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★艾默生自動化解決方案李佳雯，劉鵬

★上海電氣電站工程公司唐慧其

1　項目背景

此項目位于阿聯酋迪拜，由上海電氣集團股份有限公司總包建設，占地44平方公里，總體裝機容量為950MW，包含一個100MW的塔式光熱發電機組，三個200MW的槽式光熱發電機組，以及250MW的光伏機組。此項目擁有目前世界最大單體光熱裝機容量、世界最大單體光熱光伏占地面積。項目建成后，每年能夠為超過32萬戶家庭提供清潔電力，實現減排二氧化碳160萬噸、二氧化硫11萬噸、可吸入顆粒物2900萬噸及氮氧化物5萬噸。

圖1 項目現場圖

2　項目挑戰

此項目作為當時全球最大單體光熱項目，是一個高起點、高融合度、高難度的清潔能源項目，集成了多個創新目標：全球最大的熔鹽儲熱系統，最高的光熱吸熱塔，最低光熱電價的盈利模式，超大場地的環保施工等。同時也承載著中國電力企業轉型升級、成功開拓海外市場的任務。因此對于項目的成功實施和運行也提出了更高的要求。

控制系統作為項目運行的大腦，對于電廠最終是否能安全穩定高效運行至關重要。如何滿足項目需求，實現對所有設備的集中遠程監控，如何提高運行效率，如何保證生產的安全，降低人為操作，實現全程自動化，必須面對并解決如下挑戰：

（1）項目規模大，聚光系統、儲熱系統、汽輪機發電系統以及配套輔助系統等設備數量眾多，協調控制要求高。

（2）主控系統與第三方系統通訊數據量大，三個機組主控系統與第三方通訊數據量接近6萬點，需要強大的數據庫支撐，才能管理海量數據。期間與第三方設備廠商協調溝通工作量巨大。

（3）項目應用新技術多，很多控制策略需要不斷測試調整，協調控制復雜。

（4）項目現場環境惡劣，氣溫最高可達50攝氏度以上，地表溫度最高可達80攝氏度以上，對于現場控制器和IO卡件要求適應高溫環境。調試人員也同樣面臨高溫環境。

圖2 項目現場圖

3　艾默生解決方案

為了保證項目順利實施、按時投產，艾默生提供了在電力行業40年應用經驗的Ovation?一體化DCS控制系統。Ovation是一個專為電力應用而設計的系統，它實現了完整的DCS架構、系統網絡、控制器和電源的完全冗余，確保控制系統的安全穩定運行。

此項目艾默生為100MW塔式光熱機組、3個200MW槽式光熱機組提供先進的Ovation?一體化DCS控制系統，負責塔式和槽式系統的水/蒸氣、輔助系統BOP、吸熱系統SR、儲換熱SGS、ACC、電氣等工藝過程的控制。本項目還為四臺機組配置了廠用電PV系統，艾默生負責廠用電PV系統整體的協調控制。網絡架構圖如圖3所示。

主要供貨范圍：

（1）在塔式光熱機組CT區、3個槽式光熱機組PT1—PT3區各設置1套Ovation高速冗余網絡，并通過一套核心交換機連接。怎么實現系統之間的數據交換對于項目控制系統來說極為重要，Ovation有自己獨有多網協議，能實現各個高速網絡之間測點數據相互交換，并且可以應用至邏輯與畫面。

（2）該項目為4個光熱機組共配置了68對OCR1100冗余控制器，實現對所有設備的自動控制。OCR1100控制器擁有1.1GHZ的主頻，1GB的內存，每個控制器可以控制32000個點，支持多任務管理，最多可以定義5個獨立任務，執行循環時間范圍為10ms到30s。

（3）在塔式光熱機組的集熱塔配置了4對OCC100冗余就地控制器，負責吸熱系統的控制。OCC100控制器是一款支持寬溫環境的控制器，工作溫度范圍為-20°C到+70°C，完全滿足沙漠高溫環境應用，確保系統穩定運行。

