智能電網(wǎng)時(shí)代智能電廠自動(dòng)化創(chuàng)新思考21

智能電網(wǎng)時(shí)代---智能電廠自動(dòng)化創(chuàng)新思考報(bào)告人：章素華中國華電集團(tuán)公司電氣熱控技術(shù)研究中心

智能電網(wǎng)(SmartGrid)時(shí)代的智能電廠

智能電網(wǎng)背景下的電源點(diǎn)模式，毫無疑問，就是智能電廠智能電廠的核心任務(wù)是什么呢？智能電廠的核心任務(wù)就是安全、高效、低污、智慧的提供發(fā)電能源。中國能源網(wǎng)圖示智能電廠的核心任務(wù)和技術(shù)特征？智能電網(wǎng)技術(shù)特征:以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)，具有堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成、優(yōu)化等特征。智能電廠技術(shù)特征:以物理電廠為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電廠高度集成而形成的新型電廠，具有堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成、優(yōu)化等特征。

數(shù)字化電廠與智能化電廠概念？數(shù)字化電廠概念:以物理電廠為基礎(chǔ)，從項(xiàng)目可研、設(shè)計(jì)、基建、運(yùn)營各個(gè)階段的數(shù)字化電子文件關(guān)聯(lián)起來，用0&1來表述電廠。中國數(shù)字化電廠模式：有信息網(wǎng)、控制網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)三種模式，以及采用了數(shù)字儀表、PLC、DCS、SIS等數(shù)字化設(shè)備的電廠。智能化電廠概念:以物理電廠為基礎(chǔ)，將現(xiàn)代先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電廠高度集成而形成的新型電廠，具有堅(jiān)強(qiáng)、自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)、集成、優(yōu)化等特征。以上技術(shù)，可以用智能化來反概括，智能化側(cè)重智能和網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)，就像人的大腦和神經(jīng)相互作用。

