那么,光熱電站對DCS控制系統(tǒng)提出了哪些特別要求?在安裝和調(diào)試過程中應(yīng)注意哪些問題?項目業(yè)主和EPC采購商應(yīng)如何選擇優(yōu)質(zhì)的DCS控制系統(tǒng)?其成本下降空間如何?帶著上述問題,CSPPLAZA記者采訪了光熱發(fā)電行業(yè)部分知名的DCS控制系統(tǒng)廠商。
相比傳統(tǒng)火電站,光熱電站的DCS系統(tǒng)更加復(fù)雜。由于包括太陽島、儲熱島及常規(guī)島三大部分,因此,針對光熱電站的控制也包括鏡場控制、儲換熱島控制及常規(guī)島控制三大部分,而一般的常規(guī)火電廠則不涉及鏡場和儲換熱系統(tǒng)(化工廠雖含儲換熱系統(tǒng),但不用來發(fā)電)。對此,施耐德電氣(中國)有限公司(以下簡稱“施耐德”)工業(yè)事業(yè)部產(chǎn)品推廣項目經(jīng)理房偉表示:“相比之下,光熱電站DCS控制系統(tǒng)需要將上述三大系統(tǒng)有機整合并進(jìn)行控制,這是其設(shè)計和生產(chǎn)需要考慮的關(guān)鍵點?!?/div>
同時,考慮到我國目前在建的光熱電站主要集中于晝夜溫差大且自然環(huán)境相對惡劣的西北地區(qū),在DCS系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮各項因素?!氨热?,DCS系統(tǒng)設(shè)計時要考慮網(wǎng)絡(luò)搭建及各類防護(hù)措施,對于部分室外遠(yuǎn)端設(shè)備要設(shè)計好對應(yīng)的防護(hù)等級,針對光熱電站通訊數(shù)量大等特點應(yīng)提前做好整體方案設(shè)計?!焙贾莺屠麜r自動化有限公司(以下簡稱“和利時”)技術(shù)總監(jiān)白彬如是表示。
此外,由于光熱電站頻繁啟停的特點,加之運行及維護(hù)人員較少,容易給操作人員帶來較大的負(fù)擔(dān),因此,其對自動控制及聯(lián)鎖保護(hù)的依賴性更強。橫河電機(中國)有限公司(以下簡稱“橫河電機”)新市場開發(fā)部部長王洪慶表示,通過設(shè)計相應(yīng)的軟件將啟停過程統(tǒng)一化、自動化,使DCS系統(tǒng)能適應(yīng)一年中各種不同條件下的自動啟停,則可減少因頻繁操作帶來的不必要的失誤,助力光熱電站安全運行。
總體來看,光熱電站對DCS系統(tǒng)的自動化控制程度、硬件產(chǎn)品及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求更高,其要求DCS系統(tǒng)擁有應(yīng)對各種需求的控制算法,具有豐富且靈活的接口且易于維護(hù)。
眾廠商紛紛進(jìn)行針對性研發(fā) 助力光熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行
隨著我國首批光熱示范項目陸續(xù)進(jìn)入建設(shè)階段,對DCS控制系統(tǒng)的市場需求也將集中釋放,國內(nèi)外知名DCS控制系統(tǒng)廠商也紛紛將目光瞄準(zhǔn)中國光熱發(fā)電市場。鑒于光熱發(fā)電系統(tǒng)對DCS系統(tǒng)的特殊需求以及中國特殊的電站開發(fā)環(huán)境,多家廠商都在針對光熱系統(tǒng)的一些控制難點并結(jié)合中國實際條件進(jìn)行針對性研究開發(fā)及優(yōu)化,以期在光熱發(fā)電市場獲得更大的突破。
