★艾默生自动化解决方案李佳雯，刘鹏

★上海电气电站工程公司唐慧其

1　项目背景

此项目位于阿联酋迪拜，由上海电气集团股份有限公司总包建设，占地44平方公里，总体装机容量为950MW，包含一个100MW的塔式光热发电机组，三个200MW的槽式光热发电机组，以及250MW的光伏机组。此项目拥有目前世界最大单体光热装机容量、世界最大单体光热光伏占地面积。项目建成后，每年能够为超过32万户家庭提供清洁电力，实现减排二氧化碳160万吨、二氧化硫11万吨、可吸入颗粒物2900万吨及氮氧化物5万吨。

图1 项目现场图

2　项目挑战

此项目作为当时全球最大单体光热项目，是一个高起点、高融合度、高难度的清洁能源项目，集成了多个创新目标：全球最大的熔盐储热系统，最高的光热吸热塔，最低光热电价的盈利模式，超大场地的环保施工等。同时也承载着中国电力企业转型升级、成功开拓海外市场的任务。因此对于项目的成功实施和运行也提出了更高的要求。

控制系统作为项目运行的大脑，对于电厂最终是否能安全稳定高效运行至关重要。如何满足项目需求，实现对所有设备的集中远程监控，如何提高运行效率，如何保证生产的安全，降低人为操作，实现全程自动化，必须面对并解决如下挑战：

（1）项目规模大，聚光系统、储热系统、汽轮机发电系统以及配套辅助系统等设备数量众多，协调控制要求高。

（2）主控系统与第三方系统通讯数据量大，三个机组主控系统与第三方通讯数据量接近6万点，需要强大的数据库支撑，才能管理海量数据。期间与第三方设备厂商协调沟通工作量巨大。

（3）项目应用新技术多，很多控制策略需要不断测试调整，协调控制复杂。

（4）项目现场环境恶劣，气温最高可达50摄氏度以上，地表温度最高可达80摄氏度以上，对于现场控制器和IO卡件要求适应高温环境。调试人员也同样面临高温环境。

图2 项目现场图

3　艾默生解决方案

为了保证项目顺利实施、按时投产，艾默生提供了在电力行业40年应用经验的Ovation™一体化DCS控制系统。Ovation是一个专为电力应用而设计的系统，它实现了完整的DCS架构、系统网络、控制器和电源的完全冗余，确保控制系统的安全稳定运行。

此项目艾默生为100MW塔式光热机组、3个200MW槽式光热机组提供先进的Ovation™一体化DCS控制系统，负责塔式和槽式系统的水/蒸气、辅助系统BOP、吸热系统SR、储换热SGS、ACC、电气等工艺过程的控制。本项目还为四台机组配置了厂用电PV系统，艾默生负责厂用电PV系统整体的协调控制。网络架构图如图3所示。

主要供货范围：

（1）在塔式光热机组CT区、3个槽式光热机组PT1—PT3区各设置1套Ovation高速冗余网络，并通过一套核心交换机连接。怎么实现系统之间的数据交换对于项目控制系统来说极为重要，Ovation有自己独有多网协议，能实现各个高速网络之间测点数据相互交换，并且可以应用至逻辑与画面。

（2）该项目为4个光热机组共配置了68对OCR1100冗余控制器，实现对所有设备的自动控制。OCR1100控制器拥有1.1GHZ的主频，1GB的内存，每个控制器可以控制32000个点，支持多任务管理，最多可以定义5个独立任务，执行循环时间范围为10ms到30s。

（3）在塔式光热机组的集热塔配置了4对OCC100冗余就地控制器，负责吸热系统的控制。OCC100控制器是一款支持宽温环境的控制器，工作温度范围为-20°C到+70°C，完全满足沙漠高温环境应用，确保系统稳定运行。

（4）为4个机组配置4对OCR1100冗余控制器作为ESD系统控制。

（5）在CT、PT1、PT2和PT3区各设置3台操作员站。

（6）在CT、PT1、PT2和PT3区各设置1台历史服务器。Ovation历史数据库具有强大的数据管理能力，可以处理最多40万点数据，除了采样模拟和数字点类型外，历史数据库还可以存储带时间戳的打包数字、节点记录和丢弃状态点读数。Ovation历史数据库可以将一些重要数据点配置为每0.1秒扫描一次，以提供更多样本，从而提高高速过程的准确性。

（7）在CT、PT1、PT2和PT3区各设置1台工程师/数据库服务器。

（8）在CT区设置一套3×10的数字墙大屏，用于画面和数据展示。

（9）塔式机组IO硬接线点数6735点。

（10）塔式机组与第三方通讯数据量12722点。

（11）槽式机组IO硬接线点数10707×3点。

（12）槽式机组与第三方通讯数据量14874×3点。

4　项目亮点

此项目应用最新技术，参与厂家众多，控制要求高，在项目调试过程中遇到不少难点，艾默生通过专业的技术以及精益求精的工作精神，凭借行业顶尖水平的工程团队，丰富的调试经验（平均行业经验15年以上），以及全球团队技术支持，保障了项目的顺利实施。

（1）塔式光热机组的吸热塔每天都需要一次注盐/疏盐操作，前期需要大量人为操作，工作强度大。Ovation提供油盐换热优化控制策略，实现SGS换热系统充放盐和全程自动控制，为运行人员提供了便捷的操作方案，节省了大量的启/停所用时间，提高了系统的稳定性，同时提高了机组经济效益。

（2）迪拜位于沙漠炎热地区，淡水资源匮乏，所以项目采用ACC空冷岛进行汽水冷却。Ovation系统通过对背压自动调节的系统优化，实现ACC系统全自动调节，提高运行效率降低运行成本。

（3）一台塔式与三台槽式机组，每台都有独立的APS控制组态，此项APS与以往火电项目不同，采用更智能及人性化控制模式，投用前用户可以根据当前机组运行状态来选择投用模式，每台机组都有十多个控制可以选择投用。

（4）初期机组并网升/降负荷都是由运行人员手动操作，Ovation系统凭借强大的控制管理能力，保障机组协调负荷控制，实现机组并网/升降负荷全自动升降控制，降低运行人员工作负荷，提高机组运行的安全稳定。

（5）迪拜光热机组第一次设计光伏PV电源带厂用电，Ovation提供成熟的厂用电协调控制方案，显著降低发电成本，提高机组厂用电经济性。

（6）迪拜光热项目设备供应商广泛国际化，多种通讯协议并存，通讯接口类型多、通讯数据量大，总的第三方通讯点数将近6万点。在保证通讯速率及稳定前提下通过使用Ovation系统ELC通讯模块来解决通讯问题。Ovation凭借强大的通讯管理能力，汇聚全厂系统设备数据，实现全厂设备集中控制管理。

图3 网络架构图

5　收益成果

艾默生提供的Ovation™一体化DCS控制系统，以其强大的性能，庞大的数据管理能力，以及在电力40年的行业经验储备，确保项目的安全稳定运行，按时完成验收。

（1）安全稳定的控制系统，先进的过程自动化、通信和信息管理，实现高实时性、高分辨率的数据集中监控。

（2）实现光热机组相互协调高效发电，提高运维效率，降低运营成本。

（3）通过APS系统的投入，提高自动化率和可操作性，规范工艺启停顺序，减少人为操作，降低运维人员劳动强度，提高机组安全性。

（4）实现成熟的PV厂用电协调控制方案，显著降低发电成本，提高机组厂用电经济性。

（5）Ovation全生命周期的服务和技术支持，确保生产的安全、稳定、高效运行。

摘自《自动化博览》2024年9月刊