李 明

(太原市熱力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)

?

自動控制策略在合同能源管理中的應(yīng)用

李 明

(太原市熱力公司第二供暖分公司，山西 太原 030001)

結(jié)合集中供熱工作的實際情況，介紹了合同能源管理的優(yōu)勢，分析了熱網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成及功能，并探討了自控系統(tǒng)在合同能源管理中的實現(xiàn)策略，提升了公司對整個供熱系統(tǒng)的管理水平。

集中供熱，合同能源管理，自控系統(tǒng)，效益

1 概述

集中供熱系統(tǒng)以較高的供熱效率、清潔環(huán)保、節(jié)約資源等優(yōu)勢在城市化進程中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。但是隨著城市的不斷擴大，供熱的覆蓋率也越來越大，出現(xiàn)了好多供熱面積達到上千萬平方米的供熱公司，供熱的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，熱費、水、電、鹽和人工費用逐年上升，運營成本逐年增大，供熱能力和效率也越來越低。

合同能源管理，在國外簡稱EPC，在國內(nèi)廣泛地被稱為EMC，是20世紀70年代在歐洲等西方發(fā)達國家發(fā)展起來的一種在市場運作中總結(jié)出的全新的節(jié)能新機制。合同能源管理的經(jīng)營機制是一種節(jié)能投資服務(wù)管理；用戶通過節(jié)能看到收益后，EMC公司與用戶一起共同分享節(jié)能成果，取得雙嬴的效果。

在集中供熱系統(tǒng)中引入合同能源管理，能實現(xiàn)對熱力網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)控制，能提升企業(yè)的管理水平和企業(yè)效益。為了進一步提高運行管理水平，節(jié)能降耗，我公司計劃引進合同能源管理模式，由同方泰德公司全額投資建設(shè)熱網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)，為集中供熱系統(tǒng)提供能耗診斷、系統(tǒng)設(shè)計、項目融資、設(shè)備成套、安裝調(diào)試、人員培訓(xùn)、全程運行指導(dǎo)在內(nèi)的全系列節(jié)能服務(wù)，通過系統(tǒng)的建設(shè)和全程運行指導(dǎo)來提升整個供熱系統(tǒng)的運行管理水平。

在整個合同能源管理中，熱網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)的建立是整個項目的基礎(chǔ)。本文會對整套系統(tǒng)詳細介紹。

2 熱網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成及功能介紹

我公司目前共有熱力站249座，供熱面積達1 800萬m2，熱源由大唐太原第二熱電廠提供，根據(jù)我公司的情況，熱網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)按6層形成遞階層次結(jié)構(gòu)，通過通信公司組建的VPN網(wǎng)連接到中央監(jiān)控中心。各層內(nèi)容包括：

1)基礎(chǔ)設(shè)備層：熱電廠、熱力站、中繼泵站、熱入口計量站等；

2)數(shù)據(jù)儀表采集層：現(xiàn)場儀表、壓力溫度傳感器、電動閥、變頻器裝置等；

3)現(xiàn)場控制層：指現(xiàn)場控制系統(tǒng)現(xiàn)場控制器，負責采集各模擬數(shù)據(jù)并上傳至中控室，并接收中控室下傳的指令；

4)網(wǎng)絡(luò)通信層：這里主要指采用通信公司搭建的虛擬局域網(wǎng)(VPN)的通信網(wǎng)絡(luò)，負責連接中控室與各熱力站；

5)中央控制層：為整個供熱系統(tǒng)自控系統(tǒng)的核心。通過中控室對全網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的監(jiān)控，接收各站點的參數(shù)，報警等，達到安全、節(jié)能、環(huán)保型供熱的要求，并保證供熱質(zhì)量；

6)信息管理層：根據(jù)信息管理層的服務(wù)，完成信息管理，全網(wǎng)統(tǒng)一指揮、事故處理，實現(xiàn)科學(xué)管理，提高公司效益。

3 控制方案

3.1 現(xiàn)場控制層：熱力站自控系統(tǒng)

熱力站自控系統(tǒng)中系統(tǒng)控制單元是整個自控的核心設(shè)備，它是人機界面—PLC—站內(nèi)各變送器。人機界面采用觸摸屏與PLC功能模塊直接相連。通過核心控制器PLC接受來自中控中心全網(wǎng)平衡軟件的控制指令，PLC調(diào)整現(xiàn)場控制策略，并將現(xiàn)場監(jiān)控數(shù)據(jù)實時的上傳到中控中心全網(wǎng)平衡軟件?？杀O(jiān)測現(xiàn)場的壓力、溫度、電動閥開度、變頻器工況，并可以設(shè)置報警上下限進行聲音報警，方便值班人員查看故障及整個工作過程。

