３２ Ｆｏｃｕｓ聚焦．电力能源 和利时智慧电厂解决方案 ★本刊记者／赵亚楠 杭州Ｉ和利时自动化有限公司智能工厂业务部高级方案工程师费盼峰 和利时作为民族自动化企业的领军者，专注ｆ 自动控制、信息化、工业互联网、大数据、智慧城 市等方而的技术研究和应用探索。经过２Ｏ余年 践，和利 已成功ｊｆ发出具有自主知炽产权的ＤＣｇ 和ｐＬｃ工业控制系统、智 仿真测试系统和生产管 软件系统，并大力发展 于工业互联网的智能工厂 数据集成平台，成为业内领先的两化融合一体化ｍ年 决方案供应商。电Ｉｆ］能源行业一直是和利时的重要 业务领城之一，近年来，和利时持续关注电力行业 的发展，不仅为行业发展提供具手ｊ竞争力的产品， 更针对不同客户新的嵩求、更高的标准，提供先 进、优质的整体解决方案，深受用户信赖。本期记 者采访ｊ 杭州和利 自动化有限公删智能工厂业务 部高级方案工程师费盼峰，倾听和利时对于电力能 源行业发展及未来趟势的解读。 卣劫 强ｊ蠹：和利时在电力能源行业提供的主 要产品有哪几类？ 费盼峰：面向新一代的数字化、信息化电厂 建陵，和利时推出了分布式控制系统Ｈ０ Ｌ Ｉ ｉＡＳ ＭＡｃｓ、汽轮机数字电液调节系统（Ｔ８（）０Ｓ／ ２０１ ８ ０９ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＰＡＮＯＲＡＭＡ：３ ３ 速发展，随之而来的病毒、木马、恶意攻 对工业 该产品通过认证，采用 （ Ｉ ｌ Ｊ 构设 控制系统的安全存在巨大威胁。全球能源互联．电 计，内嵌通讯白名单，通过物理开父 制数据流 的规模不断扩大，复杂性增加，电网事故的影响 向，并具有低功牦、全封闭特点，可适ｊ、 工＼Ｊｌ， 场 池 更广，程度更 。鉴于此，防范和抵御网络攻 复杂环境。 网关数据处理能力大于３．ｈ，（）（）（）点／秒， ，需耍对四个核心问题深入研究：一是构建“防 荦网关远程操作站带载能力大于６４。浚产品可作为 火墙”，确保电网安全运行；二是健伞网络与信息 电力生产网络与管理及办公网络的有效 离． 生 安全防护Ｉ体系；三是严格遵循闺家２，０１４年１４ 产网络边界作为数据远程传输的硬件哉俸，许仃败 号令《电力蛉控系统安全防护规定》、国家能源局 阻断对生产网络的恶意攻击。 《关于印发电力监控系统安全防护总体方案等安全 （２）计算机防病毒卡ＩＩＩｔＳ００Ｋ 防护方案和评估规范的通知》（圈能安全（２０１５） 存生产网络中的计算机及服务器必须 病 ３６号）； 是行业、企业相关网络安全耍求升级， 的能力，该产品是基于白名单机制的 ｜Ｉ坊病海终 优化信息安全顶层设计，建立健全仝生命周期安全 端。主要特点：主副卡机制，管理棚运行分离，能 管理体系，严格落实网络隔离措施，深化智能可信 够适合自动化系统软件运行方式，并支 【Ｊｉ［１【ｌｘ 技术手段，完善网络安全基础 施，打造“可管可 Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统宴现 停机部署。 控、精准防护、可视可信、智能防御”的信息安伞 此外，和利时目前在与高校和研究院 作，研 防御体系。 究建立疆盖管理层、监控层、控制层与 什 ， 合 和利时可提供以下信息安全产品： 功能安 、信息安全、操作安全，实现 穿没汁、运 （１）网络安全隔离网关￣］：］Ｉｇ００ＧＳ 行、服务等全生命周期的主动防御体系方 。Ｉ四 和利时智能热网解决方案助力供热运营企业节能提效 １ 项目介绍 研制出具何自主知ｉ口产权的供热负简汁雄、水力 平衡控制模掣与评价方法，形成 能热 解决方 随着环保耍求的不断提高，城市集中供暖小 案中的核心产品，可应用于大型集【ｆ］ｆｊｃ热，￣，ＩｘｘＪ的 锅炉逐渐被关停，热网接入成为城市的主干网， 实际生产运行，为企业带来可观的经济效 。 