現(xiàn)代發(fā)電廠的智能分布描述1智能分布，無處不在現(xiàn)代發(fā)電廠的智能分布描述2智能分布，無處不在，幾乎分布在每個(gè)設(shè)備上。對(duì)分散式控制系統(tǒng)---智能分散的再理解全分散式控制系統(tǒng)DCS（Discountcontrolsystem），70年代DCS誕生，被西方媒體稱為“跨越式技術(shù)進(jìn)步”。DCS核心技術(shù)特征：信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化、CPU分散、全面冗余、圖形化編程、積木塊拼達(dá)（軟件&硬件）、網(wǎng)絡(luò)靈活等等。智能分散概念：智能分散---是自動(dòng)化發(fā)展方向，任何流程設(shè)備都可以智能化，智能附體。通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將智能貫穿起來，形成聰明互動(dòng)的設(shè)備。另外，智能分散，還體現(xiàn)在多核，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜功能，可以設(shè)置多CPU協(xié)同工作，直到智能滿足需求。分散控制系統(tǒng)誕生有~30年，物競(jìng)天擇適者生存，現(xiàn)代電廠已經(jīng)離不開DCS，我們?cè)俅位仡櫋胺稚⒖刂啤钡暮x。智能更加分散，分散到每個(gè)設(shè)備，智能OEM嵌入，即可成為智能化設(shè)備，不一定CPU嵌入，也可以是智能PLC嵌入，流程工業(yè)的設(shè)備都可以做到智能化。架構(gòu)智能化網(wǎng)絡(luò)，分組、分層、分工藝流程歸納網(wǎng)絡(luò)框架，從設(shè)備層、工藝組進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。網(wǎng)絡(luò)要簡(jiǎn)潔，可靠，流暢，智慧。更加聰明的人機(jī)交互友好環(huán)境。更加便捷的圖形化編程技術(shù)。更加包容的第三方通訊功能。與DCS&FCS系統(tǒng)兼容的智能可組態(tài)儀表儀器的開發(fā)。智能化電廠---創(chuàng)新技術(shù)思考智能化電廠---創(chuàng)新應(yīng)用思考要從數(shù)字化電廠走向智能化電廠，發(fā)揮分散智能和網(wǎng)絡(luò)作用。發(fā)電廠要逐步走向“爐機(jī)電輔”一體化控制方向，技術(shù)同質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件會(huì)給發(fā)電廠市場(chǎng)運(yùn)營帶來實(shí)質(zhì)性便利。發(fā)電廠電氣ECS要更加徹底的納入DCS，保留微機(jī)保護(hù)裝置，作為第三方儀表接入，統(tǒng)一管理。輔機(jī)程控中的PLC，逐步走向輔機(jī)OEM內(nèi)置智能，作為第三方設(shè)備與電廠主干控制系統(tǒng)通訊。架構(gòu)廠級(jí)優(yōu)化DCS系統(tǒng)，盡早實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，使得SIS分工更加合理，SIS專職負(fù)責(zé)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的匯總和分析。熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---關(guān)注光學(xué)傳感器光學(xué)傳感器是光纖、微型機(jī)械、電子電路技術(shù)緊密結(jié)合，基于光學(xué)反射和光波光譜的原理，進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，獨(dú)特優(yōu)越性能，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，主要優(yōu)點(diǎn)歸納如下：1）先天抗電磁干擾能力，在強(qiáng)磁場(chǎng)、強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境里，在微波、等離子體、X光環(huán)境里，不受干擾，可靠工作；2）具有快速、精密的特點(diǎn)，任何氣體、物體的密度或波長的微量實(shí)時(shí)變化，光都會(huì)迅速捕獲并轉(zhuǎn)換成有效信息；3）沒有金屬導(dǎo)體，防爆安全，沒有污染、不消耗額外能源的一種綠色節(jié)能型的高科技產(chǎn)品。4）體積可以實(shí)現(xiàn)微型化，小到米粒針尖般，可以集成在光纜中間，可說光纖敷設(shè)到那里，光學(xué)傳感器就可以安裝到那里。5）應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛，電力、交通、石化、航天、軍事、國防、醫(yī)療、電子、半導(dǎo)體等行業(yè)，都有光學(xué)傳感器用武之地。純氣體類（探測(cè)氫氣、氦氣、氧氣、氮?dú)獾拿芏群蜖顟B(tài)）組分氣體類（CO2、SO2、六氟化硫等等）電量類（基于晶體偏振光的光CT、光PT技術(shù)）物理量類（熱工測(cè)量涉及的溫度、壓力、流量、位移、脈沖、開關(guān)量等等，技術(shù)全部成熟。）電弧光類（電弧光、閃電弧光等測(cè)量、保護(hù)）光譜分析類（測(cè)量物質(zhì)特性、含量等）綜合功能類（幾種測(cè)量值交叉測(cè)控功能，屬于特殊型）光學(xué)傳感器產(chǎn)品分類三款光學(xué)傳感器產(chǎn)品介紹光纖溫度傳感器采用弧光作為保護(hù)動(dòng)作原始信號(hào)，保護(hù)裝置動(dòng)作速度可從15-20ms提高到2-6ms，速度提高10倍之多，中國弧光保護(hù)產(chǎn)業(yè)幾乎為零。圖示：1)弧光探頭；2）光纜；3）光電轉(zhuǎn)換器；光纖溫度傳感器已經(jīng)在開關(guān)柜觸頭溫度檢測(cè)、發(fā)電機(jī)靜子線圈溫度、變壓器油溫測(cè)量等領(lǐng)域取得應(yīng)用，除了沒有電磁干擾外，還有以下優(yōu)點(diǎn):*精度高，時(shí)域測(cè)量。（±0.01C）；*測(cè)量范圍寬。（-200C~450C）*穩(wěn)定性好。（終身不用標(biāo)定）；*成本低。（可與傳統(tǒng)電學(xué)溫度傳感器相比）氫氣測(cè)量裝置：弧光保護(hù)裝置：弧光保護(hù)主體單元單點(diǎn)多點(diǎn)微型手持熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---測(cè)控智能要深入現(xiàn)場(chǎng)，填補(bǔ)FCS空白我們知道，DCS與FCS是互補(bǔ)技術(shù)，F(xiàn)CS實(shí)踐證明還存有空白，例如：RTD&TC，非智能的電動(dòng)頭、電動(dòng)閥、電動(dòng)機(jī)泵組、離散I/O點(diǎn)等等。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定，一定要把智能內(nèi)置在設(shè)備里面。常見的溫度遠(yuǎn)程I/O裝置，就是DCS向下的延伸的例子，不必把非常低廉的RTD、TC做成現(xiàn)場(chǎng)總線儀表，遠(yuǎn)程溫度I/O裝置體現(xiàn)了FCS技術(shù)特點(diǎn)。將DCS的I/O總線向下延伸，通過總線給非智能設(shè)備和工藝系統(tǒng)加上智能，將一組工藝系統(tǒng)綜合信號(hào)接入“遠(yuǎn)程智能綜合測(cè)控裝置”，嵌入智能，實(shí)現(xiàn)智能化測(cè)控。如圖所示：CPUCPU熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---DCS提升自身功能，更上一層樓我們?cè)?jīng)將著名國產(chǎn)DCS模件，送到電磁實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，電磁兼容性勉強(qiáng)過II級(jí)，耐壓僅400伏左右。從市場(chǎng)上采購的集成外購件，大屏幕、工控機(jī)、顯示器、HUB、UPS、電源等設(shè)備，他們的電磁兼容性都非常可靠嗎？幾乎沒有DCS廠家，會(huì)去嚴(yán)格測(cè)試這些外購品，發(fā)電廠不銹鋼監(jiān)控臺(tái)屢屢有麻手現(xiàn)象，說明干擾地電位不小，外購品與制造產(chǎn)品一樣，工程集成范圍的產(chǎn)品，一樣要采取手段，確保過硬的性能指標(biāo)。DCS需要苦練內(nèi)功的地方很多，不能停留在模仿國外產(chǎn)品基礎(chǔ)上，除了電磁兼容、外觀、內(nèi)部電路外，功能創(chuàng)新是最重要的，功能創(chuàng)新會(huì)給用戶帶來便利，例如開發(fā)交流電量模件，在DCS畫面上就能看到電壓電流的數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備啟停很有幫助。熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---功能塊和功能模件創(chuàng)新大家知道，DCS的FB軟件功能快，可以不受限制的調(diào)用，是最好的資源節(jié)約，那些專家級(jí)又好又實(shí)用的先進(jìn)控制策略，完全可以通過院校專業(yè)研究者，編制成為多輸入多輸出專用FB功能塊，每一個(gè)特殊FB功能快的誕生，都會(huì)惠及DCS產(chǎn)業(yè)和用戶。基于軟件技術(shù)的進(jìn)步，先進(jìn)的DCS可以直接將CAD繪制的SAMA圖轉(zhuǎn)化為組態(tài)程序，DCS的監(jiān)控畫面可做成三維、報(bào)警也可采用動(dòng)漫方式。開發(fā)多種I/O信號(hào)類型的特殊功能模件或裝置，發(fā)電廠大量應(yīng)用的電氣、化學(xué)、氣體，由于電氣的電壓電流是微秒---毫秒級(jí)的速度，需要極其快速的測(cè)判周期，完全可以采用前端CPU處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)端口處理快速性，將結(jié)果打上時(shí)間標(biāo)簽上傳。