（4）為4個機組配置4對OCR1100冗余控制器作為ESD系統控制。

（5）在CT、PT1、PT2和PT3區各設置3臺操作員站。

（6）在CT、PT1、PT2和PT3區各設置1臺歷史服務器。Ovation歷史數據庫具有強大的數據管理能力，可以處理最多40萬點數據，除了采樣模擬和數字點類型外，歷史數據庫還可以存儲帶時間戳的打包數字、節點記錄和丟棄狀態點讀數。Ovation歷史數據庫可以將一些重要數據點配置為每0.1秒掃描一次，以提供更多樣本，從而提高高速過程的準確性。

（7）在CT、PT1、PT2和PT3區各設置1臺工程師/數據庫服務器。

（8）在CT區設置一套3×10的數字墻大屏，用于畫面和數據展示。

（9）塔式機組IO硬接線點數6735點。

（10）塔式機組與第三方通訊數據量12722點。

（11）槽式機組IO硬接線點數10707×3點。

（12）槽式機組與第三方通訊數據量14874×3點。

4　項目亮點

此項目應用最新技術，參與廠家眾多，控制要求高，在項目調試過程中遇到不少難點，艾默生通過專業的技術以及精益求精的工作精神，憑借行業頂尖水平的工程團隊，豐富的調試經驗（平均行業經驗15年以上），以及全球團隊技術支持，保障了項目的順利實施。

（1）塔式光熱機組的吸熱塔每天都需要一次注鹽/疏鹽操作，前期需要大量人為操作，工作強度大。Ovation提供油鹽換熱優化控制策略，實現SGS換熱系統充放鹽和全程自動控制，為運行人員提供了便捷的操作方案，節省了大量的啟/停所用時間，提高了系統的穩定性，同時提高了機組經濟效益。

（2）迪拜位于沙漠炎熱地區，淡水資源匱乏，所以項目采用ACC空冷島進行汽水冷卻。Ovation系統通過對背壓自動調節的系統優化，實現ACC系統全自動調節，提高運行效率降低運行成本。

（3）一臺塔式與三臺槽式機組，每臺都有獨立的APS控制組態，此項APS與以往火電項目不同，采用更智能及人性化控制模式，投用前用戶可以根據當前機組運行狀態來選擇投用模式，每臺機組都有十多個控制可以選擇投用。

（4）初期機組并網升/降負荷都是由運行人員手動操作，Ovation系統憑借強大的控制管理能力，保障機組協調負荷控制，實現機組并網/升降負荷全自動升降控制，降低運行人員工作負荷，提高機組運行的安全穩定。

（5）迪拜光熱機組第一次設計光伏PV電源帶廠用電，Ovation提供成熟的廠用電協調控制方案，顯著降低發電成本，提高機組廠用電經濟性。

（6）迪拜光熱項目設備供應商廣泛國際化，多種通訊協議并存，通訊接口類型多、通訊數據量大，總的第三方通訊點數將近6萬點。在保證通訊速率及穩定前提下通過使用Ovation系統ELC通訊模塊來解決通訊問題。Ovation憑借強大的通訊管理能力，匯聚全廠系統設備數據，實現全廠設備集中控制管理。

圖3 網絡架構圖

5　收益成果

艾默生提供的Ovation?一體化DCS控制系統，以其強大的性能，龐大的數據管理能力，以及在電力40年的行業經驗儲備，確保項目的安全穩定運行，按時完成驗收。

（1）安全穩定的控制系統，先進的過程自動化、通信和信息管理，實現高實時性、高分辨率的數據集中監控。

（2）實現光熱機組相互協調高效發電，提高運維效率，降低運營成本。

（3）通過APS系統的投入，提高自動化率和可操作性，規范工藝啟停順序，減少人為操作，降低運維人員勞動強度，提高機組安全性。

（4）實現成熟的PV廠用電協調控制方案，顯著降低發電成本，提高機組廠用電經濟性。

（5）Ovation全生命周期的服務和技術支持，確保生產的安全、穩定、高效運行。

摘自《自動化博覽》2024年9月刊