河北丰宁大型抽水蓄能电站运维模式探讨

费万堂，赵利军，矫镕达，董玉亮，房 方

（1. 河北丰宁抽水蓄能有限公司，河北省丰宁县 068350；2.华北电力大学电站设备状态检测与控制教育部重点实验室，北京市昌平区 102206）

1 引言

河北丰宁抽水蓄能电站设计装机3600MW （12×300MW），分两期建设，建成后将成为世界上最大的抽水蓄能电站。机组投产后，其运维管理水平的高低直接决定机组运行的安全性、可靠性和经济性。国内多数抽水蓄能电站（尤其是国网新源控股有限公司下辖电站）目前正在推行运维一体化模式。在该模式下电站不再组建庞大的检修队伍，只有部分运行和维护人员，以运维班为单位，轮换人员定期轮流从事值守、操作、ON-CALL和运维业务[1-2]。这种方式要求生产人员专业技术更加全面，需要更多的复合型高素质技术人才，且主要适合机组台数较少的电站。对于安装12台机组的丰宁大型抽水蓄能电站，采用什么样的运维模式，如何做好运维检修工作，没有成熟经验可循，是摆在眼前值得研究的课题。

2 国内大型水电站运维模式调研结果及分析

为研究丰宁抽水蓄能电站合适的运维模式，对国内有代表性的大型水电站、流域集控电站和抽水蓄能电站开展实地调查研究。选取的调研电站分别是长江三峡电站、大渡河流域瀑布沟电站、调峰调频发电公司下辖惠州抽水蓄能电站和国网新源控股有限公司下辖抽水蓄能电站。各电站运维模式调研结果如表1所示。

由表1可以了看出，此次调研的电站运维模式都各有特色，各个水电站会根据其自身机组的数量、所处的地理位置等实际情况选择最合适的模式。

惠州抽水蓄能电站和三峡电站所采用的是传统的运维分离模式，即将运行业务和检修业务分离，运行人员按照定期值班倒换方式值班，检修人员按照正常行政班上班（周末及节假日值班除外）。惠州抽水蓄能电站和三峡电站机组较多，规模较大，采用这种运维模式可以有针对性的培养人才，使得人才培养时间大幅度缩短，而且人员的业务专业性也会大大增强，因而会使电厂更容易管理，生产效率也更高；但这种模式存在电站组织结构庞大，人员冗余度较高，生产人员的发展方向受到限制，工作人员长期工作在生产现场，幸福感较低等问题。

瀑布沟电站所采用的“运维合一”+远程集控中心模式，在运用中实际为“大倒班”模式，采用集中上班，集中休息的管理方法，实现生产人员全方位的管理。这种趋于智能化的模式可以很大程度上节约人力的投入，员工自由时间有所增加，提升了员工的幸福指数，但是这种模式需要大量的复合型人才，培养人才难度较大，比较适合机组运行稳定，人员技术成熟度较高的电站。

表1 几种运维模式对比Table 1 Comparation of operation and maintenance modes

国网新源控股有限公司下辖电站所采用的“运维一体化”模式，以运维班为单位，轮换人员定期轮流从事值守、操作、ON-CALL、运维业务。这种模式更加的智能化，生产运行也更加安全。但这种“运维一体化”模式需要大量复合型的高素质人才，因而不太适合刚投产的机组。另外，对装机台数较多的电站运维难度也较大。

综上所述，水电站采用“远程集控”运维模式不但可以提高机组运行的安全性和效率，而且可以提高员工的幸福指数和工作的积极性[3-5]。因此在机组自动化、智能化基础上的远程集控运维模式已成为将来大型水电站运维管理的发展趋势。

3 丰宁大型抽水蓄能电站运维模式探讨

3.1 丰宁大型抽水蓄能电站特点

3.1.1 机组数量大、类型多，自动化程度高

丰宁抽水蓄能电站拥有12台300MW可逆式机组，建成后总装机容量世界第一。12台机组包含6台哈尔滨电机厂机组、4台东方电机厂机组和2台安德里茨变速机组。复杂多样的机组增加了电站运维管理的难度。

3.1.2 远离市区的地理位置

丰宁抽水蓄能电站位于河北省丰宁满族自治县境内，南距北京市180km，东南距承德市170km，冬季寒冷多雪。投产后，子女上学、医疗保障，出行交通等问题将会给职工带来较大的困扰；同时运行监控人员频繁倒班，生活枯燥单调，将会影响员工的身心健康。

