智能電網時代---智能電廠自動化創新思考報告人：章素華中國華電集團公司電氣熱控技術研究中心

智能電網(SmartGrid)時代的智能電廠

智能電網背景下的電源點模式，毫無疑問，就是智能電廠智能電廠的核心任務是什么呢？智能電廠的核心任務就是安全、高效、低污、智慧的提供發電能源。中國能源網圖示智能電廠的核心任務和技術特征？智能電網技術特征:以物理電網為基礎，將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網，具有堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優化等特征。智能電廠技術特征:以物理電廠為基礎，將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電廠高度集成而形成的新型電廠，具有堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優化等特征。

數字化電廠與智能化電廠概念？數字化電廠概念:以物理電廠為基礎，從項目可研、設計、基建、運營各個階段的數字化電子文件關聯起來，用0&1來表述電廠。中國數字化電廠模式：有信息網、控制網、現場網三種模式，以及采用了數字儀表、PLC、DCS、SIS等數字化設備的電廠。智能化電廠概念:以物理電廠為基礎，將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電廠高度集成而形成的新型電廠，具有堅強、自愈、兼容、經濟、集成、優化等特征。以上技術，可以用智能化來反概括，智能化側重智能和網絡的互動，就像人的大腦和神經相互作用。

現代發電廠的智能分布描述1智能分布，無處不在現代發電廠的智能分布描述2智能分布，無處不在，幾乎分布在每個設備上。對分散式控制系統---智能分散的再理解全分散式控制系統DCS（Discountcontrolsystem），70年代DCS誕生，被西方媒體稱為“跨越式技術進步”。DCS核心技術特征：信號標準化、CPU分散、全面冗余、圖形化編程、積木塊拼達（軟件&硬件）、網絡靈活等等。智能分散概念：智能分散---是自動化發展方向，任何流程設備都可以智能化，智能附體。通過網絡技術，將智能貫穿起來，形成聰明互動的設備。另外，智能分散，還體現在多核，為了實現一個復雜功能，可以設置多CPU協同工作，直到智能滿足需求。分散控制系統誕生有~30年，物競天擇適者生存，現代電廠已經離不開DCS，我們再次回顧“分散控制”的含義。智能更加分散，分散到每個設備，智能OEM嵌入，即可成為智能化設備，不一定CPU嵌入，也可以是智能PLC嵌入，流程工業的設備都可以做到智能化。架構智能化網絡，分組、分層、分工藝流程歸納網絡框架，從設備層、工藝組進行網絡規劃。網絡要簡潔，可靠，流暢，智慧。更加聰明的人機交互友好環境。更加便捷的圖形化編程技術。更加包容的第三方通訊功能。與DCS&FCS系統兼容的智能可組態儀表儀器的開發。智能化電廠---創新技術思考智能化電廠---創新應用思考要從數字化電廠走向智能化電廠，發揮分散智能和網絡作用。發電廠要逐步走向“爐機電輔”一體化控制方向，技術同質的網絡、硬件、軟件會給發電廠市場運營帶來實質性便利。發電廠電氣ECS要更加徹底的納入DCS，保留微機保護裝置，作為第三方儀表接入，統一管理。輔機程控中的PLC，逐步走向輔機OEM內置智能，作為第三方設備與電廠主干控制系統通訊。架構廠級優化DCS系統，盡早實現實時優化控制，使得SIS分工更加合理，SIS專職負責生產數據的匯總和分析。熱控專業創新思考---關注光學傳感器光學傳感器是光纖、微型機械、電子電路技術緊密結合，基于光學反射和光波光譜的原理，進行測量計算，獨特優越性能，已經被廣泛地應用于各行各業，主要優點歸納如下：1）先天抗電磁干擾能力，在強磁場、強電場環境里，在微波、等離子體、X光環境里，不受干擾，可靠工作；2）具有快速、精密的特點，任何氣體、物體的密度或波長的微量實時變化，光都會迅速捕獲并轉換成有效信息；3）沒有金屬導體，防爆安全，沒有污染、不消耗額外能源的一種綠色節能型的高科技產品。4）體積可以實現微型化，小到米粒針尖般，可以集成在光纜中間，可說光纖敷設到那里，光學傳感器就可以安裝到那里。