流域梯级集控中心运行管理模式探讨

曹 海，蔡 鹏，罗 妍

(中国长江电力股份有限公司，湖北 宜昌 443133)

大多数水电站远离城市中心，多为山区，工作环境恶劣，原有传统的水电站现场监视控制管理模式已不适应当前智能化的管理需求。同时流域水电资源大多采用梯级开发的方式，即一条全河(或一个河段)的梯级开发与运营管理由某一个电力企业负责[1]，考虑到各梯级电站之间密切的水力联系以及防洪、发电、航运等多方面利益，为更好地推进流域梯级电站联合调度和优化运行工作，充分发挥出流域梯级水电站群协同优化运行的能力，各大集团发电企业积极探索适应新形势下的流域水电站运行管理模式，转变水电站传统的监视控制管理模式，通过对流域梯级统一运行调度，以实现其所属流域水电站的经济运行。

1 国内外流域梯级集控中心运行管理现状

自20世纪30年代以来，世界上水能资源开发较快的国家都已实行全流域(或河段)梯级开发，利用水资源的流域特性，对流域梯级水电站实行联合调度，统一管理，提高水能资源的高效利用，充分发挥梯级枢纽的综合利用效益。目前，流域梯级电站联合调度管理模式已为许多国外发电企业所接受和推荐，较成熟的有法国电力公司下属流域的水电开发、加拿大魁北克水电公司、奥地利多瑙河水电公司、委内瑞拉EDELCA公司的流域梯级调度管理，并已产生巨大的经济效益和社会综合效益。国外这些成功的例子对我国流域水电站运行管理模式变革起到了一定促进作用，尤其在国家实施西部大开发和电力体制改革的大背景下，国内水电流域的开发如雨后春笋，形成了规模庞大的梯级电站群，近年来国内各流域水电开发公司在全面考察和系统分析国内外梯级枢纽管理的基础上，不断探索和实践，已在内部逐步形成统一调度管理模式，并先后成立了梯级调度机构或流域集控中心(以下简称集控中心)，以实现其对所属水电站进行集中管控，比如三峡梯调通信中心、乌江集控中心、大渡河集控中心、雅砻江流域集控中心等，这些流域性的梯级调度机构成立后，虽然各自的管理模式不尽相同，但均在优化生产、提升管理水平、增加企业效益等方面起到了积极的作用。

2 流域梯级集控中心运行管理模式

综观目前国内集控中心管理现状，在水库的调度方面基本都大致相同，在电力调度方面则存在较大差异，集中体现在对电站设备监视控制职责或监控人员组成上有所区别。当前大多流域梯级集控中心采用的运行管理模式大致可分为传统集控模式、重点监控模式[2]、全电站监控模式等三种，而在设备监视控制的人员组成上又有集中监控、同台或合岗监控。

2.1 传统集控管理模式

这也是国内梯级调度机构成立之初采用的管理模式，集控中心对外统一接受电网、防总等上级调度机构的调度指令，对内负责梯级枢纽发电、防洪、排沙等综合运用的运行调度，不直接负责电站设备的监视与控制。电站负责具体的电力生产监控、运行、操作，集控中心及各电站均24 h值班。如三峡梯调通信中心在三峡电站的管理上，基本属于该模式。

在这种模式下，实行流域梯级电站机组和水库的集中统一优化调度，以水库与电力调度为核心，不监控电站设备运行，集中力量侧重协调调度运行管理，根据来水和电网负荷要求，合理分配梯级电站各机组负荷，可充分利用有限的水力资源多发电，提高梯级整体效益[3]，对于水库调节性能复杂、水电站地理优越的流域集控中心可采用此模式，其模式实施有以下特点：

1)经济效益显著提高。充分利用流域梯级水库的相互调节作用，合理控制库水位，提高机组运用水头，同时通过库容的调节，有效拦蓄流域小洪水，减少水资源损失，增加梯级电站发电量。

2)社会效益有效提升。通过流域梯级水电联合调度的协调优势，使梯级枢纽运用各方都可以根据预报情况，提前采取应对措施，最大限度保障梯级枢纽防洪、电网调峰、航运等方面的效益。

不过由于不直接参与电站设备监视控制，调度与监控分离，集控中心对电站设备运行情况的信息处理、汇集、分析存在不够全面，不利于深入开展优化调度工作。同时考虑水电站大多处于比较偏僻地区，这种模式不能有效优化调管电站人力资源配置，不利于解放现场运行人员，不满足偏远水电站无人值班(少人值守)的智能化建设发展需要。