在槽式光熱電站方面,橫河電機針對性地進(jìn)行了通信線路(LOC)控制器的優(yōu)化設(shè)計。此外,該公司在導(dǎo)熱油泄露檢測方面提出了自己的方案,并申請了專利。中控方面則針對性地推出自主開發(fā)的太陽能專用遠(yuǎn)程終端單元(RTU),其主網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)網(wǎng)架構(gòu),可進(jìn)行分組控制,具備-40℃工業(yè)級寬溫工作范圍。
在塔式光熱電站中,鏡場的運行效率關(guān)乎整個電站的電量產(chǎn)出。因此,充分發(fā)揮DCS系統(tǒng)對定日鏡系統(tǒng)的監(jiān)控作用是十分必要的。而針對光熱電站定日鏡系統(tǒng),和利時開發(fā)了專用的可編程邏輯控制器(PLC)及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)系統(tǒng)。此外,該公司還采用動態(tài)優(yōu)化+多模控制等先進(jìn)控制方式對光熱電站的控制方案進(jìn)行全面優(yōu)化。
然而,無論采用何種技術(shù)路線,保證儲熱島的安全運行才能最大程度地發(fā)揮光熱電站的儲能優(yōu)勢。鑒于光熱電站對儲換熱等環(huán)節(jié)的安全性要求較高,施耐德推出了EcoStruxure Plant平臺,其可提供SIL3全廠保護(hù)系統(tǒng)(Plant Protection System),確保整個電站安全運行。同時,針對中國部分光熱電站項目地高寒的氣候條件,上述平臺還可提供寬溫度解決方案。此外,房偉表示,該平臺將助力數(shù)字化光熱電站的建設(shè),實現(xiàn)光能的高效利用。
光熱電站DCS系統(tǒng)安裝與調(diào)試前應(yīng)做好保護(hù)預(yù)案
目前,中國光熱發(fā)電市場已正式啟動,部分示范項目陸續(xù)進(jìn)入建設(shè)階段。但是,由于我國尚未建成大型商業(yè)化光熱電站,因此光熱電站DCS控制系統(tǒng)的安裝和調(diào)試經(jīng)驗非常重要。
王洪慶表示,由于光熱電站DCS系統(tǒng)通訊協(xié)議和接口眾多,需要提前定義各通訊協(xié)議的通訊參數(shù),各廠家共同遵守這個約定,為現(xiàn)場調(diào)試的順利進(jìn)行提供便利。
白彬則告訴記者,DCS系統(tǒng)安裝時要注意接地、電源、接線及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)檢查,在調(diào)試前要做好整套系統(tǒng)上電調(diào)試預(yù)案及設(shè)備單調(diào)、聯(lián)調(diào)方案。同時,由于光熱電站傳儲熱介質(zhì)的特殊性,應(yīng)在系統(tǒng)整體調(diào)試前做好各類安全保護(hù)預(yù)案,以確保光熱電站的安全運行。此外,記錄DCS系統(tǒng)的運行與操作的過程并進(jìn)行分析優(yōu)化是提高光熱發(fā)電LCOE(平準(zhǔn)化電力成本)的必經(jīng)之路。
浙江中控技術(shù)股份有限公司(以下簡稱“中控”)新能源業(yè)務(wù)部技術(shù)經(jīng)理王壯壯也表達(dá)了類似的觀點,他告訴記者,在光熱電站DCS系統(tǒng)安裝與調(diào)試過程中要重點注意控制邏輯、聯(lián)鎖回路以及相關(guān)參數(shù)匹配的合理性。
多方面評定DCS系統(tǒng)后再“下單”
DCS系統(tǒng)作為整個光熱電站的大腦,對整個電站運行起著重要的作用,而電站運行效果關(guān)乎業(yè)主等相關(guān)方的利益。因此,選擇優(yōu)質(zhì)的DCS系統(tǒng)對項目業(yè)主及EPC采購商來說顯得尤為重要。那么,在進(jìn)行DCS系統(tǒng)采購時,相關(guān)人士應(yīng)從哪些方面入手呢?
