火电厂优化软件的应用及前景(续)

4.1.2　提供有力工具
　　目前国内多数300 MW以上的燃煤机组均配置了DCS，包括一些管理软件功能(机组性能计算等)，但仅限于给出计算结果，不具有偏差分析和指导运行功能。优化软件则提供了多种供生产管理人员分析、管理生产过程的手段和工具。
4.1.3　是MIS和ERP的基础
　　国内很多电厂都已建设或正在筹备建设MIS。从实际应用情况看，各家MIS供应商的软件覆盖范围和功能差异较大，但共同特点是：有优化管理软件支持的MIS，效果就较好；反之，只能在较低档次上运行，未充分发挥MIS作用。
4.1.4　最大限度地发挥DCS作用
　　在流程系统中采用DCS使整个系统达到最优，比采用常规仪表约增加70%～80%的投资；而不采用智能控制软件优化过程，增加的效益只有系统最优的10%～20%，即DCS真正的优势并未完全发挥出来，性能/价格比较低。在此基础上只要增加很少的投资，如20%，就可得到约全部收益的70%，大大提高其性能/价格比。
4.1.5　提高专家资源利用率
　　目前许多优化软件都支持远程通信方式，使远程设备故障诊断、机组性能分析及信息监控功能成为可能。它可充分发挥火电厂及电力系统专家的作用，在机组运行中依靠优化软件提供的功能，对机组性能和设备状态进行异地远程监控和故障分析。专家可在短期内同时处理多个电厂的性能/故障分析，对于偏远地区电厂的重大事故分析具有典型意义。
4.2　技术经济分析
　　虽然软件包单项价格较高，但从取得的经济效益和回报率看，增加这些初投资是值得的。目前能提供优化软件的DCS供货商均有详细的技术经济分析报告，并已在某些电厂尤其是大容量、自动化水平很高的机组上成功应用，取得了一定经济效益。
　　根据Sieme 提供的资料，该公司带凝结水节流的新机组控制软件包价格约人民币200 万元左右，采用该软件包可提高0.5%～1.0%的机组热效率。由于该软件包对调频机组和负荷频繁变化的机组效益明显，因此假设一台国产300 MW机组年运行6 000 h，发电标准煤耗0.302 7 kg/(kW*h)，机组热效率40.63%，若机组参与电网调频，每年可节煤1 090～2 180 t，煤价若按300 元/t计，可节约燃料费32.7～65.4 万元，3～6 a即可收回初投资；若是带基本负荷并具有一定调峰能力的机组，可望在10～15 a收回投资。又如，Bently公司的DM2000和MCM2000价格分别为1 万美元和4 万美元，全厂可只装1 套软件包，其中对于DM2000还需每台机组增加1 万美元的硬件设备费。目前，这2 个软件包尤其是DM2000，在国内300 MW机组上应用很普遍。
 