由热电联产机组大型热源厂或专业热力公司负责 热网系统的生产运营。随着热 的不断扩增，集 ２项目实施 中供热系统变得更加复杂，给热 存运行删节上 带来了亟重 难。 和利时智能热网解决方案旨在 ｊ 川 原则 一方面，热网遍布广泛，用厂１ 模庞大Ｈ类 提出行之有效的方案，从当前大型热『××Ｊ运行州 众多，建筑的热特性、环境的变化、热网辅助 的决策、执行、 价三个主要环节人下，提供棚 机构等因素给运行调节负荷目标提出了更高的耍 的产品，解决由于外齐Ｂ环境影响、僻 结构短 及 求；另一方丽，由于热网的特殊性，任何一处支 路问干扰带来的凋节控制网难问趔，ｕＪＪ 供热运 略的 节，会对其它支路造成影响。当大量支路 背企业提高生产运行效率．提升节能水平。 日、『投入自动凋节日、』，控制 辑糟选择不当，很 容易使各支路的流量及压降出现不可预知的扰动 ｏ 甚至足震 ，造成系统失稳，能源浪费和加速调 ＿忡阀等设备的冲击磨损。 ｏ ｏ 和利时通过对热网生产运行企＼ｌｌ，进行调研， 图１决策、执行、评价三个主要环节 ３４ Ｆｏｃｕｓ聚焦．电力能源 ２＿１技术难点分析 否考虑建筑物的热惰性，两者计算负荷偏差约达 ２．１．１供热负荷计算的难点 热网的调度任务决策系统的核心是计算当前 及未来规定时间内系统所需的热负荷，只有准 确计算出热负荷，才能进一步分解、调节控制目 标，下发至执行层执行。若负荷计算不准确将造 成能源浪费或欠供而导致供热质量下降。 当前，集中供热的负荷通常是根据环境温度 计算获得，未考虑建筑物热惰性对实时负荷的影 响。由于建筑物综合热惰性的存在，室外温度对 室内的影响存在衰减和延迟性。由于太阳辐射的 存在，建筑物的热量增加，所需的供热宴时负荷 会相应减少。如图２、３所示。 ＋娟＋殉＋南面一北面 ７ｏ％ ６Ｏ％ ５删 ０％ ３０％ ０％ １ｏ％ Ｏ％ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０１１１２１３１４１５１６１７１８１９ ２０ ２１ ２２ ２３ 时麦Ｉ 图２典型日受太阳辐射影响建筑物各面供热量下降比例 —－一末立醒—·一薹立重 一毫主面 一北立酝 一．．耳境漕熏 ｍ∞０ ５０ｏ０ 一 ｌ０一 Ｖ Ｊ０００ ｖ ｌ Ｏ００ ａ 箍 颦 耄 ．’’２０旨 ～· ３Ｏ 图３典型日受太阳辐射影响建筑物各面供水温度下降量 以齐齐哈尔某居民楼为例（室外温度一２Ｏ℃／ 室内保持１８℃），受太阳辐射的影响，南北两向 供热量日平均下降呵达８．２６％，供水温度日平均 下降可达２℃。同样的，以北京某居民楼为例，是 １０％，供水温度偏差３℃左右。如表１所示。 表１建筑物热情性对计算供热供水温度的影响 传统方法 考虑热情 时刻 环境温度 计算供 性后供 偏差 （℃） 水温度 水温度 （℃） （℃） （℃） ０１：０Ｏ 一７．６ ４６ ７ ４３ ４ ３ ３７ １３：００ ４．４ ３３．３ ３６．６ －３．３７ 因此，如何综合考虑室外气温、太阳辐射及 建筑物的热惰性以提高系统热负荷计算的准确 性，是目前负荷计算面临的较大难点。 ２．１－２热网负荷调节目标控带ｌＪ执行的难点 热网系统是由数量庞大的管段串联或并联组 成，任一管段或支路的调节变化，都将引起整个 系统阻力状况的变化，从而影响各支路的流量变 化。换热站自动化改造后，一次网各支路通常装 有流量调节装置及控制器。各支路通过控制器调 节此装置以实现所需的供回水温度。温度的调节 本质上是对一次网流量的调节，目前普遍采用常 规ＰＩＤ控制器进行自动调节。