自動控制技術(shù)在能源生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、<p>　　合 肥 學(xué) 院</p><p>　　《過程設(shè)備與自動控制》N+2過程考核</p><p><b>　　小論文</b></p><p>　　自動控制技術(shù)在能源生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p><b>　　唐學(xué)飛</b></p><p>　　1603081

2、051</p><p><b>　　16能源化學(xué)工程</b></p><p>　　摘要：隨著計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的自動控制技術(shù)被運(yùn)用到能源生產(chǎn)領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。能源生產(chǎn)中引用自動化控制系統(tǒng)大大提升了生產(chǎn)的安全性和便利性，有效降低了人工操作可能出現(xiàn)的危險和安全風(fēng)險，有效降低了能源化工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生率，并有利于帶動能源生產(chǎn)發(fā)展水平的提高，能夠利

3、用和制造更多的清潔能源。下面通過了解能源生產(chǎn)中自動化控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)一步了解能源化工生產(chǎn)中自動化新技術(shù)的具體應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動控制技術(shù)；能源生產(chǎn)；應(yīng)用</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　自動化控制技術(shù)在我國許多行業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到了應(yīng)用，并且取得了較好的成效，自動化控制作為一項先進(jìn)的具有絕對優(yōu)

4、勢的技術(shù)，在能源生產(chǎn)中也得到了廣泛應(yīng)用，這是因為自動化控制技術(shù)是通過事先設(shè)定的編程指令而運(yùn)行的，它的自動化控制主要體現(xiàn)在對工作條件的設(shè)定，當(dāng)實(shí)際情況滿足設(shè)定的條件時，自動化控制技術(shù)就會發(fā)出相應(yīng)的指令，代替人工完成指定功能的工作任務(wù)，可以說，自動化控制技術(shù)不再需要人為干擾親自去參與達(dá)到某個條件的滿足或完成整個工作過程[1]。而能源 化工生產(chǎn)作為一個高危的行業(yè)，自動化控制技術(shù)自然會受到很大的青睞，它不僅能夠提升生產(chǎn)安全性,同時還能大大提高工

5、作效率，確保實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。</p><p><b>　　1自動控制技術(shù)</b></p><p>　　在能源化工生產(chǎn)的管理過程，以能源化工生產(chǎn)過程為控制對象，使用自動化控制方法和特殊的控制算法，設(shè)計獨(dú)特的控制方案，從而做到控制理論和控制技術(shù)時間互相協(xié)調(diào)，使得從原料的加工到成品的產(chǎn)出都處于自動化控制系統(tǒng)當(dāng)中。與此同時，需要對能源生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力以及液位等過程參

6、數(shù)進(jìn)行自動化的控制，這就是自動化控制技術(shù)的內(nèi)涵。自動化控制系統(tǒng)包括了自動檢測、自動保護(hù)、自動操縱和自動控制等方面的內(nèi)容，其中自動控制是自動化控制系統(tǒng)中的核心部分。能源化工生產(chǎn)大多數(shù)是連續(xù)性生產(chǎn)，各設(shè)備相互關(guān)聯(lián)著，當(dāng)其中某一設(shè)備的工藝條件發(fā)生變化時，都可能引起其他設(shè)備中某些參數(shù)波動，偏離了正常的工藝條件，為此，就需要用一些自動控制裝置，對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動控制，使它們在受到外界干擾（擾動）的影響而偏離正常狀態(tài)時，能自動地控制而回

7、到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)[2]，為此目的而設(shè)置的系統(tǒng)就是自動控制系統(tǒng)。</p><p>　　2新能源生產(chǎn)中自動控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　2.1 風(fēng)力發(fā)電方面</p><p>　　并網(wǎng)風(fēng)電是我國風(fēng)力發(fā)電的主要形式，但風(fēng)電并網(wǎng)比重的上升會導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻壓力增大、供電質(zhì)量下降等問題。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3] [4]，盡量多地消納風(fēng)電，應(yīng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場內(nèi)部風(fēng)電

8、機(jī)組之間、風(fēng)電場與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制。目前，我國已經(jīng)開發(fā)了擁有風(fēng)電短期及超短期功率預(yù)測、風(fēng)電運(yùn)行監(jiān)視、風(fēng)電功率自動控制、風(fēng)電接納能力評估、風(fēng)電輔助服務(wù)統(tǒng)計及風(fēng)電運(yùn)行數(shù)據(jù)分析等功能的風(fēng)電調(diào)度自動化系統(tǒng)。但在提高并網(wǎng)可控性，網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制等方面還處于探索階段，還需進(jìn)一步的深入研究。</p><p>　　2.2 太陽能光伏發(fā)電方面</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏特效應(yīng)直接將太陽

9、光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置系統(tǒng)，根據(jù)光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的關(guān)系，可分為孤網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)，一般包括光伏電池組件、電力電子變換裝置 （如逆變器）、控制器和蓄電池組等。目前，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為我國光伏發(fā)電發(fā)展的主流。并網(wǎng)逆變器是影響光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵部件，除其自身的基本功能外，還具有最大功率跟蹤控制，防孤島運(yùn)行以及低電壓穿越等功能[5]。因此，為保證電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并網(wǎng)逆變器高頻化、高效率、高功率密度、高可靠性和高度智能

