一、发达国家水电站专业化运营与管理模式
1.美国田纳西流域管理局(TVA)的水电运营管理
田纳西流域管理局是美国联邦政府的机构,负责田纳西流域(地跨美国7大州)的电力生产和防洪、灌溉、航运、供水及化肥生产等任务。总装机2950万千瓦,其中水电站30座,114台机组,总的容量为422万千瓦,年发电量140亿千瓦时,另有腊孔山抽水蓄能电厂4台机共153万千瓦,加在一起共575万千瓦,全部水电厂均由TVA电力生产部主管,下面分东、南、西、北、中5个地区水电局,分别管理6个大水电厂和7个水电厂组(每个厂组管1—4个中小水电厂,全部无人值班)。
在1950年时只有24个水电厂,员工有1000人,经过自动、远动化改造,到1990年31座水电厂(包括腊孔山)只有420名员工,平均0.7人/万Kw。但需指出,设备大修及更改项目由电力生产部的检修和技术服务中心负责,大坝巡测、检修由电力工程和施工部负责,水库调度由资源开发部的河流资源运行中心管理。
TVA被授权依法对田纳西流域自然资源进行统一开发和管理,这一管理职能为流域水资源统一管理提供了有利条件,但同时这种管理也经历了一个不断发展和完善的过程。目前,据TVA称,田纳西流域已经在航运、防洪、发电、水质、娱乐和土地利用等6个方面实现了统一开发和管理。
航运方面:田纳西河干流已建成9座梯级船闸,完成了航道渠化整治,通航里程1050公里,加上支流通航里程共1240公里。目前该河经俄亥俄河和密西西比河,可以与美国22个州和五大湖相通,每年平均通航船只34000艘,水运的通航效益每年约4亿美元。
防洪方面:田纳西河干支流上已建成具有防洪库容的水库35座,总防洪库容约145亿立方米,形成了统一有效的水库防洪调度系统,流域防洪标准达到百年一遇。而且田纳西流域是美国最早实施洪泛区管理的,自20世纪50年代起就开始实施洪泛区管理计划。据估算全流域通过工程与非工程相结合的综合防洪减灾措施,每年平均防洪减灾效益约达1.4亿美元。
水力发电方面:TVA在40年代基本完成了流域规划的水电开发,建成水电站30座,总装机容量(包括抽水蓄能)609.3万千瓦。水电成为TVA电力系统的重要组成部分,目前正在实施以进一步提高效率和自动化控制水平的水电现代化计划。
水质管理方面:TVA的主要工作是监测流域各水库的水质,发布水库鱼类垂钓水质,防止水电站尾水排放对生物产生有害影响,并与流域内各机构、社区共同致于改善水质的活动。而制定其河流的污染防治标准和发放排污许可证则由联邦环境护局和各有关州负责。20世纪90年代,TVA在田纳西流域进一步实施“净水计划”,在为流域内社区和水生生物提供洁净的水。
土地利用和水上游览方面:TVA管理着约1100平方公里的公共土地,17600公里长的公共沿岸带,近2000平方公里水面。TVA根据这些资源所具有的土地开垦、旅游娱乐、野生生物保护、经济开发等不同利用功能的特点,制定相关规定,实施有效的管理,使各类开发利用活动与自然保护相协调。TVA还建立了上百个公共游览区,每年吸引了大量游客。
TVA的管理由具有政府权力的机构——TVA董事会和具有咨询性质的机构——区资源管理理事会来实施。董事会由三人组成,行使TVA的一切权力,成员由总统提名,经国会通过后任命,直接向总统和国会负责,这一领导体制一直延续至今。
2.法国电力公司(EDF)的水电运营管理
法国电力公司(EDF)是法国的国有公共事业公司,总装机约9580万Kw,其中水电2330万Kw,年发电量620亿Kw.h,全部水电由EDF的发电输电部主管,共管辖479座电厂(包括11座抽水蓄能电厂),1280台机组,全部水电员工5600人,平均2.4人/万KW。479座水电厂组成150个厂组(每个厂组管2—6个水电厂),分属7个地区电力局的40地区水电处管理。每个水电处(10—12人)管3—5个厂组和一个检修车间(10—70人),实行集中检修,每个厂组配12—40人,由运行分厂(3—16人)、检修分厂(5—17人),大坝监测(1—4人)及少量管理人员组成。人员虽少,但除大项目外,都由自己完成。法国电力公司(EDF)采用新技术对水电站进行运营维护管理,主要体现在以下方面:
