江蘇利港電力有限公司供熱智慧控制與經(jīng)濟調度

■項目背景

利港電廠擁有8臺發(fā)電機組，總裝機容量4040MW，是中國華東地區(qū)最大的火力發(fā)電廠。除了發(fā)電，利港電廠還向附近的大型工廠供熱，最大供熱能力1000t/h，目前實際供熱量400～500t/h。

利港電廠的供熱系統(tǒng)龐大而復雜，除了由8臺機組向其提供6種不同參數(shù)等級的蒸汽和高低壓減溫水外，供熱系統(tǒng)還包括38套減溫減壓器、2套冷熱蒸汽混合器、3臺減溫水增壓泵，擁有超高壓、高壓、中壓、低壓不同參數(shù)等級的供熱蒸汽母管6條和高低壓減溫水母管各一條。供熱距離2～5km。

供熱系統(tǒng)設備眾多、系統(tǒng)復雜，加之客戶對蒸汽參數(shù)穩(wěn)定性、供熱可靠性、經(jīng)濟性的高要求，給供熱系統(tǒng)的監(jiān)控和自動化水平提出了新的需求。

■面臨的挑戰(zhàn)

?供熱系統(tǒng)多機組供給、多參數(shù)輸出

每一路供熱的出力（load）控制設備，都是在各臺機組的DCS中控制。多路供熱同時供給某一條母管，就需要有一個負荷（load）協(xié)調、分配機制。

?長距離供熱

供熱距離遠（2～5km），管道的容積效應顯著、系統(tǒng)慣性大。

?用戶對蒸汽參數(shù)的控制精度、可靠性和穩(wěn)定性有著嚴苛的要求

供熱客戶為化工企業(yè)，客戶對供熱參數(shù)的穩(wěn)定性、安全性有極嚴格的要求，如供熱參數(shù)超過允許值時，會影響用戶的產(chǎn)品質量，如果供熱斷供會造成用戶更大的經(jīng)濟損失，同時電廠也會被商業(yè)罰款。

?不斷進行的擴容改造

在艾默生實施供熱系統(tǒng)控制優(yōu)化的過程中，客戶還在不斷地改造、完善其供熱工藝系統(tǒng)。

?經(jīng)濟調度

在實現(xiàn)自動調度、可靠調度的同時，客戶希望能兼顧經(jīng)濟調度，提高供熱的經(jīng)濟性。

■ 艾默生解決方案

?新建供熱控制中心

建立一個獨立于機組、可實現(xiàn)跨機組調度、跨機組備用控制的新的DCS系統(tǒng)----供熱調度中心，來協(xié)調各機組的供熱蒸汽負荷，使其總供熱量與熱用戶需求之間的保持平衡，進而維持供熱壓力的穩(wěn)定。供熱中心監(jiān)控系統(tǒng)的設計，本著無人值守的設計理念，提高控制的自動化水平。供熱中心控制供熱系統(tǒng)公用設備及系統(tǒng)的運行，負責供熱負荷調度，發(fā)電機組完成機組側設備的基本控制，并執(zhí)行調度指令。同時，熱調中心也是一個經(jīng)濟調度、智能供熱的處理平臺。

?對6段供熱母管壓力進行遠距離精確控制

創(chuàng)新地集成了串級控制、變參數(shù)控制與智能動態(tài)前饋補償?shù)目刂萍夹g，結合專家經(jīng)驗，實現(xiàn)全工況下多母管的蒸汽壓力精準控制。（項目完成后，所有母管壓力控制的最大動態(tài)偏差均不超過±0.1Mpa,滿足熱用戶嚴格要求。）

?提高供熱的可靠性

1)采用備用自動投入控制。當運行減溫器退出自動控制后，備用減溫器立即投入控制

2)多個自動控制回路協(xié)同控制。在一路自動控制退出后，其他自動控制回路可以繼續(xù)工作，完成控制功能。

3)超高壓母管供熱蒸汽經(jīng)減溫減壓后作為低壓力等級母管備用汽源。

?對N-1控制余量進行顯示，超出后發(fā)出啟停供熱回路指令并報警

通過對供熱系統(tǒng)能力的實時監(jiān)測，并給予管理人員報警提示，顯著提高了供熱系統(tǒng)控制、調度的可靠性。實時對每一路供熱的動態(tài)、靜態(tài)最大出力進行計算并比較處理，確認供熱回路中出力最大的一路供熱的出力小于其他回路的動態(tài)供熱能力之和，否則系統(tǒng)發(fā)出不滿足N-1運行報警；并發(fā)出自動啟動備用供熱回路請求。如果供熱系統(tǒng)具備N-2控制余量，則控制系統(tǒng)發(fā)出滿足N-2運行報警；并發(fā)出自動停某路供熱回路請求。

?經(jīng)濟性調度

采用艾默生經(jīng)濟優(yōu)化軟件（EO），對每一路供熱的供熱成本進行核算，動態(tài)地給出成本經(jīng)濟最優(yōu)時的每一路供熱目標供熱量。

■項目意義

1)國內首次為供熱系統(tǒng)設置獨立的DCS控制系統(tǒng)----供熱控制中心，不僅實現(xiàn)了全廠供熱的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一調度，更為經(jīng)濟調度、無人化智慧供熱提供了強有力的平臺。

2)使用先進控制策略，克服控制對象的大慣性，首次實現(xiàn)了遠距離供熱壓力的精準控制。

3)通過備用控制、N-1調節(jié)余量控制，實現(xiàn)了供熱系統(tǒng)的可靠運行。在單一設備或機組異常的條件下，供熱系統(tǒng)依然可以正常供熱。

4)實現(xiàn)了全部供熱回路的的全工況全參數(shù)自動調節(jié)。

5)利用艾默生經(jīng)濟優(yōu)化軟件（EO），實現(xiàn)了全廠供熱經(jīng)濟調度指導功能。

6)高度靈活地滿足了客戶供熱系統(tǒng)改造周期長、間歇改造的建設需求。實現(xiàn)了供熱設備邊改造，控制系統(tǒng)邊優(yōu)化調試，柔性配合了供熱系統(tǒng)的設備改造更新和工程建設。