热网中大量支路投入 自动后，各支路的控制目标变化时，自主调节系 统平衡被打破，系统会产生长时间的扰动甚至震 荡，造成失稳，使加快调节阀等设备受到磨损， 降低设备的可靠性。如图４、５所示，仿真程序模 拟了两个支路间控制目标改变而引起的系统失稳 现象。由于管网阻力特性，当系统从一个平衡态 切换到另一个态的过程中，任伺支路的扰动都会 对其它支路产生影响。当系统由几十甚至上百个 支路组成时，系统的控制调节显然会更加困难。 ］ ＿． ： ＿ 一一一一一 ＝。： 。。 ＿· ＿ Ｊ ’【 】＿Ｉ＿ Ｊ …一 ● 图４带二支路的管网流量ＰｌＯ控制仿真模型 ２０１８，０９ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＰＡＮＯＲＡＭＡ ３５ 相结合，构建热网水力平衡调节在线模型，并与 ｌｆｏｗ ｃｏｎｔｒｏＩ ｂａｓｅｄ Ｐ１Ｄ 热网ＳＣＡＤＡ系统进行数据通讯，通过模型的预测 仿真进行控制参数的优化，最终实现平衡控制， 控制目标的达成。 ２．２．３基于时序数据库等技术的实时评价系 统研究 利用时序数据库技术及分布式流式计算框架 对海量传感及计量数据进行计算处理，包括数据 的聚合，以及不同空间不同时间段内的室温、水 量、电量、热量等实时评价指标的计算、存储及 宴时动态窗口的数据查询。 ２．３项目创新点 图５带二支路的管网流量调节流量震荡仿真 本项目提供了一套从热网运行控制目标决 策、执行到效果评价的完整解决方案。考虑太阳 ２．１．３供热大数据实时评价计算的难点 对于大型的热网，其接带面积达到几百万甚 至千万平米，覆盖城市各地区。热网产生的宴时 工艺数据量巨大．实时评价系统要求对热网的能 耗、室温、控制的效果等进行流式计算及任意指 定时间段内的追溯、分析及快速查询。但由于热 网系统传感及计量网络是异构，既有光纤网络、 也有３Ｇ、２Ｇ网络，从传感器到达系统的采集时 辐射等多因素的负荷预测方法，利用机理模型与 数据挖掘技术相结合，构建热网平衡控制模型实 现平衡控制，解决了传统控制算法系统不稳定 性，提高控制层的可靠性，对运行决策及控制效 果宴时评价。 ３效益分析 和利时智能热网解决方案基于底层对集中供 间往往产生乱序，常常会发现滞后的数据收集， 从而给数据的存储及数据处理带来不便。与此同 时，对于实时控制效果、能耗的评价，系统必须 连续计算成千上万的计量及传感器的数据，进行 必要的长期存储，这些计算既包括一些简单的聚 合，同时也有一些复杂的供热专业计算。 热网自动化改造之上进行部署，搜运后，能起到 明显的节能降耗效果，为直供电厂或供热企业带 来显著的经济效益。 ２０１６～２０１７年采暖季，某热力公司对该产 品在热网系统上试用。试运行后，能耗明显降 低，用户投诉率大幅减少。运行一段时间后，和 利时通过能耗分析系统对节能情况进行评估与 分析，经过初步测算，正常投入运行后，按该 ２－２关键技术研究 ２．２．１ 考虑建筑物热惰性及太阳辐射影响 的供热负荷计算研究克服现有技术中存在的不 足，提供一种考虑建筑物热惰性及太阳辐射影 响的动态负荷计算方法，可较为准确可靠地确 热力公司现有接带的１０００万ｍ 供热面积计算， 使２０１６～２０１７年供热季实现单位面积耗热量从 ０．５１ＧＪ／（ｍ ·ａ）下降到０．４６７ＧＪ／（ｍ ·ａ），下降达 １０％以上，一个采暖季至少可节约热量６６万ＧＪ， 定二网供回水控制目标温度，最终避免造成过供 或者欠供。 ２．２．２基于模型的热网系统平衡调节控制算 每年可节标煤约２．６万ｔ，实现减排Ｃ０，为６．７万ｔ， ＳＯ２为６２２ｔ，ＮＯ×为１８１ｔ，粉尘为１．８万ｔ，为集中 法及相关控制策略的研究 主要通过运用水力计算分析与数据挖掘技术 供热的发展和节能减排事业做出突出贡献。
