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| 大型火力發電廠自動化技術的未來 |
| 來源：小小電力人 時間：2021/5/13 |
能源行業今年變得更加熱鬧，雙碳目標的提出，幾乎是變相的給煤電下了死緩通知書。想要實現雙碳目標，在不影響經濟平穩過渡的前提下，如果沒有新的技術革命，煤電遲早要退出歷史舞臺。有數據顯示，2020年，火電同比增長4.7%，裝機容量達124517萬千瓦，占比56.58%。其中，煤電107992萬千瓦，占比的49.07%，燃氣9802萬千瓦，占比4.45%。這一年，煤電開始主動離開我們的視野，占比首次降到50%以下。
可以肯定的是，未來整體的趨勢仍將是煤電逐步退出的過程。昨晚跟一位同行聊天，他們集團下屬的院所已經整合到了新能源板塊名下，以后可能就不會再涉及到煤電領域。畢竟，不論從哪個層面上講，煤電都不屬于新能源的范疇。
如果是這樣的話，新的問題就來了，從電廠過程控制的角度講，煤電不僅裝機容量大，更意味著過程控制更加復雜。而過程控制的復雜程度，也是這個行業科技含量高的重要體現。簡單來說，如果沒有了煤電，以后我們可能就不會再研究協調控制、復雜的PID控制以及更加復雜的DEH控制理論。而從整體角度出發，作為過程控制的執行機構和載體，DCS系統應該也不需要如今這般龐大和復雜。
如果是這樣，新能源對整個自動化行業都是一次降維打擊！
我相信，很多人也會有這方面的憂慮。尤其是在大火電工作很多年的前輩，憑借著年輕時期的好學和沖勁，好不容易學到手的一些高技術含量的東西，可能在未來的某一天就會無用武之地了。
我曾經也經歷過大小機組幾十臺，無論是新能源，還是百萬機組，都有所涉獵。熟悉我的朋友都知道，我對DCS系統還是略知一二的，所以對這個問題還是有一些見解。
我是2017年第一次接觸新能源機組，燃機聯合循環、垃圾、農林廢棄物發電都做過。去年國內雖然又有不少六十萬以上規模的機組上線，但是從數量角度看，新能源機組規模則更龐大一些。我有個感觸，新能源機組，比如垃圾和農林廢棄物發電，一般單機容量在30MW以上就是大機組了。他們的控制系統相對比較簡單，整套系統做下來可能還不如一套大機組的輔機系統復雜。拿模擬量控制來說，新能源機組主要是給水自動、減溫水自動、熱井水位自動、除氧器水位、壓力自動以及DEH調節等。當然這些也是大機組的主要組成部分，但是大機組由于設備更多更復雜，單就模擬量控制系統可能多達幾十套，而且最后還要實現協調控制。
更重要的是，新能源機組的模擬量自動控制有時候有些雞肋的感覺，拿垃圾發電的給水自動來說。由于垃圾的熱值很不穩定，而且垃圾上料很不均勻（相對于煤），所以造成了整個系統的燃燒很不穩定。即便再熟練的老師傅，在燃燒調整過程中，汽包壓力或者主蒸汽壓力波動都會很大。而汽包水位是要有溫壓補償的，因此造成水位波動也很大。我在之前的課程中曾經說過，PID調節在受到大的干擾的情況下，要加強手動干預。由于燃料熱值不穩造成燃燒不穩，給水位自動增加了一個持續的大的干擾，所以水位自動其實有時候還不如人工手動調節來的方便。
在一般的大火電中，汽包壓力或者主蒸汽壓力波動超過一定的數值都是要納入考核范疇的，但是在新能源機組很難實現這一點，主要是目標實在難以兌現。當然這并不影響新能源機組的安全穩定運行，畢竟裝機規模小，運行人員稍微有些經驗，就不至于造成機組出現非停。
不過這并不意味著自動調節在新能源機組中失去了意義，徹底變為了雞肋。為了克服燃燒不穩造成的水位波動大問題，我嘗試了很多種方法，主要還是在自動控制參數上做手腳。不過由于需要運行人員配合試驗，很多運行人員對新方法的適應和理解需要時間，而更多的時候運行人員更情愿選擇手動調整，所以很多方法就無法推行下去。
從自動調節的角度講，新能源機組確實因為裝機規模小，很大程度上對自動調節的依賴并不高。不像大火電，動輒三五十個自動調節，如果全部手動狀態，那么一個班下來，運行人員勞動強度還是很大的。自動調節最重要的目的就是減少運行人員的調節強度，讓調節變得更靈敏、精確。新能源機組在沒有自動調節的情況下如果可以做到工作量不大，似乎可以另當別論。
從DCS的角度講，整體的配置規模少了，控制方案也沒有那么復雜，所以問題也簡單了起來。而作為DCS系統一個特殊組成部分，DEH系統也變得不是那么復雜，一般的新能源機組調節閥門一般也就兩個，所以閥門的控制就更加簡單。把這些問題綜合來看，似乎說新能源機組的發展對電廠自動化是一次降維打擊好像也有道理。
不過，凡事都有兩面性。我們從精益求精的角度出發，如果能開發出一種更好的自動調節方式，不是單純的PID調節，他可以對燃燒的不穩定及時反應，可進一步減少運行人員的操作，可進一步減少電廠的用工成本，這其實是我們未來研究的一個方向。自動PID調節出現后，我們幾十年的時間里都陷入了某種思維，只要談模擬量控制就是PID調節，雖然他不完美，但是一直與我們相伴。
新能源逐步取代大火電，是具有劃時代意義的能源革命，而作為配套系統的自動化領域，也一定會在這次革命中迸發出新的火花。拿DCS系統來講，是否會出現更可靠的DCS硬件，一直呼聲很高的無線傳輸技術是否可能取代信號電纜，是否會有一種更先進的控制方式取代現有的DCS系統，這些都是未來新能源自動化領域值得去討論或者嘗試的地方。
或許很多年以后，作為自動化領域從業者，在使用著最先進的控制系統的時候，回想起當年我們還使用過一種叫做DCS的控制系統，還用過一種叫做PID的調節方式，還經歷過一次從未有過的能源革命，想想都讓人心潮澎湃！
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