5）應用領域及其廣泛，電力、交通、石化、航天、軍事、國防、醫療、電子、半導體等行業，都有光學傳感器用武之地。純氣體類（探測氫氣、氦氣、氧氣、氮氣的密度和狀態）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）物理量類（熱工測量涉及的溫度、壓力、流量、位移、脈沖、開關量等等，技術全部成熟。）電弧光類（電弧光、閃電弧光等測量、保護）光譜分析類（測量物質特性、含量等）綜合功能類（幾種測量值交叉測控功能，屬于特殊型）光學傳感器產品分類三款光學傳感器產品介紹光纖溫度傳感器采用弧光作為保護動作原始信號，保護裝置動作速度可從15-20ms提高到2-6ms，速度提高10倍之多，中國弧光保護產業幾乎為零。圖示：1)弧光探頭；2）光纜；3）光電轉換器；光纖溫度傳感器已經在開關柜觸頭溫度檢測、發電機靜子線圈溫度、變壓器油溫測量等領域取得應用，除了沒有電磁干擾外，還有以下優點:*精度高，時域測量。（±0.01C）；*測量范圍寬。（-200C~450C）*穩定性好。（終身不用標定）；*成本低。（可與傳統電學溫度傳感器相比）氫氣測量裝置：弧光保護裝置：弧光保護主體單元單點多點微型手持熱控專業創新思考---測控智能要深入現場，填補FCS空白我們知道，DCS與FCS是互補技術，FCS實踐證明還存有空白，例如：RTD&TC，非智能的電動頭、電動閥、電動機泵組、離散I/O點等等?，F場總線技術標準沒有規定，一定要把智能內置在設備里面。常見的溫度遠程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做成現場總線儀表，遠程溫度I/O裝置體現了FCS技術特點。將DCS的I/O總線向下延伸，通過總線給非智能設備和工藝系統加上智能，將一組工藝系統綜合信號接入“遠程智能綜合測控裝置”，嵌入智能，實現智能化測控。如圖所示：CPUCPU熱控專業創新思考---DCS提升自身功能，更上一層樓我們曾經將著名國產DCS模件，送到電磁實驗室測試，電磁兼容性勉強過II級，耐壓僅400伏左右。從市場上采購的集成外購件，大屏幕、工控機、顯示器、HUB、UPS、電源等設備，他們的電磁兼容性都非?？煽繂幔繋缀鯖]有DCS廠家，會去嚴格測試這些外購品，發電廠不銹鋼監控臺屢屢有麻手現象，說明干擾地電位不小，外購品與制造產品一樣，工程集成范圍的產品，一樣要采取手段，確保過硬的性能指標。DCS需要苦練內功的地方很多，不能停留在模仿國外產品基礎上，除了電磁兼容、外觀、內部電路外，功能創新是最重要的，功能創新會給用戶帶來便利，例如開發交流電量模件，在DCS畫面上就能看到電壓電流的數據，對設備啟停很有幫助。熱控專業創新思考---功能塊和功能模件創新大家知道，DCS的FB軟件功能快，可以不受限制的調用，是最好的資源節約，那些專家級又好又實用的先進控制策略，完全可以通過院校專業研究者，編制成為多輸入多輸出專用FB功能塊，每一個特殊FB功能快的誕生，都會惠及DCS產業和用戶?；谲浖夹g的進步，先進的DCS可以直接將CAD繪制的SAMA圖轉化為組態程序，DCS的監控畫面可做成三維、報警也可采用動漫方式。開發多種I/O信號類型的特殊功能模件或裝置，發電廠大量應用的電氣、化學、氣體，由于電氣的電壓電流是微秒---毫秒級的速度，需要極其快速的測判周期，完全可以采用前端CPU處理技術，實現端口處理快速性，將結果打上時間標簽上傳。

專用軟件塊和專用硬件模塊，通過組態實現，功能完善，會極大惠及DCS行業和廣大用戶。熱控專業創新思考---架構廠級DCS，與SIS協同工作據業內專家介紹，日本某電廠設有一個“廠級DCS”系統，專門管控下層的幾臺套發電機組，架設“廠級DCS系統”，很有道理。實時數據到了SIS/MIS信息層面，更多的是對實時生產數據進行存儲、歸納、分析，滿足企業管理層面的需要。SIS完成的各種詢優計算，可以通訊給廠級DCS，由廠級DCS完成優化控制。同宗同族的DCS產品，網絡無縫連接數據暢通，沒有控制系統安全隔離問題，在廠級DCS層可以完成相對復雜的算法，通過DCS智能直接提升發電機組的優化和增效。設置廠級DCS系統，沒有一定之規，它需要很少的DCS硬件，軟件環境與DCS一樣，DCS監控軟件已經達到10萬點之多，小型新建電廠可以直接用于SIS功能。