1)工程检测
法国电力公司(EDF)成立了一个性能监测小组。对所管理的水电站找出危险所在,然后制定监测计划。该小组已经判断出电站的上3处主要危险(包括水轮机、发电机、压力钢管、拦污栅、泄水闸)和电厂用电项目(如大坝排水、机组交流电、继电室空调等)。监测仪正用来协助诊断,监测所有发电机的振动,作为基本数据与将来的振动测量加以比较。
局部放电分析(PDA)——由于局部绝缘击穿引起发电机绕组的射频脉冲的分析方法,是监测发电机绝缘的主要工具。现正在33台发电机上安装永久性电容式PAD藕合器。将藕合器连接到发电机绕组的高压端,用Iris公司的PADVI分析仪进行测量。
采用MICAA软件包(发电机绝缘状况评估分析),来评估发电机的状况,为发电机作出长期维护安排。由Iris开发和推出的MICAA,包括一个专家系统,可根据制造厂的资料、试验结果和运行数据来判定发电机的工况。
2)自动遥控工程
水电站的每台机组由一个可编程逻辑控制器(PLC)控制,PLC接口形成分布控制系统。厂用电和水工建筑物也由联接到分布控制系统的多个PLC控制。该系统允许由PLC、电站人机接口、远方终端(经电话网络)或由全厂监控和数据采集系统(SCADA)对机组进行控制。
法国电力公司(EDF)为每座电站自动化和遥控提供详细的设计和技术说明,包和有关的SCADA系统的接口。在新系统运行的第1个月,EDF通过裁减约60名运行人员和有关设施,削减了运行费用;快速启停机组,使发电量增加,更好地利用水资源;高效率地使用机组优化了电站的运行;电站监测系统的改进,能更早地探测机组故障,从而增加了机组的利用率。
3)实施维护管理系统
现在法国电力公司(EDF)各水电站80%的工作通过计算机系统来管理。电站需要维护的逾30000项工作已被确定并输入了系统。系统每年约发出12000个例行维护工作命令。
该维护管理系统的一个重要特点是维护和供应活动的集成化。通过计算机系统查询,使各类维护工作所需材料能快速和有效加工。而且计算机系统允许供应部门更好地预计和决定各种维护需要,从而节省资金。至于设备费用,用户可将费用分类输入系统以获得所需的信息。引进计算机维护管理系统要求劳动力向知第二章国内外水电站专业化运营管理模式分析识型转变。所有工作都转换成有计划的工作命令。每周的工作计划通过定期工作计划会议传达给各工作小组。
成功接受该系统的关键之一是实施该系统的工程最终由用户来领导。工程经理是机、电的行政主管工程师,副经理由来自储存一供应部经理和资料部的经理担任,组领导成员由工程师、供应官员和会计组成。成功的另一关键是培训。对所有直接从事维护的采购和监督人员、工程规划设计人员、工作组监督人员进行全面培训。
3.德国水电站的运营管理
1)Freudenau(弗雷德瑙)水电厂
Freudenau水电站是德国多瑙河上的一座大型水电站,装有6台贯流式机组,总装机容量17.2万Kw,和其他电站由上级电力公司统一管理。电站设备先进,自动化程度高。电站定员20人,除负责电厂运行和维护外,还受上级公司安排支援其他电站的维护工作。电站设备全部自动化,操作大多自动完成或由上一级控制系统通过远动操作,监控室只设一人,每天三班,24小时有人职守。电站没有检修人员,设备由上级公司统一安排,多数以制造厂家协作检修为主。
2)IFFEZHEIM水电站
IFFEZHEIM水电站位于莱茵河上,由德国与法国共同修建。电站总装机容量10.8万Kw,年发电量7.5亿Kwh,1978年投产发电。其设计、质量和自动化程度很高,现电站管理人员仅9人,4个工程师,5个技师,负责电厂的运行和简单的维护工作,大的修理由上级电力公司统一安排,中控室无人值班,设备每天巡视一次。
二、发展中国家水电站专业化运营与管理模式
1.印度水电站的运营管理