2.2 重点监控管理模式

集控中心运行管理模式采用“调度+监视+重点控制”原则来设计。集控中心调度值班人员负责梯级电站设备的调度、全监视、重点设备远程控制，集控中心和电站均设置24 h值班室，从调度控制管辖上看，集控中心调度值班人员负责梯级电站的主要发电设备和泄水设施，包括发变组及其辅助设备、开关站设备、泄水设施的操作以及负荷、500 kV电压调整，并组织协调运行日常管理及事故处理工作。电站运行值班人员负责厂用电系统及公用辅助系统的调度管理、集控中心远方操作时相应设备的现场检查、集控中心远程操作受阻时的现地操作、紧急或异常情况下电站设备的运行监视和控制。如三峡成都集控中心在2013年全面对溪洛渡-向家坝梯级电站的“调控一体化”管理[4]，大唐广西分公司集控中心重点对受控厂站进行远程开停机、负荷、电压调整、AGC/AVC投退等进行控制[5]。

此模式下，集控中心重点从宏观上把控梯级电站及水库的运行方式，可有效减轻调度值班人员工作量，确保安全高效调度。电站则集中精力负责现场设备巡回检查、检修维护、调试分析等工作，进一步提高电站设备可靠性，确保设备安全、稳定运行，通过合理的分工，最大限度地发挥集控中心及电站的自身技术和业务领域方面优势。对于电站梯级多、水库性能多样、梯级水电站作为某一地区或区域骨干电源的流域集控中心宜采用此模式。

不过由于集控中心与电站均配置单独的调度自动化系统，双方数据库信息数量及维护可能存在不同，导致现场设备异常报警信号在两地可能会产生差异，造成值班人员对异常报警或故障信号理解的偏差。

2.3 全电站监控管理模式

集控中心运行管理模式采用“调度+监视+全控制”原则来设计。梯级电站所有监视职责和控制操作转移到远程集控中心执行，集控中心值班人员同时肩负调度与运行监视控制职责，并组织协调运行日常管理及事故处理工作。集控中心值班人员直接接受和执行上级调度机构的调度指令，负责梯级电站机电设备的控制操作及电气设备的远程应急隔离处置。梯级电站则由常规的现场运行值班管理改变为“无人值班、少人值守”管理，电站不设置24小时值班室，只保留少量人员做应急值守，负责集控中心远控范围外的现场设备操作、异常与事故应急处理。如华能澜沧江集控中心在功果桥、漫湾、小湾、糯扎渡等电厂的管理模式以及五凌电力发电集控中心对五凌电力12座常规水电站管理模式[6]等，基本属于该模式。

2.3.1 全电站监控管理模式特点分析

集控中心对流域水电站运行管理实施全面监控，即“调控一体化”模式，突破了传统的电站调度、监控分离运行模式，使电站监控、电力与水库统一调度有机结合，实现对所辖流域水电站的集约化、便利化、高效化管理，提升整体生产管理水平，充分发挥出流域梯级水电站群协同优化运行的能力，提高流域水能资源优化利用率，最大化发挥流域水电经济效益。

这种模式较适用于水库群复杂、水库调节性能多样、电站梯级多的流域集控中心，其主要有以下四点优势：

1)优化经济运行。通过电力企业的调度、监视、控制合一，集控中心掌握了更全面的信息，可根据流域特性和流域来水情况，实时控制梯级水库水位，科学安排梯级电站运行方式，充分利用全流域的水资源，提高水能利用率，同时合理调整梯级电站出力和科学运用梯级水库库容，减少弃水电量，实现优化调度、水电联调、统筹统调，以达到发电效益和经济效益最大化，可充分发挥流域梯级电站的综合效益。

2)提高工作效率。对于调管设备，正常情况下集控中心不需转发调度指令到电站，直接由集控中心在远程进行操作控制，缩短了调度令链条，减少中间管理环节，简化工作流程，确保设备操作的及时性，使调度运行工作效率进一步提高。

3)优化人力资源配置。通过梯级联合调度、现场“无人值班”管理，可有效节约人力、物力资源，降低生产运行管理成本；同时还可以解放现场运行人员，改善工作环境，达到减人增效的目的。

4)适应电力体制改革需要。随着电力体制改革形势的逐步明朗，竞价上网的逐步实施，调度、监控的有机结合更有利于流域集控中心从流域整体水能利用率最大化出发，对梯级电站联合优化调度，应对电力实时交易，全面统筹流域梯级电站的经济效益。

2.3.2 全电站监控管理模式的几点思考

全电站监控管理模式的实施将大大提升管理水平、优化生产、增加企业效益，然而也应看到，这一管理模式的运行还面临一系列的挑战。主要包括配套的技术支持系统建设不达标、调度运行人员素质不达标、电站非停几率增大风险等。

