高级控制系统优化软件PROFI在电厂DCS中的应用

电力18讯：    作者：袁桂丽　王田宏　史国青　

摘要　本文介绍了某电厂在开发和使用高级控制系统优化软件PROFI的过程中，对电厂高级控制系统进行优化，解决了现代电力系统中电网调度和火力发电厂中机组反应迟缓的尖锐矛盾，减少燃料的损耗，提高经济效益，从而大大提高了机组在电网中的竞争力。该系统已成功地应用于某电厂，对今后类似软件的开发和使用有一定示范作用。
关键词　电厂，PROFI，优化，新机组协调控制，负荷裕度
       1 引言
       电力市场饱和的情况，导致许多机组都不能满负荷运行发电。电力市场的自由化使得竞价上网已经成为电力发展的必然趋势，唯有采取有效的竞价手段才能保证自己的电力输出被电力市场接受。
电力市场发展的另一个趋势是电网中大容量机组（300MW及以上）越来越多，电力市场的峰谷差日益加大，单纯依靠中小型机组实现调峰已经不能有效地满足要求，大型机组参与电网调峰已迫在眉睫。而目前国内的大型机组一般按照基本负荷设计，其调峰能力并不理想，因此为了有效解决这个矛盾，必须采用一些先进成熟的优化控制解决方案。
目前，国内类似的优化控制解决方案的确不少，但效果都不太理想。而德国西门子公司的先进控制方案PROFI成功地解决了以上问题，它对于提高机组控制性能，保证良好的经济效益和市场生存能力，提高电厂燃用廉价燃料的能力，减少生产成本等都具有重要的理论和实践意义。
       2 系统介绍
       PROFI系统是西门子公司各方面专家对很多运行中的火力发电厂存在的问题进行深入分析后，将先进的理论和实践经验相结合后所研究出的具有革命性变革的一种全新的控制思路，该方案先进、可靠，已成功的应用于各种类型的火力发电厂中。
系统与DCS控制系统可直接相连，可将模件直接插到DCS机柜中。在正常运行过程中，SICOPM处理器模件和已经安装在其中的PROFI模块不需要操作员任何干预，系统加电以后，它能够自动引导并开始运行其中的内部程序。
当与SICOPM处理器中的用户程序进行连接后，可以在过程控制系统中形成新的运行方式，通过这种方式，可以在控制系统中进行手动设定，如在机组启动期间设置目标值，从而对高级过程控制系统进行优化。
       2.1  PROFI系统的优越性
       随着改革的深入，电厂和电网分开，竞价上网已成必然，电厂能否发出稳定而质高价低的电，是其在竞争激烈的电力市场中生存下去的前提，PROFI就是为了适应这一需求而研制开发的。PROFI通过保持机组长期稳定的运行，提高机组的效率，使机组能够迅速有效的满足电网调度要求的指令，提高对调度员的吸引力。保持在市场竞争中的优势。
PROFI解决了现代电力系统中电网调度和火力发电厂中机组反应迟缓的尖锐矛盾，使得机组既能快速响应电网调度的指令，又能保证机组平滑稳定的运行，提高机组在电网中的竞争力。同时PROFI解决了机组起停速度过慢，机械寿命受损的缺陷，大大提高机组的起停速度，减少燃料的损耗，提高经济效益。通过PROFI还能够解决频繁发生的超温和振荡现象，提供准确而迅速的控制。
PROFI是基于模块化的设计，主要由四大功能块组成:新机组协调模块，凝结水节流模块，带预测的负荷裕度模块和自学习的温度控制模块。各个功能模块之间既相互独立，又可灵活搭配，可以根据电厂实际情况使用其中一个或几个模块。各个模块都具有较好的可操作性和可控性，可以大大减少运行人员干预和设备变化次数。
PROFI不仅有较高的经济性而且还有极高的安全性。所有上述模块都可以随时无扰的投入和切除，即使发生硬件故障时也只是无扰切换到机组原有的运行方式，不会产生任何危及机组安全的不良影响。另外，PROFI具有很好的适应性。无论是燃煤，燃气，燃油火力发电厂，不论采用何种DCS系统，无需对原系统做太大的改变，没有任何风险，PROFI就能方便的加入到原有系统中去。加上各个模块之间搭配的灵活性，使得电厂不用投入太多就能取得较高的回报。
       2.2  主要功能模块
PROFI各个模块是针对不同问题而开发设计的，电厂可以根据各自的实际情况选用不同模块。
       2.2.1新机组协调模块
新机组协调模块是一种全新的机组协调动作思路，通过充分利用机组的蓄能，达到机组迅速响应负荷需求变化，解决了现在电厂对电网负荷要求变化响应过慢的缺点，还能减少锅炉燃烧部分的过调，保持稳定燃烧，提高机组的燃尽率，同时还能降低设备的磨损，降低维护费用。
       2.2.2凝结水节流模块
该模块是对热力系统特性充分了解的体现，是一种独创的控制方式。