能源行業(yè)今年變得更加熱鬧，雙碳目標的提出，幾乎是變相的給煤電下了死緩?fù)ㄖ獣Ｏ胍獙崿F(xiàn)雙碳目標，在不影響經(jīng)濟平穩(wěn)過渡的前提下，如果沒有新的技術(shù)革命，煤電遲早要退出歷史舞臺。有數(shù)據(jù)顯示，2020年，火電同比增長4.7%，裝機容量達124517萬千瓦，占比56.58%。其中，煤電107992萬千瓦，占比的49.07%，燃氣9802萬千瓦，占比4.45%。這一年，煤電開始主動離開我們的視野，占比首次降到50%以下。
可以肯定的是，未來整體的趨勢仍將是煤電逐步退出的過程。昨晚跟一位同行聊天，他們集團下屬的院所已經(jīng)整合到了新能源板塊名下，以后可能就不會再涉及到煤電領(lǐng)域。畢竟，不論從哪個層面上講，煤電都不屬于新能源的范疇。
如果是這樣的話，新的問題就來了，從電廠過程控制的角度講，煤電不僅裝機容量大，更意味著過程控制更加復(fù)雜。而過程控制的復(fù)雜程度，也是這個行業(yè)科技含量高的重要體現(xiàn)。簡單來說，如果沒有了煤電，以后我們可能就不會再研究協(xié)調(diào)控制、復(fù)雜的PID控制以及更加復(fù)雜的DEH控制理論。而從整體角度出發(fā)，作為過程控制的執(zhí)行機構(gòu)和載體，DCS系統(tǒng)應(yīng)該也不需要如今這般龐大和復(fù)雜。如果是這樣，新能源對整個自動化行業(yè)都是一次降維打擊！
我相信，很多人也會有這方面的憂慮。尤其是在大火電工作很多年的前輩，憑借著年輕時期的好學(xué)和沖勁，好不容易學(xué)到手的一些高技術(shù)含量的東西，可能在未來的某一天就會無用武之地了。
我曾經(jīng)也經(jīng)歷過大小機組幾十臺，無論是新能源，還是百萬機組，都有所涉獵。熟悉我的朋友都知道，我對DCS系統(tǒng)還是略知一二的，所以對這個問題還是有一些見解。
我是2017年第一次接觸新能源機組，燃機聯(lián)合循環(huán)、垃圾、農(nóng)林廢棄物發(fā)電都做過。去年國內(nèi)雖然又有不少六十萬以上規(guī)模的機組上線，但是從數(shù)量角度看，新能源機組規(guī)模則更龐大一些。我有個感觸，新能源機組，比如垃圾和農(nóng)林廢棄物發(fā)電，一般單機容量在30MW以上就是大機組了。他們的控制系統(tǒng)相對比較簡單，整套系統(tǒng)做下來可能還不如一套大機組的輔機系統(tǒng)復(fù)雜。拿模擬量控制來說，新能源機組主要是給水自動、減溫水自動、熱井水位自動、除氧器水位、壓力自動以及DEH調(diào)節(jié)等。當然這些也是大機組的主要組成部分，但是大機組由于設(shè)備更多更復(fù)雜，單就模擬量控制系統(tǒng)可能多達幾十套，而且最后還要實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。
更重要的是，新能源機組的模擬量自動控制有時候有些雞肋的感覺，拿垃圾發(fā)電的給水自動來說。由于垃圾的熱值很不穩(wěn)定，而且垃圾上料很不均勻(相對于煤)，所以造成了整個系統(tǒng)的燃燒很不穩(wěn)定。即便再熟練的老師傅，在燃燒調(diào)整過程中，汽包壓力或者主蒸汽壓力波動都會很大。而汽包水位是要有溫壓補償?shù)?，因此造成水位波動也很大。我在之前的課程中曾經(jīng)說過，PID調(diào)節(jié)在受到大的干擾的情況下，要加強手動干預(yù)。由于燃料熱值不穩(wěn)造成燃燒不穩(wěn)，給水位自動增加了一個持續(xù)的大的干擾，所以水位自動其實有時候還不如人工手動調(diào)節(jié)來的方便。
