信息處理、匯集、分析存在不夠全面，不利于深入開展優化調度工作。同時考慮水電站大多處于比較偏僻地區，這種模式不能有效優化調管電站人力資源配置，不利于解放現場運行人員，不滿足偏遠水電站無人值班(少人值守)的智能化建設發展需要。

2.2 重點監控管理模式

集控中心運行管理模式采用“調度+監視+重點控制”原則來設計。集控中心調度值班人員負責梯級電站設備的調度、全監視、重點設備遠程控制，集控中心和電站均設置24 h值班室，從調度控制管轄上看，集控中心調度值班人員負責梯級電站的主要發電設備和泄水設施，包括發變組及其輔助設備、開關站設備、泄水設施的操作以及負荷、500 kV電壓調整，并組織協調運行日常管理及事故處理工作。電站運行值班人員負責廠用電系統及公用輔助系統的調度管理、集控中心遠方操作時相應設備的現場檢查、集控中心遠程操作受阻時的現地操作、緊急或異常情況下電站設備的運行監視和控制。如三峽成都集控中心在2013年全面對溪洛渡-向家壩梯級電站的“調控一體化”管理[4]，大唐廣西分公司集控中心重點對受控廠站進行遠程開停機、負荷、電壓調整、AGC/AVC投退等進行控制[5]。

此模式下，集控中心重點從宏觀上把控梯級電站及水庫的運行方式，可有效減輕調度值班人員工作量，確保安全高效調度。電站則集中精力負責現場設備巡回檢查、檢修維護、調試分析等工作，進一步提高電站設備可靠性，確保設備安全、穩定運行，通過合理的分工，最大限度地發揮集控中心及電站的自身技術和業務領域方面優勢。對于電站梯級多、水庫性能多樣、梯級水電站作為某一地區或區域骨干電源的流域集控中心宜采用此模式。

不過由于集控中心與電站均配置單獨的調度自動化系統，雙方數據庫信息數量及維護可能存在不同，導致現場設備異常報警信號在兩地可能會產生差異，造成值班人員對異常報警或故障信號理解的偏差。

2.3 全電站監控管理模式

集控中心運行管理模式采用“調度+監視+全控制”原則來設計。梯級電站所有監視職責和控制操作轉移到遠程集控中心執行，集控中心值班人員同時肩負調度與運行監視控制職責，并組織協調運行日常管理及事故處理工作。集控中心值班人員直接接受和執行上級調度機構的調度指令，負責梯級電站機電設備的控制操作及電氣設備的遠程應急隔離處置。梯級電站則由常規的現場運行值班管理改變為“無人值班、少人值守”管理，電站不設置24小時值班室，只保留少量人員做應急值守，負責集控中心遠控范圍外的現場設備操作、異常與事故應急處理。如華能瀾滄江集控中心在功果橋、漫灣、小灣、糯扎渡等電廠的管理模式以及五凌電力發電集控中心對五凌電力12座常規水電站管理模式[6]等，基本屬于該模式。

2.3.1 全電站監控管理模式特點分析

集控中心對流域水電站運行管理實施全面監控，即“調控一體化”模式，突破了傳統的電站調度、監控分離運行模式，使電站監控、電力與水庫統一調度有機結合，實現對所轄流域水電站的集約化、便利化、高效化管理，提升整體生產管理水平，充分發揮出流域梯級水電站群協同優化運行的能力，提高流域水能資源優化利用率，最大化發揮流域水電經濟效益。

這種模式較適用于水庫群復雜、水庫調節性能多樣、電站梯級多的流域集控中心，其主要有以下四點優勢：

1)優化經濟運行。通過電力企業的調度、監視、控制合一，集控中心掌握了更全面的信息，可根據流域特性和流域來水情況，實時控制梯級水庫水位，科學安排梯級電站運行方式，充分利用全流域的水資源，提高水能利用率，同時合理調整梯級電站出力和科學運用梯級水庫庫容，減少棄水電量，實現優化調度、水電聯調、統籌統調，以達到發電效益和經濟效益最大化，可充分發揮流域梯級電站的綜合效益。

2)提高工作效率。對于調管設備，正常情況下集控中心不需轉發調度指令到電站，直接由集控中心在遠程進行操作控制，縮短了調度令鏈條，減少中間管理環節，簡化工作流程，確保設備操作的及時性，使調度運行工作效率進一步提高。

3)優化人力資源配置。通過梯級聯合調度、現場“無人值班”管理，可有效節約人力、物力資源，降低生產運行管理成本；同時還可以解放現場運行人員，改善工作環境，達到減人增效的目的。

4)適應電力體制改革需要。隨著電力體制改革形勢的逐步明朗，競價上網的逐步實施，調度、監控的有機結合更有利于流域集控中心從流域整體水能利用率最大化出發，對梯級電站聯合優化調度，應對電力實時交易，全面統籌流域梯級電站的經濟效益。

