自動(dòng)控制技術(shù)在能源生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、<p>　　合 肥 學(xué) 院</p><p>　　《過(guò)程設(shè)備與自動(dòng)控制》N+2過(guò)程考核</p><p><b>　　小論文</b></p><p>　　自動(dòng)控制技術(shù)在能源生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p><b>　　唐學(xué)飛</b></p><p>　　1603081

2、051</p><p><b>　　16能源化學(xué)工程</b></p><p>　　摘要：隨著計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的自動(dòng)控制技術(shù)被運(yùn)用到能源生產(chǎn)領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。能源生產(chǎn)中引用自動(dòng)化控制系統(tǒng)大大提升了生產(chǎn)的安全性和便利性，有效降低了人工操作可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)，有效降低了能源化工生產(chǎn)安全事故的發(fā)生率，并有利于帶動(dòng)能源生產(chǎn)發(fā)展水平的提高，能夠利

3、用和制造更多的清潔能源。下面通過(guò)了解能源生產(chǎn)中自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)一步了解能源化工生產(chǎn)中自動(dòng)化新技術(shù)的具體應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù)；能源生產(chǎn)；應(yīng)用</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　自動(dòng)化控制技術(shù)在我國(guó)許多行業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到了應(yīng)用，并且取得了較好的成效，自動(dòng)化控制作為一項(xiàng)先進(jìn)的具有絕對(duì)優(yōu)

4、勢(shì)的技術(shù)，在能源生產(chǎn)中也得到了廣泛應(yīng)用，這是因?yàn)樽詣?dòng)化控制技術(shù)是通過(guò)事先設(shè)定的編程指令而運(yùn)行的，它的自動(dòng)化控制主要體現(xiàn)在對(duì)工作條件的設(shè)定，當(dāng)實(shí)際情況滿(mǎn)足設(shè)定的條件時(shí)，自動(dòng)化控制技術(shù)就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的指令，代替人工完成指定功能的工作任務(wù)，可以說(shuō)，自動(dòng)化控制技術(shù)不再需要人為干擾親自去參與達(dá)到某個(gè)條件的滿(mǎn)足或完成整個(gè)工作過(guò)程[1]。而能源 化工生產(chǎn)作為一個(gè)高危的行業(yè)，自動(dòng)化控制技術(shù)自然會(huì)受到很大的青睞，它不僅能夠提升生產(chǎn)安全性,同時(shí)還能大大提高工

5、作效率，確保實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。</p><p><b>　　1自動(dòng)控制技術(shù)</b></p><p>　　在能源化工生產(chǎn)的管理過(guò)程，以能源化工生產(chǎn)過(guò)程為控制對(duì)象，使用自動(dòng)化控制方法和特殊的控制算法，設(shè)計(jì)獨(dú)特的控制方案，從而做到控制理論和控制技術(shù)時(shí)間互相協(xié)調(diào)，使得從原料的加工到成品的產(chǎn)出都處于自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中。與此同時(shí)，需要對(duì)能源生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、流量、壓力以及液位等過(guò)程參

6、數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化的控制，這就是自動(dòng)化控制技術(shù)的內(nèi)涵。自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括了自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容，其中自動(dòng)控制是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的核心部分。能源化工生產(chǎn)大多數(shù)是連續(xù)性生產(chǎn)，各設(shè)備相互關(guān)聯(lián)著，當(dāng)其中某一設(shè)備的工藝條件發(fā)生變化時(shí)，都可能引起其他設(shè)備中某些參數(shù)波動(dòng)，偏離了正常的工藝條件，為此，就需要用一些自動(dòng)控制裝置，對(duì)生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，使它們?cè)谑艿酵饨绺蓴_（擾動(dòng)）的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，能自動(dòng)地控制而回

7、到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)[2]，為此目的而設(shè)置的系統(tǒng)就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　2新能源生產(chǎn)中自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　2.1 風(fēng)力發(fā)電方面</p><p>　　并網(wǎng)風(fēng)電是我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的主要形式，但風(fēng)電并網(wǎng)比重的上升會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻壓力增大、供電質(zhì)量下降等問(wèn)題。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3] [4]，盡量多地消納風(fēng)電，應(yīng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部風(fēng)電

8、機(jī)組之間、風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制。目前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了擁有風(fēng)電短期及超短期功率預(yù)測(cè)、風(fēng)電運(yùn)行監(jiān)視、風(fēng)電功率自動(dòng)控制、風(fēng)電接納能力評(píng)估、風(fēng)電輔助服務(wù)統(tǒng)計(jì)及風(fēng)電運(yùn)行數(shù)據(jù)分析等功能的風(fēng)電調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。但在提高并網(wǎng)可控性，網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制等方面還處于探索階段，還需進(jìn)一步的深入研究。</p><p>　　2.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電方面</p><p>　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏特效應(yīng)直接將太陽(yáng)

