久久久91-久久久91精品国产一区二区-久久久91精品国产一区二区三区-久久久999国产精品-久久久999久久久精品

北京國電智深控制技術(shù)有限公司

1　項(xiàng)目背景

二次再熱機(jī)組發(fā)電技術(shù)研究在國內(nèi)尚屬首次。國外從2 0 世紀(jì)5 0年代開始，美國、西德、日本等國家均建造了二次再熱發(fā)電機(jī)組。美國的二次再熱機(jī)組投運(yùn)較早，1957年美國的Philo6號(hào)機(jī)組（125MW,31MPa/621/565/538℃）是世界上第一臺(tái)超超臨界機(jī)組，并采用了中間二次再熱；1959年美國Eddystone電廠1號(hào)機(jī)組（325MW）將蒸汽參數(shù)提高到34.5MPa/649/565/565℃，但在后期運(yùn)行中降為32.4MPa/610/554/554℃，這是因?yàn)樵缙诘某R界二次再熱機(jī)組超越了當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，在高溫耐熱材料、加工工藝、水處理技術(shù)、自動(dòng)控制等方面不能滿足要求，因而出現(xiàn)了過熱器高溫腐蝕、汽機(jī)高壓缸蠕變等問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國投運(yùn)了25臺(tái)二次再熱機(jī)組，1973年以后新機(jī)組并未采用二次再熱。日本在70年代開始投入二次再熱機(jī)組，典型的是1990年投運(yùn)的川越電廠700MW天然氣二次再熱機(jī)組，其參數(shù)為31MPa/566/566/566℃。西德在1979年投運(yùn)了一臺(tái)475MW的二次再熱燃煤機(jī)組，其參數(shù)為25.5MPa/530/540/530℃。1998年丹麥 Nordjylland NO.3的410MW超超臨界燃煤機(jī)組（29 MPa/582/580/580℃）也采用了二次再熱，并成為當(dāng)時(shí)世界上效率最高的燃煤電廠。

國電泰州電廠二期超超臨界二次再熱發(fā)電項(xiàng)目于2012年5月31日得到國家批準(zhǔn)開展前期工作。該項(xiàng)目是國內(nèi)首次采用二次再熱技術(shù)的國家示范項(xiàng)目，也是世界上首次在百萬千瓦火電機(jī)組上應(yīng)用二次再熱技術(shù)，主蒸汽壓力為31MPa，主蒸汽溫度600℃、再熱溫度為610℃/610℃，設(shè)計(jì)發(fā)電效率高達(dá)47.71%，比國內(nèi)常規(guī)一次再熱機(jī)組最高效率高出2.189%，設(shè)計(jì)發(fā)電煤耗257.79g/kW.h，比常規(guī)一次再熱超超臨界機(jī)組煤耗低12.4g/kW.h，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)世界領(lǐng)先水平?？梢灶A(yù)見，首臺(tái)1000MW超超臨界二次再熱機(jī)組投運(yùn)成功，便會(huì)得到快速推廣，成為我國火電行業(yè)下一步發(fā)展的主流方向。

DCS作為重大技術(shù)裝備的“神經(jīng)中樞”和控制中心，將對(duì)機(jī)組安全、可靠、高效運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用；先進(jìn)可靠的DCS系統(tǒng)是機(jī)組安全高效運(yùn)行的保障。本項(xiàng)目的控制系統(tǒng)是在常規(guī)的百萬千瓦超超臨界機(jī)組分散控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對(duì)控制系統(tǒng)功能和性能進(jìn)行優(yōu)化和提升，研發(fā)應(yīng)用針對(duì)二次再熱機(jī)組的控制策略、控制技術(shù)以及全激勵(lì)仿真技術(shù)。

2　項(xiàng)目目標(biāo)

針對(duì)二次再熱機(jī)組相對(duì)于一次再熱機(jī)組運(yùn)行更復(fù)雜、控制難度更大、安全性要求更高的特點(diǎn)和要求，開展百萬千瓦二次再熱超超臨界機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)和控制技術(shù)的研發(fā)，優(yōu)化機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能和性能，研發(fā)二次再熱機(jī)組控制策略，形成控制、仿真、一體化平臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)總線接口集成、汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的大容量高可靠性高速總線、安全分析和自診斷等關(guān)鍵技術(shù)，建立全激勵(lì)仿真試驗(yàn)平臺(tái)和控制系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)，使該項(xiàng)技術(shù)成為我國完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的百萬千瓦二次再熱超超臨界技術(shù)的成套技術(shù)，通過示范工程應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定型，進(jìn)而提升我國相關(guān)企業(yè)在火電機(jī)組控制領(lǐng)域的研發(fā)能力和市場(chǎng)競(jìng)爭力。