廠級DCS與SIS的分工，更加合理，前者側重實時測控，后者側重生產管理，只有這樣，發電廠節能增效才能夠落實到實處。熱控專業創新思考---培養復合人才，研究控制策略西門子總部有一個價值連城的專家團隊，幾位德高望重經驗豐富的老專家，專心在研究發電廠控制原理和優化策略，但凡發電廠遇到復雜狀況，他們就會出現他們的身影。我們不可能花費幾十年時間，培養出一個老專家團隊，DCS廠家完全可以通過與高校、科研院所的合作，特別是與設備廠家懂得設備特性專家合作，潛心研究各種設備最佳控制方法，通過對每一臺發電設備特性的研究，找到最佳控制策略。DCS軟件硬件再好，編制不出好的應用程序，發揮的效用就會受到限制?；诤玫目刂撇呗?，DCS的智能就能夠發揮出巨大作用。盡管可以借鑒的SAMA圖很多，圍繞自動化控制策略，圍繞大批新建電廠，控制策略依然需要不斷創新。

熱控專業創新思考---為新能源電廠配置智能控制大家知道，低碳經濟，呼吁新能源代替煤/氣發電，降低溫室效應。不管什么新能源，同樣離不開自動化控制技術，無論是太陽能、風電、核電、水電、潮汐發電等等，維持工藝系統的平衡，就需要自動化。面對新工藝新需求，實踐證明分散智能，可以嵌入在任何設備中，就可以實現智能控制。例如：太陽能熱發電，成千上萬面定日鏡自動化跟蹤同樣軌跡，聚焦太陽光于塔爐。

每一面定日鏡采用“遠程智能綜合測控裝置”，就是最適合的控制方法。太陽能塔式熱發電照片熱控專業創新思考---嘗試“標的法”保護DCS產業發展目前，國產DCS的硬件銷售成本，幾乎就是元器件裸價，若干億的發電廠投資，維系在幾百萬的DCS設備上，投資比例嚴重失調。

DCS商家制造出產品，飽含了高科技的含量，依靠軟件完成的任務水平，是任何人工都難以做到的，由于軟件具有復制特點，它的命運就如同水一樣，到了幾乎可以忽略的地步。呼吁切莫通過招標競爭，采用最低價中標原則，把DCS硬件打回到元器件的裸價狀態，忽略寶貴而復雜的DCS技術價值，違背硬碰硬的市場經濟價值規律，會嚴重抑制DCS整個面的良性發展。招標的精髓是公開公平公正，優選適合的設備，如果廠家生產不出優秀的設備，如何去優選？最終用戶是受害方。市場中“標的法”，通過公平的“標的價格”和“標的技術”，制定出客觀的“標的體系”，完成對DCS技術和價格的選擇，構建一個和諧的DCS市場環境，包含用戶在內的整個產業面一定會受益?；仡櫼幌?，沒有國產DCS參與競爭，進口DCS可能還是2000-3000元/點，中國還要交納高昂的售后服務費用。事實證明，中國高端電廠的主角依然進口DCS，不是中國DCS工程師不努力，不是中國市場經濟沒有給機會，不是沒有政府的國策和扶持，我們需要冷靜反思和創新思考。最根本的出路，依靠創新，技術創新和技術進步，包括政策層面、招標層面的技術創新與進步。實現適合中國國情的創新進步，憑著過硬的功能指標勝出。

非常欣慰，在中國高端電廠舞臺上，已經有國產DCS身影，通過技術創新，新功能自動化產品，會為智能電廠做出貢獻。在世界經濟危機時刻，起源于西方的智能電網拉動，必然興起對智能電廠自動化新技術拉動，讓我們共同為之而奮斗！熱控專業創新思考---智能電廠自動化演講完畢，謝謝觀看！內容總結智能電網時代。以上技術，可以用智能化來反概括，智能化側重智能和網絡的互動，就像人的大腦和神經相互作用。將DCS的I/O總線向下延伸，通過總線給非智能設備和工藝系統加上智能，將一組工藝系統綜合信號