3.1.3 “以人为本”的企业管理理念

对于一个企业来说，生存是基础，发展才是终极目标。生存和发展是所有企业的期望。在诸多制约发展的因素中，只有人的因素最为重要，因为其他因素最终都是通过人这个载体来实现的。因此丰宁抽水蓄能电站在建设之初就确定了“以人为本”的企业管理理念。然而，偏远地区不便利的生活、繁重的运维工作是“以人为本”实现的主要障碍。

水电站的远程集控运维可以很好地解决以上问题。通过建立远程集控中心（比如在怀柔），实现电站的无人值班、少人值守，不仅可以保证电站的安全、高效运行，还可以减轻员工工作负担，方便员工把家安在城市，提高员工的幸福感和工作积极性。

3.2 丰宁大型抽水蓄能电站运维管理规划

目前丰宁抽水蓄能电站正式员工143人，其中现场一线部门（安监部、工程部、机电部）约95人。计划在首台机组投产发电前，优先选用“运维分离”模式。运行人员按照“双五班三倒”模式，主要负责设备监盘、操作及定期工作。维护人员按照正常行政时间上班，主要负责设备消缺等工作。电站机组全部投产后2～3年，转入“远程集控模式”，其中约三分之一的生产人员在后方基地值班，剩余人员在电站生产区上班。

丰宁抽水蓄能电站“远程集控”模式与瀑布沟电站的模式有所不同。丰宁抽水蓄能电站是在“运检分离”和“运维合一”的基础上，选出一部分人员在电站后方值班，而这一部分人主要是运维值守人员和部分运维检修部技术专工。电站现场和后方集控中心值班人员通过定期轮换的方式，在满足电站运维值班和机组检修工作的同时，尽可能为员工提供便利的生活条件，提升员工幸福感。

在采取“远程集控”模式前，电站生产区内人员数量可以足够保证设备运维管理和设备故障紧急处置工作的需求。在电站全部投产2～3年后，电站机组运行状态趋于稳定，依靠电站高度智能化的监控水平，在保证现场正常运维工作需要的同时，逐步转入“远程集控”模式。采取“远程集控”模式后，现场人员的数量有所减少，但也足以保证设备正常运维检修需求。电站现场值班人员通过ON-CALL值班的形式，在设备出现故障或异常情况时，值班人员可以保证可靠停机，ONCALL值班人员可在20min内到达现场，完全满足设备故障停运消缺等工作需求。随着电站智能化水平逐步提升，运维人员工作重点倾向于设备监督管理，逐步达到“无人值班，少人值守”的状态。

随着各个阶段运维模式的演变，员工的幸福感将得到逐步的提升。比如，“双五班三倒”模式下，运维人员可以上班6天、连续休息4天；发展到“运维合一”模式，运维值班人员可以上班12天、连续休息7天。

3.3 “远程集控”运维对抽水蓄能电站的技术要求

“远程集控”运维模式的实现需要大量的先进技术支撑[6-7]，主要包括以下几个方面：

3.3.1 远程集控平台

通过水电站远程监控中心和智能设备信息系统的建设，基于专用网络或互联网平台，实现抽水蓄能电站的“五遥”智能控制。

3.3.2 水电站机电设备智能状态监测、故障诊断及状态维修技术

通过大数据建模和分析获得设备状态变化趋势，对劣化设备进行相应故障诊断，明确故障原因，为设备运行和维护决策提供依据[8-10]。

3.3.3 机组运行优化技术

通过建立厂站级和机组级的经济运行优化模型，根据实时水位和电网调度计划，实时计算，确定最优的开机台数、导叶开度。

3.3.4 水工建筑物安全监测、预警系统

针对电站水工建筑物的变形、位移、渗流、应力等物理量安装在线监测装置，实现对电站建筑物周边环境，如滑坡、泥石流等灾害的预测报警，从安全方面保障无人值班的实现。

3.3.5 生产管理系统

将EAM作为生产管理的核心和基础，以发电生产、运行维护、生产技术、物资支持等关键业务的实施为主线，整合电站核心设备的数据采集、显示和分析功能，为企业实现高效经济的管理和决策提供完整、智能的数据支持。