3　項(xiàng)目實(shí)施及應(yīng)用

（1）首次建立了二次再熱機(jī)組高精度數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了集“控制、全激勵(lì)仿真、優(yōu)化研究”的一體化平臺(tái)，用于百萬千瓦二次再熱超超臨界機(jī)組控制策略的設(shè)計(jì)、研究、仿真試驗(yàn)驗(yàn)證、優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制，為系統(tǒng)研發(fā)提供了有效手段，大大縮短了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試周期。

（2）開發(fā)了一套與控制系統(tǒng)一體化的現(xiàn)場(chǎng)總線接口與集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備管理的技術(shù)支撐。

（3）開發(fā)了負(fù)載均衡的高可靠冗余高速總線技術(shù)，滿足了系統(tǒng)高度可靠性的要求。

（4）開發(fā)了一套主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信息探測(cè)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備安全強(qiáng)化結(jié)合的安防技術(shù)，組成了一個(gè)完整的多層次的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)。

（5）開發(fā)了一套百萬千瓦二次再熱超超臨界機(jī)組控制策略與控制技術(shù)，主要涵蓋協(xié)調(diào)、主汽溫、一次再熱和二次再熱氣溫控制策略；三級(jí)旁路全程自動(dòng)控制系統(tǒng)，創(chuàng)新性的提出了“7態(tài)”方式的全程旁路控制技術(shù)；

（6）研發(fā)應(yīng)用了機(jī)組自啟停（APS）技術(shù)，首次在二次再熱機(jī)組應(yīng)用機(jī)組自啟?？刂萍夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)二次再熱機(jī)組啟停過程的全程自動(dòng)化。

1000MW二次再熱超超臨界機(jī)組為目前世界上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)靜態(tài)特性最為復(fù)雜、控制對(duì)象設(shè)備數(shù)量最多、測(cè)控I/O規(guī)模最大（比常規(guī)一次再熱百萬千瓦機(jī)組多10%）的火電機(jī)組。本項(xiàng)目的研究成果完全滿足了高性能、大容量、高可靠性，處理能力強(qiáng)的要求，適應(yīng)了二次再熱機(jī)組生產(chǎn)過程智能化、復(fù)雜化、大型化、精密化需求，以及實(shí)現(xiàn)快速控制、快速保護(hù)的運(yùn)行控制需求。

項(xiàng)目的創(chuàng)新性和先進(jìn)性表現(xiàn)在多個(gè)方面：

（1） 綜合應(yīng)用最新的CPU技術(shù)、創(chuàng)新的I/O總線技術(shù)和綜合的I/O卡件嵌入式開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在控制器、IO總線、I/O卡件上的高效交互，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)在高可靠性前提下的快速控制。

（2）深入分析控制網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流特點(diǎn)，分別針對(duì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)者（控制器）、數(shù)據(jù)消費(fèi)者（HMI、歷史站等）以及數(shù)據(jù)傳輸管道（網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合應(yīng)用多種網(wǎng)絡(luò)通訊機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的高效、快速流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)站負(fù)荷、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷維持在合理的、較低的水平。

將數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的數(shù)據(jù)廣播機(jī)制優(yōu)化為數(shù)據(jù)發(fā)布訂閱機(jī)制，根據(jù)數(shù)據(jù)消費(fèi)者的要求有選擇的發(fā)布實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。使無效數(shù)據(jù)不再占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。

根據(jù)控制系統(tǒng)中存在大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的復(fù)用特點(diǎn)，靈活應(yīng)用單播、組播技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)送一份數(shù)據(jù)，多方使用的功能，有效提高通訊效率，并且能保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的一致性。

優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，根據(jù)測(cè)算的控制網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)流量，優(yōu)化數(shù)據(jù)流動(dòng)路徑，設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)路徑的流量符合設(shè)計(jì)要求。

（3）在基于通用的ARM及嵌入式LINUX平臺(tái)上，利用純軟件方式實(shí)現(xiàn)PROFIBUS協(xié)議棧，解決了對(duì)國外專用芯片的依賴， 同時(shí)降低了產(chǎn)品的成本；在工程實(shí)施中，解決了原有卡件帶載能力不足問題，提高了帶載能力到1 2 5個(gè)從站，PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線主站開發(fā)技術(shù)，打破西方國家技術(shù)壟斷。