專用軟件塊和專用硬件模塊，通過組態(tài)實(shí)現(xiàn)，功能完善，會(huì)極大惠及DCS行業(yè)和廣大用戶。熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---架構(gòu)廠級(jí)DCS，與SIS協(xié)同工作據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，日本某電廠設(shè)有一個(gè)“廠級(jí)DCS”系統(tǒng)，專門管控下層的幾臺(tái)套發(fā)電機(jī)組，架設(shè)“廠級(jí)DCS系統(tǒng)”，很有道理。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到了SIS/MIS信息層面，更多的是對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、歸納、分析，滿足企業(yè)管理層面的需要。SIS完成的各種詢優(yōu)計(jì)算，可以通訊給廠級(jí)DCS，由廠級(jí)DCS完成優(yōu)化控制。同宗同族的DCS產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)無縫連接數(shù)據(jù)暢通，沒有控制系統(tǒng)安全隔離問題，在廠級(jí)DCS層可以完成相對(duì)復(fù)雜的算法，通過DCS智能直接提升發(fā)電機(jī)組的優(yōu)化和增效。設(shè)置廠級(jí)DCS系統(tǒng)，沒有一定之規(guī)，它需要很少的DCS硬件，軟件環(huán)境與DCS一樣，DCS監(jiān)控軟件已經(jīng)達(dá)到10萬點(diǎn)之多，小型新建電廠可以直接用于SIS功能。

廠級(jí)DCS與SIS的分工，更加合理，前者側(cè)重實(shí)時(shí)測(cè)控，后者側(cè)重生產(chǎn)管理，只有這樣，發(fā)電廠節(jié)能增效才能夠落實(shí)到實(shí)處。熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---培養(yǎng)復(fù)合人才，研究控制策略西門子總部有一個(gè)價(jià)值連城的專家團(tuán)隊(duì)，幾位德高望重經(jīng)驗(yàn)豐富的老專家，專心在研究發(fā)電廠控制原理和優(yōu)化策略，但凡發(fā)電廠遇到復(fù)雜狀況，他們就會(huì)出現(xiàn)他們的身影。我們不可能花費(fèi)幾十年時(shí)間，培養(yǎng)出一個(gè)老專家團(tuán)隊(duì)，DCS廠家完全可以通過與高校、科研院所的合作，特別是與設(shè)備廠家懂得設(shè)備特性專家合作，潛心研究各種設(shè)備最佳控制方法，通過對(duì)每一臺(tái)發(fā)電設(shè)備特性的研究，找到最佳控制策略。DCS軟件硬件再好，編制不出好的應(yīng)用程序，發(fā)揮的效用就會(huì)受到限制。基于好的控制策略，DCS的智能就能夠發(fā)揮出巨大作用。盡管可以借鑒的SAMA圖很多，圍繞自動(dòng)化控制策略，圍繞大批新建電廠，控制策略依然需要不斷創(chuàng)新。

熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---為新能源電廠配置智能控制大家知道，低碳經(jīng)濟(jì)，呼吁新能源代替煤/氣發(fā)電，降低溫室效應(yīng)。不管什么新能源，同樣離不開自動(dòng)化控制技術(shù)，無論是太陽能、風(fēng)電、核電、水電、潮汐發(fā)電等等，維持工藝系統(tǒng)的平衡，就需要自動(dòng)化。面對(duì)新工藝新需求，實(shí)踐證明分散智能，可以嵌入在任何設(shè)備中，就可以實(shí)現(xiàn)智能控制。例如：太陽能熱發(fā)電，成千上萬面定日鏡自動(dòng)化跟蹤同樣軌跡，聚焦太陽光于塔爐。

每一面定日鏡采用“遠(yuǎn)程智能綜合測(cè)控裝置”，就是最適合的控制方法。太陽能塔式熱發(fā)電照片熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---嘗試“標(biāo)的法”保護(hù)DCS產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前，國產(chǎn)DCS的硬件銷售成本，幾乎就是元器件裸價(jià)，若干億的發(fā)電廠投資，維系在幾百萬的DCS設(shè)備上，投資比例嚴(yán)重失調(diào)。

DCS商家制造出產(chǎn)品，飽含了高科技的含量，依靠軟件完成的任務(wù)水平，是任何人工都難以做到的，由于軟件具有復(fù)制特點(diǎn)，它的命運(yùn)就如同水一樣，到了幾乎可以忽略的地步。呼吁切莫通過招標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)，采用最低價(jià)中標(biāo)原則，把DCS硬件打回到元器件的裸價(jià)狀態(tài)，忽略寶貴而復(fù)雜的DCS技術(shù)價(jià)值，違背硬碰硬的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值規(guī)律，會(huì)嚴(yán)重抑制DCS整個(gè)面的良性發(fā)展。招標(biāo)的精髓是公開公平公正，優(yōu)選適合的設(shè)備，如果廠家生產(chǎn)不出優(yōu)秀的設(shè)備，如何去優(yōu)選？最終用戶是受害方。市場(chǎng)中“標(biāo)的法”，通過公平的“標(biāo)的價(jià)格”和“標(biāo)的技術(shù)”，制定出客觀的“標(biāo)的體系”，完成對(duì)DCS技術(shù)和價(jià)格的選擇，構(gòu)建一個(gè)和諧的DCS市場(chǎng)環(huán)境，包含用戶在內(nèi)的整個(gè)產(chǎn)業(yè)面一定會(huì)受益?；仡櫼幌?，沒有國產(chǎn)DCS參與競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)口DCS可能還是2000-3000元/點(diǎn)，中國還要交納高昂的售后服務(wù)費(fèi)用。事實(shí)證明，中國高端電廠的主角依然進(jìn)口DCS，不是中國DCS工程師不努力，不是中國市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)沒有給機(jī)會(huì)，不是沒有政府的國策和扶持，我們需要冷靜反思和創(chuàng)新思考。最根本的出路，依靠創(chuàng)新，技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步，包括政策層面、招標(biāo)層面的技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步。實(shí)現(xiàn)適合中國國情的創(chuàng)新進(jìn)步，憑著過硬的功能指標(biāo)勝出。

非常欣慰，在中國高端電廠舞臺(tái)上，已經(jīng)有國產(chǎn)DCS身影，通過技術(shù)創(chuàng)新，新功能自動(dòng)化產(chǎn)品，會(huì)為智能電廠做出貢獻(xiàn)。在世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)時(shí)刻，起源于西方的智能電網(wǎng)拉動(dòng)，必然興起對(duì)智能電廠自動(dòng)化新技術(shù)拉動(dòng)，讓我們共同為之而奮斗！熱控專業(yè)創(chuàng)新思考---智能電廠自動(dòng)化演講完畢，謝謝觀看！內(nèi)容總結(jié)智能電網(wǎng)時(shí)代。以上技術(shù)，可以用智能化來反概括，智能化側(cè)重智能和網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)，就像人的大腦和神經(jīng)相互作用。將DCS的I/O總線向下延伸，通過總線給非智能設(shè)備和工藝系統(tǒng)加上智能，將一組工藝系統(tǒng)綜合信號(hào)