一、行业背景
从国家“十四五”规划，到湖南省产业规划，小水电智能运维符合国家、地区对于水电行业的布局以及产业升级的总体需求。2016年中央1号文件提出发展绿色小水电，2020-2022年水利部多次召开会议，讨论“十四五”期间小水电绿色改造和现代化提升工作思路。当前小水电站面临生存压力，行业安全监管、生态环保及合规用工要求倒逼小水电企业在技术上、管理上做出改变，而以互联网、信息化、大数据、云计算等技术为基础的智能化管理技术成为改变目前小水电面临的困境一种趋势。
二、炎陵县小水电概况
炎陵县地处湖南与江西井冈山交界，水力资源丰富，有斜濑水、沔水、洣水等15条河流,水力资源理论蕴藏量31.9万千瓦，可开发28.5万千瓦，共建有小型水电站160余座，总装机容量24万千瓦，年发电量10亿千瓦时。
炎陵小水电大部分属民营电站，名副其实老破旧，电站运行人员年龄偏大、技术力量薄弱，设备陈旧，故障率高，几乎无正规管理，安全隐患大。少数电站进行了自动化改造，但维护困难，一旦出现故障，只能找厂家维修，耽误正常生产。
三、炎陵县小水电集约化运营主要做法
炎陵县的小水电集约化运维从2019年开始试点，目前有27座小水电站（装机容量2.9万千瓦）与湖南江河能源科技股份有限公司（江河股份）签到了集约化运维合同，进行了智能化改造，实现了“少人值班、无人值守”的智能运维模式。运维公司与小水电业主签订智能运维服务合同进行电站托管，通过对电站智能化改造，建立集中监控平台和运维管理一体化平台，利用工业互联网、云平台、大数据以及智能分析技术、配备专业的现场服务队伍，实行全方位的集约化运行和专业运维管理。
1.开展智能化改造
托管电站的智能化改造包含增加机组智能化控制屏（集成现地控制PLC、机组保护、自动同期并网、自动励磁功能）、电动主阀、微机驱动的电动调速器、自动励磁系统、自动刹车装置、水位在线监测系统，改造后能通过智能网关的控制，实现自动开停机、自动分配负荷，保证机组运行在高效区，电站运行在高水位；加装自动清污机，增加丰水期出力并减少人工清污安全风险；加装智慧安防系统、智能入侵识别、智能烟火识别，实现智能安保；实现智能渠道巡检、大坝闸门远程控制、智能水位报警、智能梯级协联防洪调度，保障设备设施安全及防汛安全；增设各类保护、配置应急电源，设备故障或大网停电可靠停机，消除事故扩大隐患。
2.建立集中监控平台
电站通过智能运维云平台，实现智能集中监控，多电信息快速预览与操作控制、自动发电控制、智能监盘、自动生成日志报表、视频监控及回放等；智能告警，过滤设备状态报警信息，突出需人工干预信息，并自动发送信息到相关人员；智能巡检，使用声音、视频、温度的感知系统结合人工智能技术实现重点部位全时监控，异常自动报警，代替部分人工现场巡检；智能决策，根据天气预报、流域水情指导发电、检修工作安排，大数据支撑设备优选及更新决策；智能管理，自动抄表、自动生成统计分析报告，使用移动端APP实现两票三制管理、设备台账管理、隐患排查与治理、缺陷管理、事故报告等功能。
3.建立运维一体化管理平台
电站智能运维托管采用三级管理模式，即省级智能监控中心—县级区域运维中心--电站值守。集控中心由监控云平台全时自动监盘，工作人员实行24小时监控值班。云平台协同电站智能网关，实现智能发电、智能巡检、智慧运行，发现设备异常时发出预警，自动按设定程进行处理，并通过手机APP通知区域运维中心和现场留守人员；结合平台控制程序对电站进行效能分析，实现电站的优化发电功能；根据各区域调度中心要求，接收、执行调度命令。
县级区域运维中心安配备电气、机械、水工机综合管理等专业人员，持证上岗，配置运维交通工具、运维仪器设备、安全工器具、安全防护器具及备品备件，执行定期巡检、定期维护检修、应急抢修任务，通过定期巡护提高设备完好率，避免非停事件发生；通过快速响应缩短非停事件处理时间，避免事件扩大和减少非停损失。
电站值守人员进行电站日常安全检查、协助应急处理和场地卫生、配合清污等服务。所有电站运行维护涉及的运行值班、运行管理、物资管理、设备信息管理、考察验收、安全管理、资料管理、运行报表、在线学习等均纳入一体化管理信息平台统一实施。
四、炎陵县小水电集约化运营成效
1.全方位提高安全管理水平
（1）通过智能化改造减少了人工手动操作，用自动发电程序固化作业流程，降低误操作风险和恶劣环境影响，提升了电站本质安全水平。
（2）预防为主的安全工作理念和专业化的维护检修提高了设备完好率。
（枯水期的预防性检修避免了烧瓦事故）
（3）通过平台、手机APP便捷的方式实现规范的管理，保证过程可控。
（手机APP上的工作票流程）
（4）现场标识清晰完整，通道顺畅，防护措施完备，作业环境良好，为安全提供基础保障。
2.提供政府监管窗口，实现生态、安全的动态监管，消除小水电盲调现象。
（生态流量在线监测页面）
（安全管理页面）
3.增效降碳，并给业主带来良好效益
炎陵区域进行集约化运维两年来，为电站业务带来明显收益。2021年，对标炎能集团4个电站发电量跟2020年的电量比增幅14.74%，而托管电站同期平均增幅31.22%，比同类未托管电站增加发电量约15%，为业主带来了较好的效益，同时通过管理提高清洁电量也为降碳减排带来良好的生态效益和可供借鉴的途径。
具体案例：
（1）沔渡电站2020年5月开始托管，存在运行一段时间后出力下降的问题，丰水期特别明显，经分析为软性条状垃圾缠绕导叶或转轮引起，停机重启后出力恢复；通过对电站运维特性的深入分析，编制了专门的优化发电程序，结合前池位，自动调整或开停机组，机组效率下降时可自动倒换机组，使电站始终保持高水位、高效率运行，电站单日最高发电量从13000kW.增加到13792kW.h。2021年，相比去年同期降雨量下降21.15%，发电量增加14.64%。
（2）进江源电站接管后对转轮进行了更新改造，机组最大出力增加了19.7%，相比去年同期降雨量下降19.1%，发电量增加35.13%。
（3）通过智能优化控制，减少开停机次数、负荷调整频次、油泵动作次数，减少设备故障，减少维修费用，延长设备使用寿命。
（4）智能维护管理，平台自动提醒，进行定期巡检，在枯水期推动或帮助业主实施预防性检修，消除设备的缺陷和隐患，提高设备完好率，延长设备使用寿命，提升电站综合效益。
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