（4）針對(duì)DCS量身定制的綜合信息管控系統(tǒng)是國內(nèi)首個(gè)集成了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒅鳈C(jī)安全、設(shè)備管控、策略管理、隔離防護(hù)于一體的系統(tǒng)。其安全監(jiān)管程度可自由設(shè)置，從內(nèi)核到邊界，從主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)，按需管控，靈活易用。根據(jù)DCS的要求和運(yùn)行特點(diǎn)，建立了控制系統(tǒng)預(yù)期的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，建立DCS系統(tǒng)安全基線模型。通過對(duì)全網(wǎng)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、安全設(shè)備、主機(jī)設(shè)備進(jìn)行配置檢查、主動(dòng)定期輪詢，對(duì)通訊鏈路實(shí)時(shí)監(jiān)控，進(jìn)行安全基線比對(duì)分析，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)安全狀態(tài)。

（5）創(chuàng)新設(shè)計(jì)的LOGO，形象簡潔而統(tǒng)一、辨識(shí)度高；控制系統(tǒng)I/O卡件體積縮小，系統(tǒng)更為緊湊；控制器和I/O卡件的固定方式可以無工具操作，提升了產(chǎn)品的形象和質(zhì)感得以提升。

（6）首次研發(fā)應(yīng)用的二次再熱機(jī)組控制策略和技術(shù)，綜合運(yùn)用常規(guī)控制、預(yù)測(cè)控制、非線性控制等技術(shù)，有效解決了二次再熱機(jī)組被控參數(shù)多、交叉耦合性強(qiáng)、大時(shí)延大時(shí)滯突出等控制難題；研發(fā)應(yīng)用機(jī)組自啟停（APS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)二次再熱機(jī)組啟停過程的全程自動(dòng)化，機(jī)組自動(dòng)化水平實(shí)現(xiàn)全新的突破；建立了二次再熱機(jī)組仿真模型和高精度、全激勵(lì)仿真系統(tǒng)平臺(tái)，用于控制策略仿真試驗(yàn)驗(yàn)證、優(yōu)化，為控制策略的設(shè)計(jì)、調(diào)試提供了有效手段，大大縮短了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試周期。

本項(xiàng)目成果為目前世界發(fā)電效率最高、發(fā)電煤耗最低、綜合指標(biāo)最優(yōu)的燃煤機(jī)組安全高效運(yùn)行提供重要支撐，兩臺(tái)示范機(jī)組都一次通過168試運(yùn)行，自動(dòng)投入率100%、保護(hù)投入率100%，一次調(diào)頻、AGC均順利通過了電網(wǎng)考核。

4　效益分析

本項(xiàng)目各項(xiàng)研究成果已成功應(yīng)用于示范工程，為國內(nèi)首臺(tái)1000MW二次再熱超超臨界機(jī)組的順利投產(chǎn)提供了重要保證。同時(shí)為研究二次再熱超超臨界機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性、控制策略提供了研究平臺(tái)，為二次再熱超超臨界機(jī)組的推廣使用打下良好的基礎(chǔ)。

示范機(jī)組發(fā)電效率47.81%，發(fā)電煤耗256.91g/kW.h，供電煤耗為266.57g/kW.h，發(fā)電效率比國外最好二次再熱發(fā)電機(jī)組高0.81個(gè)百分點(diǎn)，機(jī)組發(fā)電煤耗比當(dāng)今世界最好水平低6g/kW.h，各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)全面優(yōu)于國家超低排放限值，是目前世界綜合指標(biāo)最優(yōu)的火電機(jī)組。

2臺(tái)二次再熱百萬機(jī)組（按年發(fā)電5500小時(shí)計(jì)，與之前世界最好水平機(jī)組比較）年節(jié)約標(biāo)煤6萬多噸。CO2排放量減少5個(gè)百分點(diǎn)，SO2、NOx、粉塵排放全面優(yōu)于國家超低排放限值。研究成果促進(jìn)了我國電力行業(yè)的發(fā)展，目前正準(zhǔn)備建設(shè)的二次再熱機(jī)組有28臺(tái)之多，預(yù)計(jì)帶動(dòng)新增投資1000億元以上，有廣闊的應(yīng)用前景。

本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)、主要設(shè)備都擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使我國在高參數(shù)、大容量機(jī)組方面徹底擺脫國外知識(shí)產(chǎn)權(quán)束縛，掌握了1000MW二次再熱自主技術(shù)，為推動(dòng)我國行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，大力推動(dòng)燃煤清潔高效發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展作出了重要的貢獻(xiàn)，同時(shí)為推動(dòng)中國制造、中國研發(fā)，大力實(shí)施走出去戰(zhàn)略，起到了良好的品牌效應(yīng)。

摘自《自動(dòng)化博覽》2017年7月刊