9、光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置系統(tǒng)，根據(jù)光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)的關(guān)系，可分為孤網(wǎng)系統(tǒng)和并網(wǎng)系統(tǒng)，一般包括光伏電池組件、電力電子變換裝置 （如逆變器）、控制器和蓄電池組等。目前，并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為我國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展的主流。并網(wǎng)逆變器是影響光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵部件，除其自身的基本功能外，還具有最大功率跟蹤控制，防孤島運(yùn)行以及低電壓穿越等功能[5]。因此，為保證電站及電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并網(wǎng)逆變器高頻化、高效率、高功率密度、高可靠性和高度智能

10、化將是未來(lái)發(fā)展方向[6]。</p><p>　　2.3 新能源汽車(chē)發(fā)展方面</p><p>　　我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)確立了“純電驅(qū)動(dòng)”的技術(shù)轉(zhuǎn)型方向，重點(diǎn)突破電池、電機(jī)和電控技術(shù)，推進(jìn)純電動(dòng)汽車(chē)、插電式混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化[7]，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工業(yè)跨越式發(fā)展。近期以混合動(dòng)力汽車(chē)為重點(diǎn)，大力推廣普及節(jié)能汽車(chē)，逐步提高我國(guó)汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性水平?！笆濉逼陂g大力發(fā)展節(jié)能汽車(chē)，中度、重度混合動(dòng)力乘用車(chē)保有量計(jì)劃超

11、過(guò)100萬(wàn)輛，但是占總體汽車(chē)保有量的比重還是小的。2020年，純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，市場(chǎng)保有量希望超過(guò)500萬(wàn)輛。</p><p>　　3自動(dòng)化控制新技術(shù)在能源化工生產(chǎn)中的應(yīng)用</p><p>　　3.1備用循環(huán)冷卻水控制系統(tǒng)</p><p>　　備用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)即ECS-100控制系統(tǒng)是浙江中控技術(shù)有限公司于2000 年推出的新型DCS 控制

12、系統(tǒng)，采用WEB化體系結(jié)構(gòu)，突破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的層次模型，實(shí)現(xiàn)了多種總線(xiàn)兼容和異構(gòu)系統(tǒng)綜合集成的“網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)”，真正實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、智能化、數(shù)字化，突破了傳統(tǒng)DCS、PLC等控 制系統(tǒng)的概念和功能，更容易實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制、設(shè)備管理的統(tǒng)一化。其系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示：</p><p>　　ECS-100 控制系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)特點(diǎn): </p><p>　　基于32 位處理器的主控卡，快速I(mǎi)/O

13、采樣技術(shù)；</p><p>　　完善的可靠性技術(shù)、抗干擾技術(shù)使系統(tǒng)使用于各類(lèi)工況運(yùn)行，保障系統(tǒng)安全；</p><p>　　強(qiáng)大的在線(xiàn)下載功能，方便用戶(hù)使用；</p><p>　　強(qiáng)大的數(shù)據(jù)校驗(yàn)、信息加密、出口封閉功能以及軟件登錄認(rèn)證與分級(jí)體系，全面保護(hù)系統(tǒng)安全；</p><p>　　基于等C/S模式的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效提高系統(tǒng)性能；</

14、p><p>　　IO總線(xiàn)全面采用符合EPA標(biāo)準(zhǔn)的高速冗余以太網(wǎng)[8]。</p><p>　　3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)</p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)FCS作為一種在工業(yè)控制以及企業(yè)的數(shù)據(jù)通信與傳輸?shù)闹匾獑卧诂F(xiàn)代控制系統(tǒng)中起了不可缺少的作用。FCS在火力發(fā)電廠中剛剛興起，其應(yīng)用將逐漸取代傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)(DCS)，相比于DCS，F(xiàn)CS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有開(kāi)放性、

15、成本低以及結(jié)構(gòu)優(yōu)良等優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)CS的應(yīng)用將大大地提高了火電廠熱工控制性能與效率。常見(jiàn)的FCS結(jié)構(gòu)體系主要由生產(chǎn)管理層(MNET)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層(SNET)、控制網(wǎng)絡(luò)層(CNET)等組成。操作員站以及工程師站主要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、系統(tǒng)維護(hù)、操作以及管理。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制策略以及裝置優(yōu)化控制等，結(jié)合控制網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信與傳輸[9]。</p><p><b>　　結(jié)語(yǔ)</b>&l

16、t;/p><p>　　對(duì)于與新能源相關(guān)的自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，既是重要的發(fā)展機(jī)遇也是嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)，因?yàn)樾履茉捶矫婵焖侔l(fā)展的新常態(tài)，對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域既會(huì)帶來(lái)更多、更大的應(yīng)用需求，也會(huì)提出更高、更新的技術(shù)要求，這就需要跨學(xué)科領(lǐng)域大量研發(fā)人員的廣泛合作和協(xié)同攻關(guān)，共同面對(duì)挑戰(zhàn)、迎接輝煌。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[

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