10、化將是未來發(fā)展方向[6]。</p><p>　　2.3 新能源汽車發(fā)展方面</p><p>　　我國汽車產(chǎn)業(yè)確立了“純電驅(qū)動”的技術(shù)轉(zhuǎn)型方向，重點(diǎn)突破電池、電機(jī)和電控技術(shù)，推進(jìn)純電動汽車、插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化[7]，實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)跨越式發(fā)展。近期以混合動力汽車為重點(diǎn)，大力推廣普及節(jié)能汽車，逐步提高我國汽車燃油經(jīng)濟(jì)性水平。“十二五”期間大力發(fā)展節(jié)能汽車，中度、重度混合動力乘用車保有量計劃超

11、過100萬輛，但是占總體汽車保有量的比重還是小的。2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，市場保有量希望超過500萬輛。</p><p>　　3自動化控制新技術(shù)在能源化工生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p>　　3.1備用循環(huán)冷卻水控制系統(tǒng)</p><p>　　備用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)即ECS-100控制系統(tǒng)是浙江中控技術(shù)有限公司于2000 年推出的新型DCS 控制

12、系統(tǒng)，采用WEB化體系結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型，實(shí)現(xiàn)了多種總線兼容和異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成的“網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)”，真正實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化，突破了傳統(tǒng)DCS、PLC等控 制系統(tǒng)的概念和功能，更容易實(shí)現(xiàn)過程控制、設(shè)備管理的統(tǒng)一化。其系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示：</p><p>　　ECS-100 控制系統(tǒng)主要有以下幾個特點(diǎn): </p><p>　　基于32 位處理器的主控卡，快速I/O

13、采樣技術(shù)；</p><p>　　完善的可靠性技術(shù)、抗干擾技術(shù)使系統(tǒng)使用于各類工況運(yùn)行，保障系統(tǒng)安全；</p><p>　　強(qiáng)大的在線下載功能，方便用戶使用；</p><p>　　強(qiáng)大的數(shù)據(jù)校驗、信息加密、出口封閉功能以及軟件登錄認(rèn)證與分級體系，全面保護(hù)系統(tǒng)安全；</p><p>　　基于等C/S模式的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提高系統(tǒng)性能；</

14、p><p>　　IO總線全面采用符合EPA標(biāo)準(zhǔn)的高速冗余以太網(wǎng)[8]。</p><p>　　3.2 現(xiàn)場總線控制技術(shù)</p><p>　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡稱FCS作為一種在工業(yè)控制以及企業(yè)的數(shù)據(jù)通信與傳輸?shù)闹匾獑卧诂F(xiàn)代控制系統(tǒng)中起了不可缺少的作用。FCS在火力發(fā)電廠中剛剛興起，其應(yīng)用將逐漸取代傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)(DCS)，相比于DCS，F(xiàn)CS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有開放性、

15、成本低以及結(jié)構(gòu)優(yōu)良等優(yōu)勢，F(xiàn)CS的應(yīng)用將大大地提高了火電廠熱工控制性能與效率。常見的FCS結(jié)構(gòu)體系主要由生產(chǎn)管理層(MNET)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層(SNET)、控制網(wǎng)絡(luò)層(CNET)等組成。操作員站以及工程師站主要對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視、系統(tǒng)維護(hù)、操作以及管理。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)高級控制策略以及裝置優(yōu)化控制等，結(jié)合控制網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信與傳輸[9]。</p><p><b>　　結(jié)語</b>&l

16、t;/p><p>　　對于與新能源相關(guān)的自動化技術(shù)領(lǐng)域，既是重要的發(fā)展機(jī)遇也是嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，因為新能源方面快速發(fā)展的新常態(tài)，對于自動化技術(shù)領(lǐng)域既會帶來更多、更大的應(yīng)用需求，也會提出更高、更新的技術(shù)要求，這就需要跨學(xué)科領(lǐng)域大量研發(fā)人員的廣泛合作和協(xié)同攻關(guān)，共同面對挑戰(zhàn)、迎接輝煌。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

17、1] 左洋.自動化控制技術(shù)在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用探究[J].科技信息·上旬刊，2017（10）.</p><p>　　[2]厲玉明主編.化工儀表及自動化,第五版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.6.</p><p>　　[3] 馮利民, 范國英, 鄭太一, 李群英，李育發(fā)，王紹然. 吉林電網(wǎng)風(fēng)電調(diào)度 自動化系統(tǒng)設(shè)計[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2011. 35(11): 39

18、 - 43. </p><p>　　[4] 國家電網(wǎng)公司. 國家電網(wǎng)西北電網(wǎng)風(fēng)電調(diào)度自動化系統(tǒng)通過驗收[EB/ OL]. http://www.sasac.gov.cn/n1180/n1226/n2410/n314244/13827087.html.</p><p>　　[5] 葉漫紅. 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電的特性及自動化技術(shù)應(yīng)用[M]. 有色冶金設(shè) 計與研究, 2011. 32(4-5):

19、 145 - 147.</p><p>　　[6] 張芹. 淺談自動化在太陽能光伏領(lǐng)域中的應(yīng)用[J]. 青?？萍? 2011(2): 58 - 60.</p><p>　　[7] 劉德有，郭蘇，許昌.新能源行業(yè)及其自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].自動化博覽，2015（5）.</p><p>　　[8] 臧小軍, 賈曉瓊. DCS在秦山核電控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].自