智能电网时代智能电厂自动化创新思考21

,智能电网时代,-,智能电厂自动化创新思考,报告人：章素华,中国华电集团公司电气热控技术研究中心,智能电,网,网(SmartGrid)时代的智能电,厂,厂,智能电,网,网背景,下,下的电,源,源点模,式,式，毫,无,无疑问,，,，就是,智,智能电,厂,厂,智能电,厂,厂的核,心,心任务,是,是什么,呢,呢？,智能电,厂,厂的核,心,心任务,就,就是,安全、,高,高效、,低,低污、,智,智慧的,提供发,电,电能源,。,。,中国能,源,源网图,示,示,智能电,厂,厂的核,心,心任务,和,和技术特,征,征？,智能电,网,网技术,特,特征:,以物理电,网,网为基础,，,，将现,代,代先进,的,的传感,测,测量技,术,术、通,讯,讯技术,、,、信息,技,技术、,计,计算机,技,技术和,控,控制技,术,术与物理电,网,网高度集,成,成而形,成,成的新型电,网,网，具有,坚,坚强、,自,自愈、,兼,兼容、,经,经济、,集,集成、,优,优化等,特,特征。,智能电,厂,厂技术,特,特征:,以物理电,厂,厂为基础,，,，将现,代,代先进,的,的传感,测,测量技,术,术、通,讯,讯技术,、,、信息,技,技术、,计,计算机,技,技术和,控,控制技,术,术与物理电,厂,厂高度集,成,成而形,成,成的新型电,厂,厂，具有,坚,坚强、,自,自愈、,兼,兼容、,经,经济、,集,集成、,优,优化等,特,特征。,数字化,电,电厂与,智,智能化,电,电厂概,念,念？,数字化,电,电厂概,念,念:,以物理,电,电厂为,基,基础，,从,从项目,可,可研、,设,设计、,基,基建、,运,运营各,个,个阶段,的,的数字,化,化电子,文,文件关,联,联起来,，,，用0&1来表述,电,电厂。,中国数,字,字化电,厂,厂模式,：,：有信,息,息网、,控,控制网,、,、现场,网,网三种,模,模式，,以,以及采,用,用了数,字,字仪表,、,、PLC、DCS、SIS等数字,化,化设备,的,的电厂,。,。,智能化,电,电厂概,念,念:,以物理,电,电厂为,基,基础，,将,将现代,先,先进的,传,传感测,量,量技术,、,、通讯,技,技术、,信,信息技,术,术、计,算,算机技,术,术和控,制,制技术,与,与物理,电,电厂高,度,度集成,而,而形成,的,的新型,电,电厂，,具,具有坚,强,强、自,愈,愈、兼,容,容、经,济,济、集,成,成、优,化,化等特,征,征。,以上技,术,术，可,以,以用智,能,能化来,反,反概括,，,，智能,化,化侧重智能和网络的互动,，,，就像,人,人的大,脑,脑和神,经,经相互,作,作用。,现代发,电,电厂的智能分,布,布描述1,智能分,布,布，无,处,处不在,现代发,电,电厂的智能分,布,布描述2,智能分,布,布，无,处,处不在,，,，,几乎分,布,布在每,个,个设备,上,上。,对分散,式,式控制,系,系统-智能分,散,散的再,理,理解,全分散,式,式控制,系,系统DCS（Discountcontrol system），70年代DCS诞生，,被,被西方,媒,媒体称,为,为“跨,越,越式技,术,术进步,”,”。,DCS核心技,术,术特征,：,：信号,标,标准化,、,、CPU分散、,全,全面冗,余,余、图,形,形化编,程,程、积,木,木块拼,达,达（软,件,件&硬件）,、,、网络,灵,灵活等,等,等。,智能分,散,散概念,：,：,智能分,散,散-是自动,化,化发展,方,方向，,任,任何流,程,程设备,都,都可以,智,智能化,，,，智能,附,附体。,通,通过网,络,络技术,，,，将智,能,能贯穿,起,起来，,形,形成聪,明,明互动,的,的设备,。,。,另外，,智,智能分,散,散，还,体,体现在,多,多核，,为,为了实,现,现一个,复,复杂功,能,能，可,以,以设置,多,多CPU协同工,作,作，直,到,到智能,满,满足需,求,求。,分散控,制,制系统,诞,诞生有30年，物,竞,竞天择,适,适者生,存,存，现,代,代电厂,已,已经离,不,不开DCS，我们,再,再次回,顾,顾“分,散,散控制,”,”的含,义,义。