江蘇利港電力有限公司供熱智慧控制與經濟調度

■項目背景

利港電廠擁有8臺發電機組，總裝機容量4040MW，是中國華東地區最大的火力發電廠。除了發電，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龐大而復雜，除了由8臺機組向其提供6種不同參數等級的蒸汽和高低壓減溫水外，供熱系統還包括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。

供熱系統設備眾多、系統復雜，加之客戶對蒸汽參數穩定性、供熱可靠性、經濟性的高要求，給供熱系統的監控和自動化水平提出了新的需求。

■面臨的挑戰

?供熱系統多機組供給、多參數輸出

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、系統慣性大。

?用戶對蒸汽參數的控制精度、可靠性和穩定性有著嚴苛的要求

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

?不斷進行的擴容改造

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

?經濟調度

在實現自動調度、可靠調度的同時，客戶希望能兼顧經濟調度，提高供熱的經濟性。

■ 艾默生解決方案

?新建供熱控制中心

建立一個獨立于機組、可實現跨機組調度、跨機組備用控制的新的DCS系統----供熱調度中心，來協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定。供熱中心監控系統的設計，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公用設備及系統的運行，負責供熱負荷調度，發電機組完成機組側設備的基本控制，并執行調度指令。同時，熱調中心也是一個經濟調度、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

創新地集成了串級控制、變參數控制與智能動態前饋補償的控制技術，結合專家經驗，實現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工作，完成控制功能。

3)超高壓母管供熱蒸汽經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，超出后發出啟停供熱回路指令并報警

通過對供熱系統能力的實時監測，并給予管理人員報警提示，顯著提高了供熱系統控制、調度的可靠性。實時對每一路供熱的動態、靜態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供熱能力之和，否則系統發出不滿足N-1運行報警；并發出自動啟動備用供熱回路請求。如果供熱系統具備N-2控制余量，則控制系統發出滿足N-2運行報警；并發出自動停某路供熱回路請求。

?經濟性調度

采用艾默生經濟優化軟件（EO），對每一路供熱的供熱成本進行核算，動態地給出成本經濟最優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設置獨立的DCS控制系統----供熱控制中心，不僅實現了全廠供熱的統一監控、統一調度，更為經濟調度、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，首次實現了遠距離供熱壓力的精準控制。

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

4)實現了全部供熱回路的的全工況全參數自動調節。

5)利用艾默生經濟優化軟件（EO），實現了全廠供熱經濟調度指導功能。

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