在一般的大火電中，汽包壓力或者主蒸汽壓力波動超過一定的數(shù)值都是要納入考核范疇的，但是在新能源機組很難實現(xiàn)這一點，主要是目標實在難以兌現(xiàn)。當然這并不影響新能源機組的安全穩(wěn)定運行，畢竟裝機規(guī)模小，運行人員稍微有些經(jīng)驗，就不至于造成機組出現(xiàn)非停。
不過這并不意味著自動調(diào)節(jié)在新能源機組中失去了意義，徹底變?yōu)榱穗u肋。為了克服燃燒不穩(wěn)造成的水位波動大問題，我嘗試了很多種方法，主要還是在自動控制參數(shù)上做手腳。不過由于需要運行人員配合試驗，很多運行人員對新方法的適應(yīng)和理解需要時間，而更多的時候運行人員更情愿選擇手動調(diào)整，所以很多方法就無法推行下去。
從自動調(diào)節(jié)的角度講，新能源機組確實因為裝機規(guī)模小，很大程度上對自動調(diào)節(jié)的依賴并不高。不像大火電，動輒三五十個自動調(diào)節(jié)，如果全部手動狀態(tài)，那么一個班下來，運行人員勞動強度還是很大的。自動調(diào)節(jié)最重要的目的就是減少運行人員的調(diào)節(jié)強度，讓調(diào)節(jié)變的更靈敏、精確。新能源機組在沒有自動調(diào)節(jié)的情況下如果可以做到工作量不大，似乎可以另當別論。
從DCS的角度講，整體的配置規(guī)模少了，控制方案也沒有那么復(fù)雜，所以問題也簡單了起來。而作為DCS系統(tǒng)一個特殊組成部分，DEH系統(tǒng)也變得不是那么復(fù)雜，一般的新能源機組調(diào)節(jié)閥門一般也就兩個，所以閥門的控制就更加簡單。把這些問題綜合來看，似乎說新能源機組的發(fā)展對電廠自動化是一次降維打擊好像也有道理。
不過，凡事都有兩面性。我們從精益求精的角度出發(fā)，如果能開發(fā)出一種更好的自動調(diào)節(jié)方式，不是單純的PID調(diào)節(jié)，他可以對燃燒的不穩(wěn)定及時反應(yīng)，可進一步減少運行人員的操作，可進一步減少電廠的用工成本，這其實是我們未來研究的一個方向。自動PID調(diào)節(jié)出現(xiàn)后，我們幾十年的時間里都陷入了某種思維，只要談模擬量控制就是PID調(diào)節(jié)，雖然他不完美，但是一直與我們相伴。
新能源逐步取代大火電，是具有劃時代意義的能源革命，而作為配套系統(tǒng)的自動化領(lǐng)域，也一定會在這次革命中迸發(fā)出新的火花。拿DCS系統(tǒng)來講，是否會出現(xiàn)更可靠的DCS硬件，一直呼聲很高的無線傳輸技術(shù)是否可能取代信號電纜，是否會有一種更先進的控制方式取代現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)，這些都是未來新能源自動化領(lǐng)域值得去討論或者嘗試的地方。
或許很多年以后，作為自動化領(lǐng)域從業(yè)者，在使用著最先進的控制系統(tǒng)的時候，回想起當年我們還使用過一種叫做DCS的控制系統(tǒng)，還用過一種叫作PID的調(diào)節(jié)方式，還經(jīng)歷過一次從未有過的能源革命，想想都讓人心潮澎湃！
作者：貓 不捉老鼠(電力工程師，熱控專業(yè)，對DEH、CCS、DCS研究較多)