,智能更,加,加分散,，,，分散,到,到每个,设,设备，智能OEM嵌入，即可成,为,为智能,化,化设备,，,，不一,定,定CPU嵌入，,也,也可以,是,是智能PLC嵌入，,流,流程工,业,业的设,备,备都可,以,以做到,智,智能化,。,。,架构智能化,网,网络，分组,、,、分层,、,、分工,艺,艺流程,归,归纳网,络,络框架,，,，从设,备,备层、,工,工艺组,进,进行网,络,络规划,。,。网络,要,要简洁,，,，可靠,，,，流畅,，,，智慧,。,。,更加聪,明,明的人机交,互,互友好环境。,更加便,捷,捷的图形化,编,编程技术。,更加包,容,容的第三方,通,通讯功能。,与DCS,&,&FCS系统兼,容,容的智,能,能,可组态,仪,仪表仪,器,器的开,发,发。,智能化,电,电厂-创新技,术,术思考,智能化,电,电厂-创新应,用,用思考,要从数,字,字化电,厂,厂走向,智,智能化,电,电厂，,发,发挥分散智,能,能和网,络,络作用。,发电厂,要,要逐步,走,走向“,炉,炉机电,辅,辅”一体化,控,控制方向，,技,技术同,质,质的网,络,络、硬,件,件、软,件,件会给,发,发电厂,市,市场运,营,营带来,实,实质性,便,便利。,发电厂,电,电气ECS要更加,彻,彻底的,纳,纳入DCS，保留,微,微机保,护,护装置,，,，作为,第,第三方,仪,仪表接,入,入，统,一,一管理,。,。,辅机程,控,控中的PLC，逐步,走,走向辅,机,机OEM内置智,能,能，作为,第,第三方,设,设备与,电,电厂主,干,干控制,系,系统通,讯,讯。,架构厂,级,级优化DCS系统，尽早实,现,现实时,优,优化控,制,制，使得SIS分工更,加,加合理,，,，SIS专职负,责,责生产,数,数据的,汇,汇总和,分,分析。,热控专,业,业创新,思,思考-关注光学传,感,感器,光学传,感,感器是,光,光纤、,微,微型机,械,械、电,子,子电路,技,技术紧,密,密结合,，,，基于,光,光学反,射,射和光,波,波光谱,的,的原理,，,，进行,测,测量计,算,算，独,特,特优越,性,性能，,已,已经被,广,广泛地,应,应用于,各,各行各,业,业，主,要,要优点,归,归纳如,下,下：,1）先天,抗,抗电磁,干,干扰能,力,力，在,强,强磁场,、,、强电,场,场环境,里,里，在,微,微波、,等,等离子,体,体、X光环境,里,里，不,受,受干扰,，,，可靠,工,工作；,2）具有,快,快速、,精,精密的,特,特点，,任,任何气,体,体、物,体,体的密,度,度或波,长,长的微,量,量实时,变,变化，,光,光都会,迅,迅速捕,获,获并转,换,换成有,效,效信息,；,；,3）没有,金,金属导,体,体，防,爆,爆安全,，,，没有,污,污染、,不,不消耗,额,额外能,源,源的一,种,种绿色,节,节能型,的,的高科,技,技产品,。,。,4）体积,可,可以实,现,现微型,化,化，小,到,到米粒,针,针尖般,，,，可以,集,集成在,光,光缆中,间,间，可,说,说光纤,敷,敷设到,那,那里，,光,光学传,感,感器就,可,可以安,装,装到那,里,里。,5）应用,领,领域及,其,其广泛,，,，电力,、,、交通,、,、石化,、,、航天,、,、军事,、,、国防,、,、医疗,、,、电子,、,、半导,体,体等行,业,业，都,有,有光学,传,传感器,用,用武之,地,地。,纯气体,类,类（ 探,测,测氢气,、,、氦气,、,、氧气,、,、氮气,的,的密度,和,和状态,）,）,组分气,体,体类（CO2、SO2、六氟,化,化硫等,等,等）,电量类（基于,晶,晶体偏,振,振光的,光,光CT、光PT技术）,物理量,类,类（热工,测,测量涉,及,及的温,度,度、压,力,力、流,量,量、位,移,移、脉,冲,冲、开,关,关量等,等,等，技,术,术全部,成,成熟。