水力發電自動化系統存在問題及其控制措施

趙向勇

摘 要：隨著用電量激增，電力部門必須采取多種形式的發電以滿足用戶的用電需求。由于我國存在諸多山河大川，因此對于水利發電具有較多優勢。相比于火力發電，水力發電既避免了環境的污染，同時又節約能源，對我國電力事業的發展具有重要作用。

關鍵詞：水力發電；自動化系統；問題；解決措施

中圖分類號：TV736 文獻標識碼：A

隨著人們環境意識的提高以及對國家可持續發展戰略的相應，水力發電在電力系統中開始占據重要地位，不僅為用戶提供充足的電量，同時也起到了防洪防災的作用，尤其是自動化系統的應用，極大地促進了我國電力事業的發展，本文通過對水利發電自動化系統的問題分析，提出相應的解決策略。

一、國家大力發展水利發電的優勢

1.水力發電的環境優勢

所謂水力發電是指通過水位的高低落差，將水能轉化為電能的科學技術。目前全球國家都在降低二氧化碳的排放量，進行綠色低碳生產，水力發電正是一種響應號召的清潔生產方式，具有與火力發電無可比擬的環境優勢。據國家相關部門測算，每發出1kW的火電需向大氣排放約0.1kg的二氧化碳，隨著濃度的不斷增加，必然會導致“溫室效應”，并且我國的煤炭資源儲量并非豐富，基于上述兩點，應極力避免采用火力發電的形式。不僅僅產生二氧化碳氣體，火力發電還會產生諸多有害氣體，例如二氧化硫、一氧化碳等，不僅污染大氣環境，更容易對人們的身體造成嚴重傷害。

2.水力發電的價格優勢

相比于火力、核能發電，水力發電又十分廉價。目前國際原油價格十分昂貴，而根據國家相關部門測算，每發出1kW的火電需消耗約300克原油，雖然對用戶收取較高的電價，但其產生的價值與花費的價值不可比較。然而采用水力發電，則可極大程度地免去燃料費用，并且我國南方存在眾多大江大河，具有較強的可開發優勢，因此電價較低，完全在用戶的承受范圍內。

二、水利發電的能源優勢

相比于火力、核能發電，水力發電的水能資源是可再生的，取之不盡用之不竭。及時對于煤炭資源儲量豐富的國家，每開采使用一噸，則會減少一噸的儲量，終將會有資源枯竭的一天，并且煤炭資源為不可再生資源，因此需合理加以使用。然而水資源年年會重新聚集，正如三峽工程一般，運用源源不斷的水能進行發電，造福千萬人民。

1.水力發電的高效靈活性

水力發電主要采用水輪發電機組，該設備具備十分靈活的啟動與操作性，可在幾秒鐘內使得發電機組從靜止狀態進入啟動狀態工作；可在幾秒鐘之內完成電壓的增減負荷任務，快速適應電壓的負荷變化，且避免能源的流失。因此水力發電系統對于用電的峰谷期進行有效調節，減少設備發生故障的幾率，提高整個系統的經濟效益。

2.水力發電系統存在的問題

雖然水力發電具備諸多益處，然而在實際的水力發電工作中卻存在著一些問題，對水力發電的發展造成一定的影響，逐漸受到工程師的注意。目前水力發電系統存在的問題主要有以下幾點：

第一，控制、維護與管理等技術領域的發展不平衡。與維護及管理技術領域相比較而言，控制領域的自動化發展較早，然而目前控制自動化大多被應用于財務管理、人事及物料的管理領域，幾乎為涉及技術管理，無法真正發揮出控制自動化的優勢。維護領域自動化起步最晚，目前只被應用于計劃維護與事后維護階段，國外對于維護自動化的深入研究源于二十世紀九十年代，因此發展相對較緩。

第二，控制、維護與管理等技術領域缺乏有效合作。雖然三者隸屬于不同系統，在諸多事業中需要三者的共同聯合作用。然而在實際的工作中，三者在組織結構上互相分離，缺少有效的合作，使得水力發電事業的發展較為緩慢。

第三，存在環境問題。水電工程同其他一般需付出一定的代價，因此在建設水電工程時易出現一些環境問題。首先，對于自然環境方面，大興水利工程必然會對當地的水文條件進行改變，由于水域河床的沖於方式發生變化，會對當地的水質、地震、土壤產生影響，同時也不利于水生生物的生存。其次，對于社會環境方面，大興水利工程對施工地周圍的居民、文物古跡產生較大影響，甚至工程建成后對防洪、發電及航運等產生的環境效益的影響。例如三峽工程，由于施工建設，對周圍眾多居民的正常生活產生影響，居民需要進行遷移，遠離家鄉，同時在工程竣工后對當地的發電、灌溉產生一定的環境效益影響。

3.針對水力發電自動化系統的相關解決策略

水力發電的自動化趨勢愈來愈明顯，對于電力發電部門而言，加強對自動化系統的應用可有效提高工作效率，滿足人們對于用電的需求，然而在清楚認識到自動化系統中的問題后，必須提出解決策略以確保水力發電自動化系統的正常運轉。具體方式如下：

（1）加強自動化系統的集成化

集成化主要包括功能集成、目標集成與信息集成。對于功能集成，主要將控制、維護與管理等領域結合，使其成為完整的整體，加強三者的互相交流，共同發揮出其應用的作用。對于目標集成，是將自動化系統的性能、可靠性與效益結合，形成統一目標，促使企業獲得利益的最大化。對于信息集成，是將自動化系統的各信息進行結合，形成統一的系統，確保信息的協調性與統一性，促進自動化系統的發展。

（2）提高自動化系統的智能化程度

為確保上述集成目標的完成，必須加強自動化系統的智能程度。所謂智能化即是指整個系統不論在生產過程還是設備連接、故障檢測均自動進行，即實現檢測的智能化、操作的智能化、評估的智能化。

（3）對自動化系統實行有效的分布化

對于水力發電工程而言，若想保證自動化系統的正常運轉，使工作得到質量與安全保證，則必須對工作進行合理分布，確定各個部分的工作職能，這樣才能保證工作的有序進行，使系統發揮最優性能，為企業贏得最大經濟利益。

（4）增強自動化系統的開放性

對于水力發電自動化系統而言，增強其開放性，主要包括以下幾方面內容：首先，由于不同供貨單位的系統具有不同特點，因此在選取自動化設備時應博采眾長，并進行價格比較；其次，在實際工作中，必須不斷對軟硬件功能進行增加，在硬件上可增設不同的新設備，在軟件上可開發不同的新功能，有利于提高自動化系統的使用率，延長自動化系統的使用壽命。

（5）大力優化水力發電自動化系統調度，實現可持續發展

正如上文所述，水利工程對諸多方面產生影響，因此必須加強水力發電工程設施與周圍環境及相關功能的協調發展，促進水資源的綜合利用。例如設置魚道，減小大壩對水中生物的影響，同時可通過自動化系統對數據庫進行管理，優化調度發電、航運、灌溉等方面配合，達到綜合利用目的，對于水利工程與環境持續、穩定發展具有十分重要的作用與意義。

結語

為解決發電量短缺，同時也為保護環境，大力發展水力發電勢在必行，在節約能源的同時，不僅滿足了用戶的用電需求，同時也為電力企業創造了巨大的經濟效益。然而目前水力發電自動化系統卻存在較多問題，為此，國家必須加大力度對問題進行解決，以確保水力發電自動化系統的正常運轉，為國家的電力事業發展做出貢獻。

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