印度第1座水电站于1897年完工,在Darjecling河上,由当地市政府承建,用于当地城镇照明。1978年1月30日由西孟加拉邦电力委员会接管。此电站仍在运行中。从1897年(即水电发展的早期阶段)直到印度独立,水电发展速度缓慢。独立后,水电所占份额有了长足的发展,从1947年底的37.31%上升到1962/63年的最高值50.62%。以后,呈持续下降状态,目前所占比例为24.95%(2002年)。印度典型的水电工程可以分为3大类:水库式,径流式和抽水蓄能发电方式。
到2002年12月,全国水电总装机容量为264023Mw,其中装机量大于3MW的处于营运中的水电站有230座,这些电站的装机总量为260985MW。2001年6月,为了有利于新水电工程的开发,电力部发布了将水电开发工程划分为3个阶段的建议。
第1个阶段包括踏勘调查,前期可行性报告的准备和获得环境森林部门的站址许可;
第2个阶段包括环境调研,环境和森林部门准许,技术和经济上的许可及其它;
第3个阶段包括施工期,其目的主要为减少获取有关部门许可的阻碍。通过中央电力机构,政府对所有将进行建设的水电工程进行分级调研。根据此计划,399座总装机容量为100000MW的水电站将被分为5个等级,这样可以确保最具可行性的项目先行。
2.巴西水电站的运营管理
在巴西由国家水资源局(ANA)负责所有水电资源的协调工作。ANA是国家环境部下属的一个具有专门体制、管理和财务权限的经济独立实体。它的主要职责就是实施巴西水电资源的管理。它的目标是通过防止污染和鼓励保护来控制利用河流,确保子孙后代享有优质水源。目前,巴西境内投入运行的大坝为634座,其总库容为5680亿立方米。虽然许多大坝是为了灌溉、防洪和供水而兴建的,但多数是以发电为主。正在兴建或规划的许多大型水电工程都是这样的大坝。在巴西,公众一般认为,可靠的水和能源的供应对发展、健康和生活水平的提高是极为重要的,国家这只有通过兴建大坝和水电站才可实现。
3.巴基斯坦水电站的运营管理
巴基斯坦水和能源开发管理局(WAPDA)编制了一项名为“水电开发——2025年展望”的计划,提出解决未来供电短缺的策略。该计划包括在各阶段将要优先开发的用以满足电力需求的水电工程的一张一览表。规划的大型工程将是多目标的,用于灌溉、蓄水、防洪。水电开发将可获得收入,将有助于控制电力税的不正常增长。基荷需求可通过开发蓄水大坝来满足,而峰荷需求则可通过高水头峰荷日调节蓄水工程来满足。因而按竞争性价格有机会满足农村电气化的电力需求,并发展经济和社会服务业。这些工程能提供可靠的长期收益,管理风险低。
目前,水电站总装机容量为5100MW;在建的1469MW,己完成可行性研究的7215MW。正在对总容量为5900MW的站址进行可行性研究,对另21222MW尚待进行可行性研究。
4.尼泊尔水电站的运营管理
为了减轻对森林资源的压力,尼泊尔政府着重于开发水利资源,将丰富水能转化为电力。
尼泊尔是世界上水电资源蕴藏极为丰富的国家之一,据估算全国水电蕴藏总量达8300万千瓦,其中经济可行、可供开发的水电总量约为4200万千瓦,但由于经济落后、资金不足,截至2000—2001财政年度末,全国己建成的水电总装机容量仅占水电蕴藏总量约0.6%,全国只有20%的人口约450万人可以使用上电。尼电力需求正以年均约10%的速度递增。估计至2008年和2015年,尼电力需求将分别增至61万千瓦和164万千瓦。
尼泊尔1992年制定的水电发展政策鼓励外资投资1兆瓦以上的水电项目,对投资者在税收交纳、制定电价、向尼电力局售电甚至出口时所享受的各种优惠待遇都有具体的规定。尼泊尔1993年电力法规定,允许向他国销售电力,也允许从他国进口电力。为了引入竞争机制,尼水利资源部门最近规定允许外国投资者不但可以在此投资开发水力发电站,而且还可以自己建立电网,即自己发电,自己经营,自己收费,打破由原来尼电力局一家统管的局面。这个新政策将会吸引更多的外国投资者来尼开发水电站工程。
5.土耳其水电站的运营管理