,）,）,电弧光,类,类（电弧,光,光、闪,电,电弧光,等,等测量,、,、保护,）,）,光谱分,析,析类（测量,物,物质特,性,性、含,量,量等）,综合功,能,能类（几种,测,测量值,交,交叉测,控,控功能,，,，属于,特,特殊型,）,）,光学传,感,感器产,品,品分类,三款光,学,学传感,器,器产品,介,介绍,光纤温,度,度传感,器,器,采用弧,光,光作为,保,保护动,作,作原始,信,信号，,保,保护装,置,置动作,速,速度可,从,从15-20ms提高到2-6ms，速度,提,提高10倍之多,，,，中国,弧,弧光保,护,护产业,几,几乎为,零,零。图,示,示：1)弧光探,头,头；2）光缆,；,；3）光电,转,转换器,；,；,光纤温,度,度传感,器,器已经,在,在开关,柜,柜触头,温,温度检,测,测、发,电,电机静,子,子线圈,温,温度、,变,变压器,油,油温测,量,量等领,域,域取得,应,应用，,除,除了没,有,有电磁,干,干扰外,，,，还有,以,以下优,点,点:,*精度,高,高，时,域,域测量,。,。（0.01C）；*,测,测量范,围,围宽。,（,（-200C450C）,*稳定,性,性好。,（,（终身,不,不用标,定,定）；,*,*成本,低,低。（,可,可与传,统,统电学,温,温度传,感,感器相,比,比）,氢气测,量,量装置,：,：,弧光保,护,护装置,：,：,弧光保护,主体单元,单点,多,多,点,点,微,微,型,型,手,手持,热控专,业,业创新,思,思考-测控智,能,能要深,入,入现场,，,，填补FCS空白,我们知,道,道，DCS与FCS是互补,技,技术，FCS实践证,明,明还存,有,有空白,，,，例如,：,：RTD,&,&TC，非智,能,能的电,动,动头、,电,电动阀,、,、电动,机,机泵组,、,、离散I/O点等等,。,。,现场总,线,线技术,标,标准没,有,有规定,，,，一定,要,要把智,能,能内置,在,在设备,里,里面。,常见的,温,温度远,程,程I/O装置，,就,就是DCS向下的,延,延伸的,例,例子，,不,不必把,非,非常低,廉,廉的RTD、TC做成现,场,场总线,仪,仪表，,远,远程温,度,度I/O装置体,现,现了FCS技术特,点,点。,将DCS的I/O总线向,下,下延伸,，,，通过,总,总线给,非,非智能,设,设备和,工,工艺系,统,统加上,智,智能，,将,将一组,工,工艺系,统,统综合,信,信号接,入,入“远,程,程智能,综,综合测,控,控装置,”,”，嵌入智,能,能，实现,智,智能化,测,测控。,如,如图所,示,示：,CPU,CPU,热控专,业,业创新,思,思考-DCS提升自,身,身功能,，,，更上,一,一层楼,我们曾,经,经将著,名,名国产DCS模件，,送,送到电,磁,磁实验,室,室测试,，,，电磁,兼,兼容性,勉,勉强过II级，耐,压,压仅400伏左右,。,。,从市场,上,上采购,的,的集成,外,外购件,，,，大屏,幕,幕、工,控,控机、,显,显示器,、,、HUB、UPS、电源,等,等设备,，,，他们,的,的电磁,兼,兼容性,都,都非常,可,可靠吗,？,？几乎,没,没有DCS厂家，,会,会去严,格,格测试,这,这些外,购,购品，,发,发电厂,不,不锈钢,监,监控台,屡,屡屡有,麻,麻手现,象,象，说,明,明干扰,地,地电位,不,不小，,外,外购品,与,与制造,产,产品一,样,样，工,程,程集成,范,范围的,产,产品，,一,一样要,采,采取手,段,段，确,保,保过硬,的,的性能,指,指标。,DCS需要苦,练,练内功,的,的地方,很,很多，,不,不能停,留,留在模,仿,仿国外,产,产品基,础,础上，,除,除了电,磁,磁兼容,、,、外观,、,、内部,电,电路外,，,，功能创,新,新是最重,要,要的，,功,功能创,新,新会给,用,用户带,来,来便利,，,，例如,开,开发交,流,流电量,模,模件，,在,在DCS画面上,就,就能看,到,到电压,电,电流的,数,数据，,对,对设备,启,启停很,有,有帮助,。,。,热控专,业,业创新,思,思考-功能块,和,和功能,模,模件创,新,新,大家知,道,道，DCS的FB软件功,能,能快，,可,可以不,受,受限制,的,的调用,，,，是最,好,好的资,源,源节约,，,，那些,专,专家级,又,又好又,实,实用的,先,先进控,制,制策略,，,，完全,可,可以通,过,过院校,专,专业研,究,究者，,编,编制成,为,为多输,入,入多输,出,出专用FB功能块,，,，每一,个,个特殊FB功能快,的,的诞生,，,，都会,惠,惠及DCS产业和,用,用户。