多因素催生火電廠 自動化產品升級

   【導讀：自2002年我國實行“廠網分開，競價上網”，發電廠開始作為一個獨立企業，直接參與市場競爭。**生產、經濟高效是企業追求的*高目標，電廠自動化成為這些發電廠達到這一目標的必要手段。如今，我國幾乎所有火電廠都安裝了集散控製係統（DCS）。然而，隨著技術發展以及產業結構的調整，火電廠對自動化產品又提出了新的要求。】

　　現場總線是火電廠自動化一大趨勢

　　作為目前*新型的控製係統，現場總線控製係統（FCS）是對傳統DCS產品的升級，是一種全計算機、全數字、雙向通信的新型控製係統，將會給火電廠**經濟運行及提高治理水平帶來實實在在的效益。

　　“現場總線技術在火電廠的應用在我國還僅處於試點階段，試點多為在火電廠部分領域的應用。如2006年投運的采用Profibus現場總線技術的華能玉環電廠4×1000?MW超超臨界燃煤機組水處理控製係統。”中國儀器儀表行業協會副秘書長董景辰介紹說，全部采用現場總線技術的電廠目前正在籌備之中，位於吉林省，將采用進口設備。

　　而我國目前現場總線控製係統也有了進一步發展。2010年3月，西安熱工院承擔的“自主知識產權的電站現場總線控製係統FCS165的研究和開發”通過驗收，該係統開創了國內自主、獨立研發Profibus現場總線主站係統的開端。“在FCS165係統的研發過程中，我們考慮到國內DCS的應用情況，在使用常規DCS的基礎上加入Profibus現場總線技術。因此，FCS165既不是單純的DCS也不是完全的FCS，可以說是DCS向著FCS的過度。” 西安熱工研究院有限公司現場總線控製技術部工程師崔逸群如是解釋。

　　據介紹，該係統已在華能金陵電廠2台1000?MW超超臨界機組的淨水和廢水車間穩定運行了一年兩個月，2010年9月後，華能秦嶺電廠2台600?MW機組的主控和輔控將使用這套係統。

　　與傳統DCS傳輸模擬信號不同，FCS通道傳出的是全數字量信號，極大地提高了現場信息化的水平，實現的控製也更豐富；而且還可以實時診斷各儀表儀器的工作質量，減少現場運行和維護工作量。

　　然而，由於用戶對FCS在經濟性，**性等諸多方麵還存在疑慮，目前的應用情況並不樂觀。“一方麵，國內FCS起步較晚，整體技術比國外落後，尤其是在主站係統方麵，國內的儀器儀表大都無法實現批量生產，國外產品價格較高，從而限製了我國FSC的應用。另一方麵，穩定運行和**生產是電廠的首要考慮的因素，在目前第四代DCS係統穩定運行的前提下，很多電廠不願意更換控製係統，這也是造成FCS應用麵臨阻力的主觀因素所在。”崔逸群道出了個中原因。

　　他同時強調，FCS信號傳輸的通訊速率和執行效率很高，在整個閉環回路中完成控製指令的過程和DCS相比不存在延遲和效率低下；為了提高**性，現場總線對執行機構和電動馬達等重要設備數據傳輸全部采用冗餘Profibus-DP通訊接口，保證主站和從站之間通訊數據冗餘。

　　但目前應用於我國試點工程的FCS還不是真正意義上的現場總線，杭州和利時自動化有限公司副總經理孟天林告訴記者，對於以提高機組運行效率、煤耗降低為首要任務的火電廠而言，現在還不是推廣FCS的好時機。據了解，雖然FCS從概念上來講是對DCS的升級，但由於目前應用於試點工程的FCS隻有占傳輸量40%的模擬量采用現場總線，另外60%的開關量還需要傳統DCS來控製，而且造價要比傳統DCS高。“等到FCS的應用真正成熟，技術管理更簡捷，價格也有所降低時，國產係統再考慮跟進也未嘗不可。”他說。

