运行多年的大型电力设施正在迎来一轮更加系统化的自动化更新。
8月18日,ABB公布与Statkraft之间的一项水电站现代化项目。按照已经确认的项目安排,ABB将对挪威Vikfalli水电站群进行升级,涉及Målset、Refsdal和Hove三座水电站,共包含5台发电机组。三座电站装机容量分别为24 MW、92 MW和68 MW,目前整个电站群年发电量约830 GWh。
与一般控制系统升级不同,这次项目并不是单独更换一套DCS或者增加几个监测点。ABB承担的范围覆盖控制、保护、励磁以及低压和中压电气系统,同时还包括振动监测、相关电缆及系统集成等内容。也就是说,电站原有的自动化控制与发电机组电气系统将按照统一项目重新梳理,而不是分别进行局部改造。
其中,三座电站将部署ABB Ability System 800xA控制和监控平台,并与原有第三方水轮机系统进行集成。5台发电机组则计划配置UNITROL 8000励磁系统。
对于已经运行多年的水电站来说,这种改造方式有很强的代表性。
大型发电设备的机械主体通常具有较长使用周期,水轮机、发电机以及建筑设施并不会因为控制系统进入更新周期就全部重新建设。很多电站真正需要解决的问题,是原有自动化设备、电气保护、励磁系统和监测设备使用年限越来越长,而电站主体仍然具备继续运行的价值。
因此,存量设备现代化往往比建设一套全新控制系统复杂。
新建项目可以从第一天确定控制器、网络、I/O和现场设备,老电站却必须面对已经运行多年的设备。原来的水轮机控制、现场仪表、电气保护以及辅助设备可能来自不同年份,也可能使用不同通信方式。新的控制系统既要承担未来运行,又要与一部分继续保留的设备正常连接。
ABB此次明确提出System 800xA将与已有第三方水轮机系统集成,反映的正是这种老设备改造中的实际情况。
对于系统集成商和工程部门而言,老系统升级最难的往往并不是把新控制器安装进去,而是在不破坏现有生产关系的情况下完成系统切换。
水电站与普通生产设备不同,发电机组停机通常需要提前安排检修窗口。控制系统、保护系统和励磁系统如果同时涉及改造,现场施工、接线、程序调试和试运行必须形成严格的先后顺序。任何一个环节拖延,都可能影响后续机组恢复运行。
因此,这类项目从前期设计阶段就需要把设备边界梳理清楚。
ABB公布的信息显示,公司在正式主合同之前已经参与项目前期技术方案制定。对于大型自动化改造项目而言,这种提前介入正在变得越来越重要。供应商如果等到所有设备规格已经完全确定后才进入项目,实际施工阶段往往更容易发现接口和安装条件与新系统不匹配。
老电站尤其如此。
运行几十年的设备可能经历过多次维修和局部改造,现场实际状态与早期设计资料之间难免存在差异。一个看似普通的控制柜,内部可能已经更换过多个继电器、端子和信号模块;一套辅助系统也可能在后期增加了新的传感器或者控制逻辑。
所以,大型存量设备升级首先需要解决的,是“现场现在到底有什么”。
这也是为什么电力自动化改造往往会带动大量基础工控产品重新确认。
DCS只是整个项目中比较显眼的一部分。控制系统升级以后,原有远程I/O、信号隔离、电源、工业交换机、端子、继电器以及现场检测设备是否继续使用,都需要逐项判断。部分产品可以保留,部分需要替换,还有一些必须增加转换或者接口设备才能与新平台连接。
如果项目同时更新低压和中压电气系统,涉及的产品范围还会进一步扩大。
此次ABB项目还包括发电机组励磁系统。
励磁系统是发电机运行中的关键部分,用于控制发电机励磁状态,并与机组电压和运行稳定直接相关。它不像普通生产线上某个辅助控制单元,可以在发生问题后长时间等待维修。对于发电设备而言,励磁和保护系统属于需要长期保持可靠运行的核心设备。
因此,很多水电站进入生命周期更新阶段后,并不会只更新操作站或者上位监控,而是同时评估励磁、保护和控制设备的剩余使用年限。
这也是此次项目整体改造范围较大的原因之一。
从维护角度看,新系统投入运行以后,电站日常维修方式也会发生变化。
传统电气维护大量依赖现场仪表检查、继电器状态和人工测试。随着控制、保护和振动监测被进一步接入统一运行体系,维护人员可以获得更加连续的机组状态信息,但与此同时,对系统参数、程序备份和通信网络的管理要求也会提高。