對此,白彬建議,采購方應(yīng)從公司資質(zhì)、產(chǎn)品性能、業(yè)績、控制方案完整度及價格等幾方面進(jìn)行綜合評定,選取最優(yōu)的廠家。與此同時,由于國內(nèi)外自然環(huán)境不盡相同,國內(nèi)光熱項目采購方應(yīng)多加考察DCS系統(tǒng)廠商的國內(nèi)業(yè)績。此外,針對光熱電站吸熱及儲熱等難點,DCS系統(tǒng)廠家應(yīng)給出自己對控制的專業(yè)性建議及見解。
一般來說,光熱電站的設(shè)計壽命為25年以上,全生命周期的服務(wù)是保證光熱電站運行的關(guān)鍵因素。由于電子產(chǎn)品均有一定的壽命期限,而為保證電站在全生命周期內(nèi)能夠正常運行,持續(xù)的備品備件供應(yīng)尤為重要。對此,王壯壯及王洪慶均表示,項目業(yè)主及EPC采購商除了要關(guān)注DCS產(chǎn)品本身的穩(wěn)定性、可靠性及成熟度,也應(yīng)當(dāng)注重各個DCS廠商的工程服務(wù)能力,包括服務(wù)人員水平、服務(wù)響應(yīng)時間、是否有就近工程服務(wù)點及備件庫等。
由于光熱電站涉及眾多系統(tǒng),為實現(xiàn)信息的集中管理和數(shù)據(jù)的有附加值的運用,這些系統(tǒng)需要連接到一起,以實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享。王洪慶認(rèn)為,為了最大限度地發(fā)揮各系統(tǒng)的主要功能,業(yè)主或EPC采購商在選擇系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表時,應(yīng)盡量使用同一家廠商的產(chǎn)品。相反地,若選擇眾多設(shè)備廠商,在項目實施過程中時,業(yè)主或EPC采購商就需要耗費大量的人力和時間來協(xié)調(diào)設(shè)備供貨商、設(shè)計院與業(yè)主之間的事務(wù),這將影響項目的快速推進(jìn)。
規(guī)模化、國產(chǎn)化、創(chuàng)新合作方式或促光熱電站DCS系統(tǒng)成本下降
目前,隨著技術(shù)持續(xù)優(yōu)化和規(guī)模化效益的體現(xiàn),全球光熱發(fā)電成本整體呈現(xiàn)不斷下降趨勢,而成本的進(jìn)一步降低也有助于光熱產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。那么DCS系統(tǒng)成本是否有下降空間呢?
受訪企業(yè)普遍表示,DCS系統(tǒng)成本降低仍有一定空間。其中,王洪慶表示,DCS系統(tǒng)成本下降的空間不是很大,但隨著光熱產(chǎn)業(yè)的規(guī)?;l(fā)展,鏡場通信線路(LOC)控制部分的成本還會有所下降。
白彬建議,若期待光熱電站DCS系統(tǒng)成本進(jìn)一步下降,各項目業(yè)主及EPC采購商可以與DCS廠商進(jìn)行深入合作,從前期設(shè)計及優(yōu)化控制層面降低項目成本,實現(xiàn)人盡其才,取長補短。
王壯壯則認(rèn)為,光熱電站DCS系統(tǒng)想要降低成本首先就要實現(xiàn)國產(chǎn)化。王壯壯告訴CSPPLAZA記者,早期DCS系統(tǒng)市場是進(jìn)口品牌的天下,價格較昂貴。但是,隨著中控等國產(chǎn)DCS廠商的發(fā)展壯大,目前,在化工、石化及火電等DCS系統(tǒng)應(yīng)用成熟的領(lǐng)域,同等規(guī)模的電站采用的DCS系統(tǒng)產(chǎn)品的整體價格已經(jīng)不到10年前的一半。
房偉表示,由于其國內(nèi)DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)場實施團隊逐漸成熟,加之部分現(xiàn)場實施采取與總包混合的實施方式,其人工成本也得以下降。
總體來看,如果期待光熱電站DCS控制系統(tǒng)成本能有所下降,需要不斷提高DCS系統(tǒng)的國產(chǎn)化率,加強合作,創(chuàng)新實施模式,方可加快行業(yè)發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化速度。