虽然一些优化管理软件所带来的经济和社会效益短期内不会充分显示出来，但从长远利益看，这种科学管理会给电厂带来很大的收益。如性能计算和优化软件可将设备/机组乃至全厂的经济指标详细量化，运行人员可根据操作指导选择最优化的运行方式；设备管理软件通过对各种设备多层次的维护方式，降低损环率，延长使用寿命；能量管理软件不仅可对全厂进行最优负荷分配，降低上网电价，还可通过中、长期负荷预测计划，提前进行统筹安排，优质、高效地响应电网负荷要求，提高电厂信誉和长远竞争力。需说明的是，对于每个工程都应通过限额和优化设计，降低整个电厂造价并提高性能。降低造价不是各专业按各自在工程中所占的百分比等同下降，而是应该随着计算机技术的发展、进步及观念进一步转变，加大热工自动化在整个工程中的投资比例。对于控制系统，要选用性能/价格比优良的硬件，更要在软件的选用上认真研究，加大投入，使机组性能更加优化，管理更加科学、有序。
　　从发展的观点看，优化软件功能将越来越强，价格会越来越低。以Bently公司的DM2000软件包为例，1996年8月推出的每套价格约1.4 万美元左右，但2 a后该软件包已进行了4 次更新和升级，增加了很多功能，如网络和远程通信等功能，价格却降至每套1 万美元左右，降幅达28%。因此在准备采用优化软件初期，有目的地进口少量几套DCS供货商提供的成熟软件，进行详细考核、分析和比较，对于今后优化软件的国产化和高起点发展非常必要。当然，随着火电厂优化软件包性能/价格比不断提高，尽可能多地采用成熟的、有成功使用经验的优化软件包，是自动化发展的必然趋势。
5　建议
5.1　考察和论证
　　国外一些优化软件在很多大机组上已有成功的运行经验，随着计算机快速发展，其软件包的功能也在不断完善，且由于主机制造厂的不同，给机组带来的效益也有所差异，尤其是国外优化软件在国产大容量燃煤机组上的应用效果尚待证实。面对国外众多厂家的优化软件，建议国家电力公司或电力工程咨询公司组织有关专家，对效益显著并有较多业绩的优化软件应用情况详细地进行考察、分析和论证，提出推荐采用方案，本着示范、试点的原则，高水平、高起点地采用国外成熟的火电厂优化软件，不再做低水平的重复开发工作。以示范电厂为依托，由DCS供货商全面负责优化软件应用效果，国内有经验的研究单位牵头，参与优化软件应用于国产机组的二次开发工作，通过对示范电厂应用效果的总结、考核、深化乃至完善，形成适合国产大容量燃煤机组商品化的优化软件，全面带动我国大容量火电机组优化软件的应用。
5.2　安装
　　从国外优化软件运行情况看，较成熟和一致的方案是将全厂的运行和管理划分为3 个层次：最下层是实时控制层，包括各单元机组的实时控制网络和辅助车间的控制网络，其信息主要面向运行操作员；第2层是生产管理层，负责机组和电厂的运行优化和管理，对象是值长、生技部门各专业专工和总工程师等生产管理人员；第3层是经营管理层，负责电厂经营和行政管理，对象为采购人员、财务人员、厂长和各种职能管理部门人员。
　　机组的实时优化控制软件一般安装在单元机组的DCS服务器或控制器上，每台机组装设1 套；优化管理软件中的能量管理软件安装在生产管理层的单独服务器，而优化管理软件中的性能计算和优化软件、过程信息统计分析软件、设备管理软件等也安装在生产管理层的服务器；只有人事、财务、采购和办公自动化软件等安装在经营管理层。生产管理层和经营管理层的软件包全厂只装设1 套。
　　国内电厂网络结构和功能层次划分与此有很大差异。一般电厂除实时控制系统由DCS实现外，过程信息统计分析软件、设备管理软件、人事、财务、采购和办公自动化软件等，均设置在MIS中，而性能计算的功能一般由单元机组DCS完成。相比之下，目前国外这种运行和管理层次的划分可能更合理。国内很多电厂已经或正在建设的MIS，绝大多数以管理信息交换和共享为核心；国外越来越多的电厂采用ERP管理模式，其重心已不仅是管理信息的交换和共享，而是依靠多种高级优化、管理和决策软件的支持，对全厂进行全方位的、以成本为核心的控制和管理。因此，建议参照国外火电厂普遍采用的优化软件安装方案，即优化控制软件安装在实时控制层——单元机组DCS中，优化管理软件安装在生产管理层。

6　结束语
　　当今时代的知识经济高速发展，各学科不断吸收新技术且互相渗透。火电厂的控制和管理也在不断发展，其边界越来越模糊，控制的含义不再是狭义的过程参数实时控制，而是有了更广义的扩展，包括机组运行优化控制、设备采购控制、成本控制及效益控制等多方位和层次控制。实时控制系统也只有在更深层次的管理软件支持下，才能达到最佳的优化运行点。随着自动化技术进一步发展，将彻底消除“自动孤岛”现象，火电厂的厂级自动化将达到真正意义上的管控一体化。火电厂全面采用优化软件必将推动我国大容量火电机组达到真正意义的节能降耗、提高效益，全面接受市场挑战，这也是21世纪电厂自动化的发展方向。
参考文献
1　金以慧.过程控制.北京：清华大学出版社，1993
2　孙增圻.智能控制理论与技术.北京：清华大学出版社，1993
3　王常力，廖道文.集散型控制系统的设计与应用.北京：清华大学出版社，1993
4　徐用懋.智能控制综述.全国第一届智能控制研讨会论文集，1998

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