3.4 丰宁抽水蓄能电站“远程集控”运维模式的实现

丰宁抽水蓄能电站在稳定运行2～3年后进行全面评估，根据评估结果可逐步向“远程集控”运维模式转变。转变的实施过程主要包括以下几个方面：

3.4.1 制定工作目标和实施原则

丰宁抽水蓄能电站将以“加强技术和管理创新、提升管理和运营效率、提高职工幸福指数”为目标，采取“统筹规划、因地制宜、确保安全、稳妥推进”的方针，按照“先试点后推广”的原则实施，通过启动阶段、试点阶段、总结提升阶段、全面推进四个阶段实施。

3.4.2 建立健全组织机构

要想实现从“运维合一”模式向“远程集控”运维模式的成功转变，离不开健全的组织机构。因此，需要成立以董事长为首的“远程集中控制”运维模式实施推进领导小组，下设实施推进办公室、集控中心技术支持组、远程控制运行组、综合事务组，电站管理制度组、技术支持组、人员培训组。整个机构全权负责“远程集控”运维模式推进过程中遇到的问题。

3.4.3 运维生产机构设置及值班方式

生产机构由运检部、运行分场和维护分场组成。运检部专工负责设备专业管理，不参与轮换；此阶段采用运行分场与维护分场轮换岗位（轮换周期为1个季度），运行分场采用“双六班三倒”的方式。

电站值班方式采用“电站运维中心+后方集控中心”方式：①运检部、运行分场、维护分场、专工安排在后方集控中心上班，按照正常行政班时间上班；②运行分场安排在后方集控中心值班人员：首席（或高级）、中级和初级机电运维各1人（共计3人），主要负责监盘、调度联系和前方人员沟通联系工作；其余人员安排在电站运维中心值班，主要负责设备操作、定期工作和现场事故处理工作；③维护分场各班组要求在电站前方上班，主要负责设备的日常维护管理、设备消缺和C级及以下检修和水工管理工作。

3.4.4 构建先进的远程集中控制中心

为实现“远程控制，少人维护”的目标，首先需要构建先进的远程集中控制中心。控制中心应包含远程集中监控系统、电能量计量系统、优化调度系统和远程图像监控系统，具备遥测、遥信、遥调、遥控、遥视的“五遥”功能。

3.4.5 完善自动化监控系统、保护系统和智能化状态监测与故障识别系统

远程集控中心功能的实现离不开现场机组的自动化监控系统、保护系统和智能化状态监测与故障识别系统，因此需要进一步完善这些系统。比如对自动监测系统的改进，使机组能够自动避免在振动区域内运行，避免频繁通过振动区域。能自动控制和调整运行异常机组，使其恢复到安全状态。严重时可保证机组能安全解列并停机，关闭进水阀，将损失降到最小范围。

完善智能化状态监测与故障识别系统，及时诊断设备状况，并根据诊断结果实施状态检修，保证设备维持良好的工作状态。

3.4.6 做好人员培训工作

“远程集控”运维模式的实现同样离不开人才培养和队伍建设。丰宁抽水蓄能电站主要通过“三支队伍”，即经营管理、专业技术和技能操作三个系列的建设来实现人才培养目标。现阶段可以采取专业技术培训、外出实习培训和生产准备培训。专业技术培训主要是通过部门、工区和专业组内开展的技术类培训为主，结合现场设备安装调试工作，有针对性的开展培训工作。外出实习培训主要结合机电部工作实际，分批选取设备管理人员，提前联系系统内外培训资源，选派业务能力强、工作积极主动的人员参加，以提高人员的技术管理水平和现场管理能力。生产准备培训主要以新入职的大学生，参加国家电网有限公司和国网新源控股有限公司组织的生产准备培训工作，主要倾向于生产运维基础知识和技能培训。

3.4.7 加强标准建设完善工作体系

最后，要想实现“远程集控”运维模式的最终转变，还需要制定统一的标准。应该包括管理流程、技术规范、验收标准、培训标准、技术平台等。

4 结束语

调研发现“远程集控”运维模式是大型抽水蓄能电站运维模式的发展趋势，而抽水蓄能机组自动化监控技术、智能状态监测与故障诊断、状态检修技术的不断完善，使得机组“远程集控”运维模式成为可能。从“运维合一”到“远程集控”运维模式的成功转变不仅可以提高抽水蓄能电站运行的安全性、可靠性和经济性，还可以改善职工的工作、生活条件，提升员工的幸福感，充分体现“以人为本”的科学发展观。