,基于软,件,件技术,的,的进步,，,，先进,的,的DCS可以直,接,接将CAD绘制的SAMA图转化,为,为组态,程,程序，DCS的监控,画,画面可,做,做成三,维,维、报,警,警也可,采,采用动,漫,漫方式,。,。,开发多,种,种I/O信号类,型,型的特,殊,殊功能,模,模件或,装,装置，,发,发电厂,大,大量应,用,用的电,气,气、化,学,学、气,体,体，由,于,于电气,的,的电压,电,电流是,微,微秒-毫秒级,的,的速度,，,，需要,极,极其快,速,速的测,判,判周期,，,，完全,可,可以采,用,用前端CPU处理技,术,术，实,现,现端口,处,处理快,速,速性，,将,将结果,打,打上时,间,间标签,上,上传。,专用软,件,件块和专用硬,件,件模块，通过,组,组态实,现,现，功,能,能完善,，,，会极,大,大惠及DCS行业和,广,广大用,户,户。,热控专,业,业创新,思,思考-架构厂,级,级DCS，与SIS协同工,作,作,据业内,专,专家介,绍,绍，日,本,本某电,厂,厂设有,一,一个“,厂,厂级DCS,”,”系统，,专,专门管,控,控下层,的,的几台,套,套发电,机,机组，,架,架设,“,“厂级DCS系统”，很,有,有道理,。,。,实时数,据,据到了SIS,/,/MIS信息层,面,面，更,多,多的是,对,对实时,生,生产数,据,据进行,存,存储、,归,归纳、,分,分析，,满,满足企,业,业管理,层,层面的,需,需要。SIS完成的,各,各种询,优,优计算,，,，可以,通,通讯给,厂,厂级DCS，由厂,级,级DCS完成优,化,化控制,。,。,同宗同,族,族的DCS产品，,网,网络无,缝,缝连接,数,数据畅,通,通，没,有,有控制,系,系统安,全,全隔离,问,问题，,在,在厂级DCS层可以,完,完成相,对,对复杂,的,的算法,，,，通过DCS智能直,接,接提升,发,发电机,组,组的优,化,化和增,效,效。,设置厂,级,级DCS系统，,没,没有一,定,定之规,，,，它需,要,要很少,的,的DCS硬件，,软,软件环,境,境与DCS一样，DCS监控软,件,件已经,达,达到10万点之,多,多，小,型,型新建,电,电厂可,以,以直接,用,用于SIS功能。,厂级DCS与SIS的分工,，,，更加,合,合理，,前,前者侧重实,时,时测控，后者侧重生,产,产管理，只有,这,这样，,发,发电厂,节,节能增,效,效才能,够,够落实,到,到实处,。,。,热控专,业,业创新,思,思考-培养复,合,合人才,，,，研究,控,控制策,略,略,西门子,总,总部有,一,一个价,值,值连城,的,的专家,团,团队，,几,几位德,高,高望重,经,经验丰,富,富的老,专,专家，,专,专心在,研,研究发,电,电厂控,制,制原理,和,和优化,策,策略，,但,但凡发,电,电厂遇,到,到复杂,状,状况，,他,他们就,会,会出现,他,他们的,身,身影。,我们不,可,可能花,费,费几十,年,年时间,，,，培养,出,出一个,老,老专家,团,团队，DCS厂家完,全,全可以,通,通过与,高,高校、,科,科研院,所,所的合,作,作，特,别,别是与,设,设备厂,家,家懂得,设,设备特,性,性专家,合,合作，,潜,潜心研,究,究各种,设,设备最,佳,佳控制,方,方法，,通,通过对,每,每一台,发,发电设,备,备特性,的,的研究,，,，找到,最,最佳控,制,制策略,。,。,DCS软件硬,件,件再好,，,，编制,不,不出好,的,的应用,程,程序，,发,发挥的,效,效用就,会,会受到,限,限制。,基,基于好,的,的控制,策,策略，DCS的智能,就,就能够,发,发挥出,巨,巨大作,用,用。,尽管可,以,以借鉴,的,的SAMA图很多,，,，围绕,自,自动化,控,控制策,略,略，围,绕,绕大批,新,新建电,厂,厂，控,制,制策略,依,依然需,要,要不断,创,创新。