貝加萊過程控制系統在單縣生物發電工程的應用

　　工程背景：
　　中國能源結構以煤為主，煤炭所占的比重近70%，煤炭、石油和天然氣等為不可再生能源。莊稼秸稈是每年形成的光合產物，含有與煤、天然氣、石油一樣的可以燃燒的碳，是以生物能形式儲存的太陽能，是一種可再生能源。只要陽光照耀大地，無時無刻不在生產?？上б郧斑@些能源被白白地燒掉了，還嚴重污染了環境。去年6月15日這天，衛星監測的全國秸稈焚燒點多達3000多個。秸稈焚燒影響高速公路、航空、污染空氣、引發火災。
　　何不將秸稈集中起來燃燒，以此獲得能源并有效控制污染呢？于是中國國家電網公司2004年投資成立了國能生物發電有限公司，重點開發以秸稈、林業廢棄物等為原料的生物質能發電項目。該公司投資興建的國能單縣生物發電廠是我國第一個生物發電示范項目，該電廠的成功投運將會大大帶動全國生物發電事業的發展。國能公司計劃在“十一五”期間，將生物發電規模擴大到300萬千瓦，意味著全國將有100多家生物發電廠面世。這對減少秸稈焚燒對環境造成的危害、減少溫室氣體和有害氣體排放、帶動新農村建設，無疑將起到重要的促進作用。
　　
　　項目簡介：
　　國能單縣生物質電廠所消耗的秸稈以棉花秸為主，伴以樹皮、玉米秸、小麥秸等。投運后年消耗農林廢棄物15～20萬噸；每年可發出1.6億度寶貴的綠色電，在綠色發電的同時，每年還可以減排二氧化碳10萬噸，每年可為農民創收4000多萬元，創造1000多個就業機會。具有良好的經濟、社會和生態效益。
　　國能單縣生物質電廠于2004年11月奠基，2005年10月份主體工程開工建設，2006年11月18日實現機組滿負荷運轉。2006年12月1日正式投產運行。
　　
　　主機部分包括1臺30MW單級抽凝式汽輪發電機組和一臺130t/h生物質專用爐排高溫高壓鍋爐，輔助部分包括化水處理、燃料（秸稈）輸送、燃油輸送、電氣以及暖通等。貝加萊提供APROL過程控制系統，為此設計了一個主控和輔控一體化方案，以利于負荷調節和子系統間數據交換。整個系統共7個操作站,1個工程師站,5對DPU, I/O 規模 > 3000。
　　
　　控制系統配置：
　　* 7臺控制計算機
　　2臺RUNTIME服務器（同時兼操作員站，用于查看鍋爐和汽機）放置在中央控制室，1臺ENGINING服務器放置在隔壁的電子間，這三臺服務器為HP370高性能服務器，配置雙SCSI硬盤，支持RADI1數據冗余和帶電熱插拔，高效存儲所有的實時和歷史數據。中央控制室另放置了4臺操作站（燃油泵房，燃料輸送，電氣和暖通），這4臺操作員站采用HP7600計算機，遠方的化學水車間放置了1臺操作員站，也是采用HP7600計算機，7臺控制計算機獨立完成監控電廠各個部分的任務。
　　
　　* 5對冗余現場控制器（也稱DPU：Digital Processing Unit）
　　其中鍋爐配一對冗余DPU，下面掛接4個I/O站，FSSS部分配一對冗余DPU，掛接4個I/O站，汽機部分配一隊冗余DPU，掛接7個I/O站，電氣+燃油+暖通配一對冗余DPU，掛接8個I/O站，化水配一對冗余DPU，掛接4個I/O站。所有的DPU為CP382，配置3塊3IF781.9擴展成4個以太網口，采集所有的過程信息。智能I/O站CPU為CP360，配置1塊3IF781.9擴展成2個以太網口，以1ms高速掃描速度處理SOE變量。
　　DPU的配置為BP155+PS465+CP382(3*IF781)+BM150
　　I/O站的配置為BP152+PS465+CP360(IF781)+n*DI/AI/DO/AO模塊.
　　
　　* 總線系統
　　操作總線（操作員站和RUNTIME服務器以及工程服務器之間）用雙100M以太網；過程總線（DPU和RUNTIME服務器以及工程服務器之間）也用雙100M以太網；I/O總線（DPU和I/O站之間）也是采用雙100M以太網；DPU冗余對之間的同步總線和I/O總線共用,控制總線，過程總線，I/O總線都設計成冗余系列總線。
　　
　　* 第三方子系統
　　GE 新華的DEH通過硬接線接入到APROL系統，加藥系統采用S7-300CPU，通過驅動接入到RUNTIME服務器。
　　
　　系統I/O分布（見下表）
　　

　　
　　貝加萊過程控制系統APROL解決方案充分滿足項目的需求，具有以下特點：
　　
　　*操作記錄（何人，何地，何時，何事）
　　*審計追蹤，準確地保存4W信息，供事后分析使用
　　*APROL 完全符合 “FDA 21CFR Part 11 和 GAMP4” 標準
　　*冗余功能（服務器冗余,DPU冗余,過程總線冗余，I/O總線冗余）
　　*SOE任務具有“0.8ms”高速掃描周期
　　*提供GPS對時，保持時間同步，該GPS提供RS485和RS232通訊
　　*與DEH互聯的兩種連接方式：硬接線和MODBUS RTU
　　
　　APROL解決方案給客戶帶來的價值體驗：
　　*基于穩定的Linux操作系統
　　*APROL提供數據服務器冗余, DPU冗余,過程總線冗余
　　*超強的通信功能：從現場層到操作層有多種標準網絡可選擇:CAN、PROFIBUS、POWERLINK, ETHERNET，
　　*多種集操作與控制為一體的終端可選：Power Panel, APC620，Automation Panel，Mobile Panel
　　*支持C 、 Python高級語言，有助于實現復雜算法
　　*I/O模塊可帶電熱插拔、模塊狀態檢測，以利于系統維護
　　*在項目的執行過程中，貝加萊專家提供專業的現場支持，項目投入運行后，項目工程師實時跟蹤。
　　
　　項目意義：
　　單縣生物電廠的運作得到良好的社會反響，作為中國第一個生物發電項目的成功實施，中央電視臺新聞聯播對該項目作了系列報導。
　　隨著生物發電在中國的普及，貝加萊會積極投身于節能環保的事業中，為保護中國的環境做出一份貢獻。