2.3.2 全電站監控管理模式的幾點思考

全電站監控管理模式的實施將大大提升管理水平、優化生產、增加企業效益，然而也應看到，這一管理模式的運行還面臨一系列的挑戰。主要包括配套的技術支持系統建設不達標、調度運行人員素質不達標、電站非停幾率增大風險等。

1)配套的技術支持系統建設不達標。先進的技術支持系統是有效實現“調控一體、少人值守”模式的保證，不僅要能滿足集約化和智能化的體系架構，還要深度融合流域電站各項業務。集控中心遠程監控、電站無人值班管理后，對技術支持系統設備自動化程度和可靠性的依賴度較高，存在調度通信及自動化水平不滿足要求，增大安全風險。

2)調度運行人員素質達不到要求。集控中心調度值班人員不僅要負責調度管理和優化運行工作，同時還承擔著對梯級電站設備的實時監控任務，這對其理論知識、專業技能、實踐經驗要求非常高，特別是對現場設備了解、熟悉、掌握的程度，存在調度值班人員素質達不到要求的風險，進一步增大集控中心調度安全風險。

3)電站非停幾率增加，被上級調度考核風險增大[7]。電站實施無人值班后，出現設備異常需人工干預處理時，受遠程集控調度值班人員分析判斷能力及現場值守人員響應時間影響，設備應急處理和恢復時間出現延遲時，有被上級調度考核的可能。

2.4 同臺或合崗值班下的監控管理模式

無論是全電站監控還是重點監控管理模式，都可能存在因調度值班人員對現場設備熟悉程度不夠帶來的安全隱患。為了解決這個問題，流域水電開發公司通過優化遠方監控人員配置組成，定期安排部分電站運行人員赴集控中心參與電站設備設施的遠方監控、操作，與集控中心調度值班人員同臺或合崗值班，由集控中心統一管理。如三峽成都集控中心自2017年開始在溪洛渡-向家壩梯級電站的“調控一體化”優化管理模式。

通過固定+流動的形式優化集控中心人員配置結構，突破單位界限，將集控中心調度值班人員與電站運行人員合二為一值班，不僅滿足了運行人員城市化辦公需求，減少電站運行人員現場工作時間，提高幸福指數；而且有效實現調度值班人員的水電聯動知識、調度業務技能與運行人員的現場設備認知有機互補，最大化發揮資源優勢，同時縮短調度指令鏈條、簡化工作流程，提高日常工作效率，為快速判斷、處理異常情況提供了便利條件，全面提升電站設備管理水平和應急處理能力。

但是集控中心調度值班人員和電站運行人員融合度存在未知，雙方的職責如何明確，這需要電力企業優化內部管理體制，從生產體系建設上予以約束和推進。

3 流域梯級集控中心運行管理模式展望

隨著電力體制改革的推行，電力市場規則、實時競價上網交易的逐步實施，電網對電力的調度將逐步從微觀管理走向宏觀管理[8]，各發電企業的電力調度管理將更加靈活，水電聯動效應更加突出，在流域電力市場環境下，水流-電流-現金流的關系也會更為緊密，這對流域梯級集控中心在流域梯級統一調度管理中充分發揮縱向和橫向職能也提出了更高的要求。

面對未來流域梯級電站群級數多、裝機容量大特點，流域梯級集控中心一方面要在流域梯級調度上實現水庫與電力統一聯合調度，另一方面要在流域梯級電站運行管理上實現全面監控，這樣不僅可有效降低流域梯級電站運行維護人員的工作強度，節約人力資源，逐步實現流域梯級電站的無人值班運行模式達到減人增效目的；而且還可以進行全流域負荷的二次分配，合理調整各電站的發電負荷，利用流域梯級各水庫不同的調節性能，通過水庫之間的消峰、錯峰、補償調節提高流域梯級整體的防洪、發電、航運能力，提升流域水資源的綜合利用效率，實現流域梯級電站的優化經濟運行。同時調度值班人員也可通過調度與監控有機結合更好應對電價實時交易，全面實時掌握梯級電站設備運行狀態信息，充分結合用電側電力需求，有效根據電力市場的動態信息，科學制定電力實時交易方案，優化梯級電站運行方式，提高電能傳輸質量，以滿足電力市場對機組和負荷控制的要求，提升流域梯級集控中心在電力市場中的競爭力。

隨著科技的不斷發展，計算機技術、網絡技術、通信技術、信息技術和智能控制技術在電力系統廣泛應用，特別是“五遙”技術與人工智能的結合，為實現流域智能集控體系提供可靠的技術保障。未來流域梯級集控中心要持續保持在電力行業中的核心競爭力，流域集約化[9]生產管理勢必將成為其建設發展的主要方向。

4 結 語

隨著梯級流域水電群的集中開發與利用，在電力市場改革環境下，如何通過聯合調度，提高流域水資源利用率，最大程度發揮梯級水電站的綜合效益，各流域水電開發公司需結合自身實際特點，有效總結、借鑒國內外各流域梯級聯合調度實施所取得的經驗，不斷去總結、去探索、去優化，避免可能出現的問題，因地制宜去制定實施最優的集控中心運行管理模式。