1)配套的技术支持系统建设不达标。先进的技术支持系统是有效实现“调控一体、少人值守”模式的保证，不仅要能满足集约化和智能化的体系架构，还要深度融合流域电站各项业务。集控中心远程监控、电站无人值班管理后，对技术支持系统设备自动化程度和可靠性的依赖度较高，存在调度通信及自动化水平不满足要求，增大安全风险。

2)调度运行人员素质达不到要求。集控中心调度值班人员不仅要负责调度管理和优化运行工作，同时还承担着对梯级电站设备的实时监控任务，这对其理论知识、专业技能、实践经验要求非常高，特别是对现场设备了解、熟悉、掌握的程度，存在调度值班人员素质达不到要求的风险，进一步增大集控中心调度安全风险。

3)电站非停几率增加，被上级调度考核风险增大[7]。电站实施无人值班后，出现设备异常需人工干预处理时，受远程集控调度值班人员分析判断能力及现场值守人员响应时间影响，设备应急处理和恢复时间出现延迟时，有被上级调度考核的可能。

2.4 同台或合岗值班下的监控管理模式

无论是全电站监控还是重点监控管理模式，都可能存在因调度值班人员对现场设备熟悉程度不够带来的安全隐患。为了解决这个问题，流域水电开发公司通过优化远方监控人员配置组成，定期安排部分电站运行人员赴集控中心参与电站设备设施的远方监控、操作，与集控中心调度值班人员同台或合岗值班，由集控中心统一管理。如三峡成都集控中心自2017年开始在溪洛渡-向家坝梯级电站的“调控一体化”优化管理模式。

通过固定+流动的形式优化集控中心人员配置结构，突破单位界限，将集控中心调度值班人员与电站运行人员合二为一值班，不仅满足了运行人员城市化办公需求，减少电站运行人员现场工作时间，提高幸福指数；而且有效实现调度值班人员的水电联动知识、调度业务技能与运行人员的现场设备认知有机互补，最大化发挥资源优势，同时缩短调度指令链条、简化工作流程，提高日常工作效率，为快速判断、处理异常情况提供了便利条件，全面提升电站设备管理水平和应急处理能力。

但是集控中心调度值班人员和电站运行人员融合度存在未知，双方的职责如何明确，这需要电力企业优化内部管理体制，从生产体系建设上予以约束和推进。

3 流域梯级集控中心运行管理模式展望

随着电力体制改革的推行，电力市场规则、实时竞价上网交易的逐步实施，电网对电力的调度将逐步从微观管理走向宏观管理[8]，各发电企业的电力调度管理将更加灵活，水电联动效应更加突出，在流域电力市场环境下，水流-电流-现金流的关系也会更为紧密，这对流域梯级集控中心在流域梯级统一调度管理中充分发挥纵向和横向职能也提出了更高的要求。

面对未来流域梯级电站群级数多、装机容量大特点，流域梯级集控中心一方面要在流域梯级调度上实现水库与电力统一联合调度，另一方面要在流域梯级电站运行管理上实现全面监控，这样不仅可有效降低流域梯级电站运行维护人员的工作强度，节约人力资源，逐步实现流域梯级电站的无人值班运行模式达到减人增效目的；而且还可以进行全流域负荷的二次分配，合理调整各电站的发电负荷，利用流域梯级各水库不同的调节性能，通过水库之间的消峰、错峰、补偿调节提高流域梯级整体的防洪、发电、航运能力，提升流域水资源的综合利用效率，实现流域梯级电站的优化经济运行。同时调度值班人员也可通过调度与监控有机结合更好应对电价实时交易，全面实时掌握梯级电站设备运行状态信息，充分结合用电侧电力需求，有效根据电力市场的动态信息，科学制定电力实时交易方案，优化梯级电站运行方式，提高电能传输质量，以满足电力市场对机组和负荷控制的要求，提升流域梯级集控中心在电力市场中的竞争力。

随着科技的不断发展，计算机技术、网络技术、通信技术、信息技术和智能控制技术在电力系统广泛应用，特别是“五遥”技术与人工智能的结合，为实现流域智能集控体系提供可靠的技术保障。未来流域梯级集控中心要持续保持在电力行业中的核心竞争力，流域集约化[9]生产管理势必将成为其建设发展的主要方向。

4 结 语

随着梯级流域水电群的集中开发与利用，在电力市场改革环境下，如何通过联合调度，提高流域水资源利用率，最大程度发挥梯级水电站的综合效益，各流域水电开发公司需结合自身实际特点，有效总结、借鉴国内外各流域梯级联合调度实施所取得的经验，不断去总结、去探索、去优化，避免可能出现的问题，因地制宜去制定实施最优的集控中心运行管理模式。