1、 项目背景介绍

国能集团永州电厂位于湖南省永州市东安县芦洪市镇，是国家能源集团在湘实施“一南一北、统筹发展”布局的先行项目，全省能源安全保障战略的重点项目，同时也是全省重点实施的十大基础设施项目之一；

国能集团永州电厂因储备人员培训力度不足、人员技能评定手段单一等问题，亟需一套全范围仿真系统来解决此一系列需求；

2020年4月于和利时签订合同，采购一套针对于永州发电厂的定制开发仿真系统，并采用先进的激励式虚拟DPU电厂仿真技术，项目规模庞大对现场的数据运行及通讯功能提出挑战，项目就地阀门数据库6400个阀门，仿真范围内108个控制站，通信硬点数据量6.1万，中间数据通信量3万，OPC总数据吞吐量9.1万，模型数据库：95万；最终通过和利时工程实施将电脑CPU运算从90%降低到40%，通信响应由7s提高至300ms，完美实现了逻辑验证、运行/热控人员双系统培训、故障演练等功能，收获用户一致好评。

2、 项目目标与原则

本项目以永州发电厂一期工程2×1050MW超超临界燃煤机组#1机组为对象，开发一套全范围、高逼真度的仿真系统，包括锅炉、汽轮机、发电机、电气系统、脱硫脱硝系统、热控系统、凝结水凝处理系统、化水系统、燃料系统及全厂公用系统等，尤其需要指出的是：本项目需要实现国华永州发电厂机组级自启停系统的全过程仿真。本仿真培训系统具备完善的培训管理功能，提供向受训人员展现正常、异常和紧急状态的现场环境，经培训后能够熟练地掌握机组启停过程和维持正常运行的全部操作，学会处理异常、紧急事故的技能，训练应急能力，确保机组安全运行。

3、 项目实施与应用情况

（1）永州电厂仿真项目范围包含：

汽机锅炉、电气、脱硫、脱硝、输煤、除尘、除灰、化水（精处理）、NCS；

（2）永州电厂仿真项目功能包含：

逻辑验证、正常操作、典型事故、自动评分、分组培训、盘台硬手操、多媒体火焰；

（3）项目全流程及各节点时间如下：

2020年7月：项目启动；

2020年8月：相似机安装；

2021年5月：项目硬件出厂；

2021年7月：硬件开箱；逻辑验证。

2021年12月：软件出厂；

2022年4月：项目验收；

（4）项目特点：

工艺特点：目前为止国内最南端“烟塔合一”项目，百万机组单汽泵系统，十抽汽回热汽轮机机组；脱硫废水工艺采用的是废水三效零排放工艺，此工艺流程厂，控制阀门多；针对此工艺在实施过程中专门开发新的算法模块，来实现此工艺仿真功能。

项目规模：就地阀门数据库6400个阀门，仿真范围内共有108个控制站，通信硬点数据量6.1万，中间的数据通信量3万，OPC总数据吞吐量9.1万，模型数据库：95万；

·  运算数据量庞大而造成高配置计算器无法运转，通过打破常规配置，配置不同模型任务，做到区别分类，精简合并，最终将电脑CPU运算从90%降低到40%。

·  虚拟控制器和OPC通讯软件（原本合并),拆分安装，将模型站和OPCS通讯软件安装到同一台电脑，虚拟控制器和工程师站安装到一起，分别访问本机通信接口，降低交换机交叉通信量，通信响应由7s提高至300ms。

4 、 效益分析

（1）强大的逻辑验证功能，保证现场实际生产

在项目现场投运前期，仿真系统作为最有利的逻辑验证和校验工具，对国华永州现场APS（Automatic Plant Start-up and Shut down System:火力发电厂自动启/停机控制系统）逻辑进行了验证，共计发现371条逻辑问题，并具备修改后逻辑验证功能，从而确保实际生产中APS系统能够直接调用如SCS、MCS、BMS、DEH、CCS等的各种热工控制系统，全工况、全过程、全自动地参与机组启停控制，完成复变系统的调控。

（2）运行/热控人员双系统培训，维护成本低

本项目采用和利时激励式虚拟DPU电厂仿真技术采用数学模型+虚拟DPU+真实DCS软件构成，使用与国华永州现场真实控制系统完全一致的 DCS历史站软件、DCS工程师站软件、DCS操作员站软件，使用模拟控制单元 DPU 的仿真软件来实现现场分散控制系统的控制器运算功能，直接导入DCS工程师站实际的控制组态工程，下装运算逻辑，实现对现场控制系统的完全仿真。在具有传统仿真系统运行人员的基础培训功能外，还能够实现对电厂热控人员的DCS软件的组态、维护等培训；实现后期对现场工艺的逻辑改造进行测试验收，并将控制策略组态测试结果直接导入现场DCS使用等高级功能。

不但可以满足用户运行人员的使用要求，还可以满足热工人员的培训要求，同时在DCS组态文件调试时期，可先于现场对DCS控制测量进行仿真校验和验证，提前规避控制风险，优化控制方案。同时在造价成本上和传统仿真系统相差甚微，且在后期项目维护上，因现场普通热控人员本身具备对仿真系统中DCS部分的系统维护和组态升级，因此也具有极大的成本优势。

永州仿真项目采用和利时公司基于HOLLiAS MACS系统产品自主开发的、国际领先的虚拟DPU软件，在仿真系统中使用真正的工业DCS软件和虚拟主控软件（VDPU）有机结合。以保证操作员功能及界面、工程师功能及界面、数据服务功能、报警和日志功能、运行画面、控制方案等与真实机组完全一致，亦可用于DCS控制逻辑优化，真实控制工程随时进行组态更新，操作与真实DCS完全一致。

VDPU软件运行在计算机纯软件环境中，不需要使用任何主控硬件，和利时激励式虚拟DPU仿真系统采用了和现场DCS同样的系统结构和全局数据库，虚拟DCS中的点和实际DCS中的点是严格的一对一映射关系。可以将实际DCS中的数据，包括实时运行数据和历史数据，导入到虚拟DCS中回放和分析，实现控制策略研究、模型校验、故障分析等功能。