土耳其水电站的发展可以追溯到大约90年前,水电占土耳其整个国家供电总量的34%。第一座水电站是建在塔尔苏斯河(TarsuS)上的60KW水电站,仅用于为当时处于建国初期的土耳其共和国提供照明用电。全国总的装机容量为29664KW。最近几年,由于天然气电站的迅速发展,热电在总的装机容量中的份额有所上升,而水电站的份额却下降了(从1993年的47.8%下降到2001年的41%)。水力发电量的份额从1980年的49%下降至23.4%。
政府着力于改善和重组电力部门,以及发电输电和电力购销买卖等方面的职能。土耳其发电输电公司(TEAS)于2001年一分为三:电力公司(UEAS)负责现有公共发电站的运营,TEAIS负责输电和负荷分配,土耳其电力贸易公司(TTETAS)负责电力销售的购买。新出台的《电力市场法》有以下目标:为电力行业建立一个更为透明的机制;建立一个独立的监管机构以确保电力市场的公共透明和非歧视性;建立一个资金实力雄厚,具有竞争性的电力市场,并向消费者提供可靠、高质量和低成本的电力市场。根据这项新的法律,国家电力公司,私营电力公司,自用电企业和集团均可参与发电。生产和销售电力的权利应通过电力许可证获得。而输电则由土耳其电力输送公司独立进行,同时对配电公司也有一定的资格要求。
三、国内外水电站专业化运营管理模式对比分析
先进国家不断改进水电厂管理,总的指导思想是提高劳动生产率,获得最大限度的经济效益,归纳起来有以下3个主要特点:
1、集中管理
不管电网内有多少水电厂,实行集中管理方式是提高劳动生产率的最佳选择。一般每个电网的水电厂都由电网管理机构或地区电力管理机构集中管理,电厂只是运行车间。水电厂中凡是非经常性的工作(如设备大修、更新改造、水工检修、水库调度乃至水工观测等)都由上面的管理机构专设的检修公司、土建公司等专业化队伍以及调度机构负责,有的大项目干脆外包。这样可减少定员,提高工效,节省开支。这样每万千瓦水电装机只需配1~2人。我国主要是分散管理。每个水电厂是一个独立的经济核算单位,是个小社会。这就造成管理机构臃肿,员工队伍庞大,而网省局管水电的人员却很少。
以东北电网为例,1993年7个水电厂(共14个水电站),总装机395万KW,固定员工6480人,合16.4人/万KW。
2、无人值班,少人值守
国外大型水电厂只设最少量的人员(几十人到100多人)每天到厂上班,主要进行工况监测,巡视和维护、检修工作,而不是去运行操作。为确保24h安全生产,电厂主要人员轮流在家值班(晚上)。一个大中型水电厂(中心厂)往往要管附近几个中小型水电厂,组成厂组,配备少量人员在中心厂上班,其余厂完全无人值班,只是定时去人巡视。水电厂只分自动化、电气、机械、水工4大专业,不分细专业,要求技术人员和技术工人一专多能,本专业样样都行,因此人员素质必须很高。大型水电厂和厂组的管理人员很少(因为属车间性质,是个财务报销单位),职责明确,各管一摊,不设副职,有的是一人多职,总的要求每个人全年工时利用率饱满,工作责任心强,管理素质高。目前我国包括四川省等水电厂都在搞计算机监控系统,有的实际己达到无人值班的程度,但还没有能大量减人,同时在人员素质方面差距还很大。
3、实时监测和诊断检修
一般机组配有运行工况实时监测系统,随时分析诊断,做到心中有数。这样就可做到机组大修间隔8—10年,但每次大修工期都比较长约1—3月。大修往往采用更换零件的办法,以减少工作量。我国在这方面差距也很大。按部颁发电厂检修规程,实行预防性、定期计划检修办法,到期必修,这是不科学的。按规定,水电机组大修间隔2—4年,每次大修工期规定在1—3月以内。这就要求水电厂设置一整套大修人员,工种要齐全,而且因工期太紧,人数必然要多。据我们考察了解,国外水电机组的健康水平并不比国内高多少,国产机组经过一二次大修后完全可以延长大修间隔,这不仅增加了机组可用率,而且可以实行几个厂集中检修,因此应该大力推行工况实时监测和诊断检修技术。
同这些水电发达国家相比,我国水电站的设备质量、自动化程度、员工素质差距均较大,管理水平自然相差较大。