设备越来越集中到数字控制平台以后,维修资料的重要性反而更加突出。
一块控制模块坏了,可以更换硬件;但如果原程序、设备参数和系统配置没有完整保存,硬件更换完成之后也未必能够恢复运行。大型自动化设施因此越来越重视程序、参数、网络配置和设备资料与实物备件同步管理。
这与普通工厂的PLC维护其实有相似之处,只是电站项目规模更大。
现场的控制系统一旦升级,后续十几年可能都围绕这套平台继续扩展。项目早期选择什么控制架构、采用哪些接口、哪些设备保留,会直接影响未来备件采购和维护人员培训。
从设备供应角度看,水电站现代化项目也是典型的长期工程市场。
此次Vikfalli项目的现场实施并不会立即全部展开。按照目前公布的计划,Målset电站的现场工作计划于2028年开始,Refsdal和Hove两座电站预计于2029年陆续推进。
从2026年确认订单,到2028年进入主要现场阶段,中间存在较长的工程准备周期。
这种节奏与机械设备采购差别很大。
一台包装机或者机器人工作站可能几个月内完成设计、生产和交付,大型能源设施改造则需要经过工程设计、设备制造、现场准备、停机安排和系统调试等多个阶段。对于控制系统、电气设备和现场元件供应商来说,订单确认并不意味着马上集中交货,而是进入一个持续数年的工程执行过程。
这种项目也说明,工业自动化市场并不只由新建工厂推动。
大量已经运行多年的基础设施同样会形成长期需求。设备主体继续使用,但控制器、保护装置、励磁设备、电气系统和监测设备需要逐步更新,这些存量改造项目往往比新建项目更加考验系统兼容和工程能力。
对于工控产品采购而言,存量改造还有一个明显特点:替换产品不能只按照最新型号选择。
新产品参数更高,并不意味着直接装进老设备就能够使用。安装尺寸、电源条件、信号类型、通信协议以及原控制逻辑都需要核对。涉及关键设备时,还要考虑旧系统切换到新系统期间是否需要临时方案。
所以,大型控制系统更新很少是简单的“旧型号换新型号”。
真正完成一次现代化改造,往往意味着重新梳理控制架构,同时尽可能保留仍然具有使用价值的现场设备。
ABB此次获得Statkraft三座水电站改造订单,也让这种存量自动化市场再次受到关注。水电站主体仍然继续使用,但围绕机组运行的控制、励磁、保护和电气基础设施将逐步更新,这种项目模式同样存在于钢铁、化工、水处理、造纸以及其他拥有长期运行设备的行业。
很多大型装置并不是到了某一天突然整体淘汰,而是一层一层更新。
先解决已经进入生命周期后段的控制设备,再更新保护和监测系统,利用计划停机窗口逐步完成关键设备切换。对企业来说,这种方式可以延长原有资产使用时间,也能避免一次性拆除仍具备运行价值的设备。
当然,渐进式改造也会带来新旧设备长期并存的问题。
新系统与旧系统之间的数据接口是否稳定,保留下来的老设备还有多少年使用周期,未来再次升级时是否容易处理,都需要在当前项目中提前考虑。这也是大型工业自动化供应商越来越强调系统集成和生命周期服务的原因。
从目前公布的项目范围来看,ABB此次在Vikfalli项目中承担的并不是单一产品供货,而是控制、保护、励磁、电气系统和监测等多个环节的整体现代化。
这种项目变化对自动化行业释放出的信息其实很明确。
大型存量工业设施的更新需求正在更多地从“坏什么换什么”,转向利用计划检修周期重新梳理整个控制和电气体系。对于DCS、工业网络、励磁设备、电气保护、振动监测以及大量现场工控产品来说,这类项目会形成比单次设备更长的需求周期。
而对于终端设备管理者而言,真正需要提前准备的也不是等控制系统彻底无法运行之后再寻找替代,而是在设备仍然稳定的时候判断哪些部分已经接近更新周期,并把下一阶段的控制架构提前规划好。
ABB与Statkraft此次项目预计还将持续数年。随着三座电站陆续进入现场实施阶段,项目也将从当前的工程准备逐渐进入设备安装、系统切换和调试。
对于自动化行业来说,这并不是一条以新产品为主角的新闻,而是一项典型的存量设备现代化工程。它所反映的市场需求,也比单纯增加一套新控制系统更加长期——机械主体继续运行,而围绕设备的控制、保护、监测和电气系统正在重新建设。
这类需求,正在成为传统工业自动化市场中越来越重要的一部分。