　　可以肯定的是，儘管在國內外將現場總線控製係統應用在火電廠的例子並不多，但作為一種未來發展趨勢，掌握相關技術和設備製造能力的重要意義不言而喻，我國已經搶占了先機。

　　**政策護航電廠自動化發展

　　在自動化產品之於火電廠越來越重要的今天，火電廠對自動化產品的**性也提出了新的要求。

　　“在功能**方麵，我國即將出台的火電廠設計規範規定，電廠中鍋爐和汽輪機的保護係統必須采用獲得整體**等級認證的係統，要求達到**等級SIL3。這是一個新規定，控製係統製造商和儀表製造商都要作出相應的調整來適應這一新情況。” 董景辰告訴記者。

　　新規定對鍋爐和汽輪機保護係統的**等級認證要求也對相關企業提出了新的挑戰。SIL3等級已經是一個較高的要求。過去這部分功能是由DCS係統完成，新規定一旦出台，冇有經過**認證的DCS係統就不能包括這部分功能，要改為采用專門的**保護係統（EDS），例如Triconex係統、HIMA係統等。如果想繼續采用DCS係統來實現，則國內DCS的製造商需要就此做相應的技術改進，對係統進行**等級檢測，取得認證之後才能使用。

　　“**等級認證過程是非常嚴格的，需要從係統的設計開始貫徹一係列**的要求，貫穿整個設計、製造和維護過程。如果DCS係統冇有通過認證，電廠就隻能購買達到要求的專業保護係統產品，這樣會增加電廠控製係統整體構架的複雜性。目前在2009年開始的試點項目中所用的保護係統采用的還是國外產品。”董景辰介紹說。

　　提高自動化產品的響應速度

　　“隨著我國節能減排工作的不斷深入，火電廠在**穩定運行的前提下開始追求高效經濟運行，如何通過對火電廠自動化產品的優化控製，使機組更經濟、更優化地運行是目前用戶關心的主要問題，也是火電廠自動化產品麵臨的重要課題。”孟天林指出。

　　對此，董景辰表示讚同，並指出，通過控製係統實現能耗下降，也是一個電廠核心競爭力的體現。

　　而在智能電網概念如火如荼的大背景下，發電環節的智能化也呼之欲出。“之所以智能電網的建立會對火電廠產生影響，原因就在於隨著新能源的發展，在電網中接入如風能、太陽能等不穩定電源時，會對電網造成很大的衝擊，因此要配備具有一定調節能力的電廠作為補充，配套調峰。這項任務交給了火電。”董景辰強調。

　　據了解，一般情況下，火電廠是利用汽機的蓄能功能來調節負荷，而快速調節負荷變化就需要突然加大蒸汽流量，來釋放蓄能。但由於汽機蓄能是有限的，而且不能持續釋放，如果依靠增加鍋爐供熱來增加蓄能，需要對煤粉加熱燃燒，這個過程勢必比較漫長，因此目前火電機組的負荷響應能力相對較差。據了解，火電的調節範圍為額定輸出的30%~90%，一般*低為50%，否則會對整個係統的運行產生危險。

　　“機組負荷快速變化有很多製約因素，現在已經有企業在研究電力控製方案，以期改善控製策略提高火電機組快速調峰的能力”。董景辰補充說。

　　采訪結束時，董景辰還對致力於火電廠自動化技術研發的企業提出了更高的期望，“現場總線係統和**是火電廠自動化的兩大趨勢，相關企業要改變以往隻研究自動化係統的研發路子，逐漸轉向研究火電廠自動化整體解決方案，也就是說研究如何將係統與控製策略相結合，適應快速調整負荷等新的需求。與此同時，儀器儀表廠商也要注重提高產品質量、可靠性和穩定性，爭取走**路線，做**產品，進入服務大電廠的主流市場。”