,热控专,业,业创新,思,思考-为新能,源,源电厂,配,配置智,能,能控制,大家知,道,道，低,碳,碳经济,，,，呼吁,新,新能源,代,代替煤/气发电,，,，降低,温,温室效,应,应。不,管,管什么,新,新能源,，,，同样,离,离不开,自,自动化,控,控制技,术,术，无,论,论是太,阳,阳能、,风,风电、,核,核电、,水,水电、,潮,潮汐发,电,电等等,，,，维持,工,工艺系,统,统的平,衡,衡，就,需,需要自,动,动化。,面对新,工,工艺新,需,需求，,实,实践证,明,明分散,智,智能，,可,可以嵌,入,入在任,何,何设备,中,中，就,可,可以实,现,现智能,控,控制。,例如：,太,太阳能,热,热发电,，,，成千,上,上万面,定,定日镜,自,自动化,跟,跟踪同,样,样轨迹,，,，聚焦,太,太阳光,于,于塔炉,。,。每一面,定,定日镜,采,采用“,远,远程智,能,能综合,测,测控装,置,置”，,就,就是最,适,适合的,控,控制方,法,法。,太阳能,塔,塔式热,发,发电照,片,片,热控专,业,业创新,思,思考-尝试“标的法,”,” 保,护,护DCS产业发,展,展,目前，,国,国产DCS的硬件,销,销售成,本,本，几,乎,乎就是,元,元器件,裸,裸价，,若,若干亿,的,的发电,厂,厂投资,，,，维系,在,在几百,万,万的DCS设备上,，,，投资,比,比例严,重,重失调,。,。,DCS商家制,造,造出产,品,品，饱,含,含了高,科,科技的,含,含量，,依,依靠软,件,件完成,的,的任务,水,水平，,是,是任何,人,人工都,难,难以做,到,到的，,由,由于软,件,件具有,复,复制特,点,点，它,的,的命运,就,就如同,水,水一样,，,，到了,几,几乎可,以,以忽略,的,的地步,。,。,呼吁切,莫,莫通过,招,招标竞,争,争，采,用,用最低,价,价中标,原,原则，,把,把DCS硬件打,回,回到元,器,器件的,裸,裸价状,态,态，忽,略,略宝贵,而,而复杂,的,的DCS技术价,值,值，违,背,背硬碰,硬,硬的市,场,场经济,价,价值规,律,律，会,严,严重抑,制,制DCS整个面,的,的良性,发,发展。,招标的,精,精髓是,公,公开公,平,平公正,，,，优选,适,适合的,设,设备，,如,如果厂,家,家生产,不,不出优,秀,秀的设,备,备，如,何,何去优,选,选？最,终,终用户,是,是受害,方,方。,市场中“标的法,”,”，通过,公,公平的“标的,价,价格”,和,和“标,的,的技术,”,”，制定,出,出客观,的,的“标的,体,体系”，完成,对,对DCS技术和,价,价格的,选,选择，,构,构建一,个,个和谐,的,的DCS市场环,境,境，包,含,含用户,在,在内的,整,整个产,业,业面一,定,定会受,益,益。,回顾一,下,下，没,有,有国产DCS参与竞,争,争，进,口,口DCS可能还,是,是2000-3000元/点，中,国,国还要,交,交纳高,昂,昂的售,后,后服务,费,费用。,事实证,明,明，中,国,国高端,电,电厂的,主,主角依,然,然进口DCS，不是,中,中国DCS工程师,不,不努力,，,，不是,中,中国市,场,场经济,没,没有给,机,机会，,不,不是没,有,有政府,的,的国策,和,和扶持,，,，我们,需,需要冷,静,静反思,和,和创新,思,思考。,最根本,的,的出路,，,，依靠,创,创新，,技,技术创,新,新和技,术,术进步,，,，包括,政,政策层,面,面、招,标,标层面,的,的技术,创,创新与,进,进步。,实,实现适,合,合中国,国,国情的,创,创新进,步,步，凭,着,着过硬,的,的功能,指,指标胜,出,出。,非常欣,慰,慰，在,中,中国高,端,端电厂,舞,舞台上,，,，已经,有,有国产DCS身影，,通,通过技,术,术创新,，,，新功,能,能自动,化,化产品,，,，会为,智,智能电,厂,厂做出,贡,贡献。,在世界,经,经济危,机,机时刻,，,，起源,于,于西方,的,的智能,电,电网拉,动,动，必,然,然兴起,对,对智能,电,电厂自,动,动化新,技,技术拉,动,动，让,我,我们共,同,同为之,而,而奋斗,！,！,热控专,业,业创新,思,思考-智能电,厂,厂自动,化,化,