贝加莱过程控制系统在单县生物发电工程的应用

　　工程背景：
　　中国能源结构以煤为主，煤炭所占的比重近70%，煤炭、石油和天然气等为不可再生能源。庄稼秸秆是每年形成的光合产物，含有与煤、天然气、石油一样的可以燃烧的碳，是以生物能形式储存的太阳能，是一种可再生能源。只要阳光照耀大地，无时无刻不在生产。可惜以前这些能源被白白地烧掉了，还严重污染了环境。去年6月15日这天，卫星监测的全国秸秆焚烧点多达3000多个。秸秆焚烧影响高速公路、航空、污染空气、引发火灾。
　　何不将秸秆集中起来燃烧，以此获得能源并有效控制污染呢？于是中国国家电网公司2004年投资成立了国能生物发电有限公司，重点开发以秸秆、林业废弃物等为原料的生物质能发电项目。该公司投资兴建的国能单县生物发电厂是我国第一个生物发电示范项目，该电厂的成功投运将会大大带动全国生物发电事业的发展。国能公司计划在“十一五”期间，将生物发电规模扩大到300万千瓦，意味着全国将有100多家生物发电厂面世。这对减少秸秆焚烧对环境造成的危害、减少温室气体和有害气体排放、带动新农村建设，无疑将起到重要的促进作用。
　　
　　项目简介：
　　国能单县生物质电厂所消耗的秸秆以棉花秸为主，伴以树皮、玉米秸、小麦秸等。投运后年消耗农林废弃物15～20万吨；每年可发出1.6亿度宝贵的绿色电，在绿色发电的同时，每年还可以减排二氧化碳10万吨，每年可为农民创收4000多万元，创造1000多个就业机会。具有良好的经济、社会和生态效益。
　　国能单县生物质电厂于2004年11月奠基，2005年10月份主体工程开工建设，2006年11月18日实现机组满负荷运转。2006年12月1日正式投产运行。
　　
　　主机部分包括1台30MW单级抽凝式汽轮发电机组和一台130t/h生物质专用炉排高温高压锅炉，辅助部分包括化水处理、燃料（秸秆）输送、燃油输送、电气以及暖通等。贝加莱提供APROL过程控制系统，为此设计了一个主控和辅控一体化方案，以利于负荷调节和子系统间数据交换。整个系统共7个操作站,1个工程师站,5对DPU, I/O 规模 > 3000。
　　
　　控制系统配置：
　　* 7台控制计算机
　　2台RUNTIME服务器（同时兼操作员站，用于查看锅炉和汽机）放置在中央控制室，1台ENGINING服务器放置在隔壁的电子间，这三台服务器为HP370高性能服务器，配置双SCSI硬盘，支持RADI1数据冗余和带电热插拔，高效存储所有的实时和历史数据。中央控制室另放置了4台操作站（燃油泵房，燃料输送，电气和暖通），这4台操作员站采用HP7600计算机，远方的化学水车间放置了1台操作员站，也是采用HP7600计算机，7台控制计算机独立完成监控电厂各个部分的任务。
　　
　　* 5对冗余现场控制器（也称DPU：Digital Processing Unit）
　　其中锅炉配一对冗余DPU，下面挂接4个I/O站，FSSS部分配一对冗余DPU，挂接4个I/O站，汽机部分配一队冗余DPU，挂接7个I/O站，电气+燃油+暖通配一对冗余DPU，挂接8个I/O站，化水配一对冗余DPU，挂接4个I/O站。所有的DPU为CP382，配置3块3IF781.9扩展成4个以太网口，采集所有的过程信息。智能I/O站CPU为CP360，配置1块3IF781.9扩展成2个以太网口，以1ms高速扫描速度处理SOE变量。
　　DPU的配置为BP155+PS465+CP382(3*IF781)+BM150
　　I/O站的配置为BP152+PS465+CP360(IF781)+n*DI/AI/DO/AO模块.
　　
　　* 总线系统
　　操作总线（操作员站和RUNTIME服务器以及工程服务器之间）用双100M以太网；过程总线（DPU和RUNTIME服务器以及工程服务器之间）也用双100M以太网；I/O总线（DPU和I/O站之间）也是采用双100M以太网；DPU冗余对之间的同步总线和I/O总线共用,控制总线，过程总线，I/O总线都设计成冗余系列总线。
　　
　　* 第三方子系统
　　GE 新华的DEH通过硬接线接入到APROL系统，加药系统采用S7-300CPU，通过驱动接入到RUNTIME服务器。
　　
　　系统I/O分布（见下表）
　　

　　
　　贝加莱过程控制系统APROL解决方案充分满足项目的需求，具有以下特点：
　　
　　*操作记录（何人，何地，何时，何事）
　　*审计追踪，准确地保存4W信息，供事后分析使用
　　*APROL 完全符合 “FDA 21CFR Part 11 和 GAMP4” 标准
　　*冗余功能（服务器冗余,DPU冗余,过程总线冗余，I/O总线冗余）
　　*SOE任务具有“0.8ms”高速扫描周期
　　*提供GPS对时，保持时间同步，该GPS提供RS485和RS232通讯
　　*与DEH互联的两种连接方式：硬接线和MODBUS RTU
　　
　　APROL解决方案给客户带来的价值体验：
　　*基于稳定的Linux操作系统
　　*APROL提供数据服务器冗余, DPU冗余,过程总线冗余
　　*超强的通信功能：从现场层到操作层有多种标准网络可选择:CAN、PROFIBUS、POWERLINK, ETHERNET，
　　*多种集操作与控制为一体的终端可选：Power Panel, APC620，Automation Panel，Mobile Panel
　　*支持C 、 Python高级语言，有助于实现复杂算法
　　*I/O模块可带电热插拔、模块状态检测，以利于系统维护
　　*在项目的执行过程中，贝加莱专家提供专业的现场支持，项目投入运行后，项目工程师实时跟踪。
　　
　　项目意义：
　　单县生物电厂的运作得到良好的社会反响，作为中国第一个生物发电项目的成功实施，中央电视台新闻联播对该项目作了系列报导。
　　随着生物发电在中国的普及，贝加莱会积极投身于节能环保的事业中，为保护中国的环境做出一份贡献。