PLC是整個控制系統(tǒng)的核心，可以實現(xiàn)就地控制或某一參數(shù)來進行自動調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)電動閥的開度、變頻等；補水泵實現(xiàn)兩臺或多臺泵的輪換定壓補水工作，通過變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)電量的降低。溫度變送器采用PT100熱電阻變送器，壓力儀表采用帶就地顯示的壓力變送器，一次側(cè)能耗計量采用超聲波熱量表，為了提高控制精度和穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)閥采用進口電動調(diào)節(jié)閥。為了滿足控制站內(nèi)的二次網(wǎng)控制要求，PLC程序內(nèi)置壓差控制、流量控制和供水溫度控制功能，通過全網(wǎng)平衡軟件檢測二次網(wǎng)運行工況，下發(fā)控制策略到PLC進一步控制循環(huán)泵變頻器。一次網(wǎng)流量控制主要采用一次網(wǎng)的電動調(diào)節(jié)閥門，全網(wǎng)平衡軟件通過采集熱力站的溫度、閥門反饋值、熱源溫度、流量值等，采用一定的控制算法，控制一次網(wǎng)閥門開度，減少一次網(wǎng)的水平失調(diào)度，達到均勻供熱的目的。

3.2 中央控制層

中央控制層是整個熱網(wǎng)自控系統(tǒng)的控制中樞；主要由網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端、LED大屏系統(tǒng)等組成；網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備用于和熱力站PLC設(shè)備之間的通訊，利用運營商搭建的VPN專網(wǎng)實現(xiàn)和熱力站PLC設(shè)備之間的安全、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)服務(wù)器主要通過工業(yè)數(shù)據(jù)庫軟件采集熱力站運行數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行存儲，供給組態(tài)軟件、上位全網(wǎng)平衡軟件作為數(shù)據(jù)源使用，承擔著數(shù)據(jù)的采集存儲和轉(zhuǎn)發(fā)；客戶端系統(tǒng)是人機交互的窗口，通過組態(tài)軟件、全網(wǎng)平衡軟件功能實現(xiàn)對供熱網(wǎng)絡(luò)的運行狀況監(jiān)測、控制、報警、報表曲線等工作；LED大屏系統(tǒng)用于將熱網(wǎng)的運行參數(shù)通過LED大屏進行展示，方便運營人員對供熱網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度和監(jiān)視。

3.3 信息管理層

信息管理層能讀取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對熱網(wǎng)進行經(jīng)濟運行分析，用于指導(dǎo)運行，檢驗可能的熱網(wǎng)運行方案，用于輔助決策的高效率管理功能。

根據(jù)采集到的各參數(shù)進行水力計算并分析，統(tǒng)計熱力站及全網(wǎng)的各項指標，如電耗、水耗、熱耗，用于指導(dǎo)值班人員進行合理的處理和調(diào)節(jié)各站遇到的不同的情況，盡量減少各項費用，為精細化管理和熱費收取提供依據(jù)。

4 合同能源管理的效益分析

集中供熱自動化系統(tǒng)的建設(shè)是傳統(tǒng)企業(yè)提升為現(xiàn)代化企業(yè)的必要途徑，合同能源管理是國家大力提倡的促進企業(yè)提升管理、節(jié)能降耗的優(yōu)秀商業(yè)模式。采用合同能源管理模式進行我公司的自動化系統(tǒng)建設(shè)和運維支持將給公司帶來以下收益：

1)零投資、零風(fēng)險獲得一套自動化系統(tǒng)和全程的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。全部投資和風(fēng)險由同方泰德承擔，業(yè)主只需要配合投資方進行系統(tǒng)的建設(shè)和運營調(diào)度。如果確有節(jié)能效果，業(yè)主只需用節(jié)能收益補償投資方的投資；如果節(jié)能效果好，業(yè)主還有可能分享到相應(yīng)的節(jié)能收益。合作期滿，整個系統(tǒng)無償轉(zhuǎn)讓給業(yè)主，業(yè)主免費獲得整個自動化系統(tǒng)。

2)獲得節(jié)能減排的最可靠保障。自動化系統(tǒng)只是一個管理工具，要想使其發(fā)揮最好的作用，不僅要建設(shè)好這個系統(tǒng)，還要在系統(tǒng)的生命周期內(nèi)很好地維護這個系統(tǒng)，并結(jié)合供熱系統(tǒng)的特點實現(xiàn)全網(wǎng)的優(yōu)化控制和管理調(diào)度。否則，如果在過程中不能很好地維護和使用好系統(tǒng)，其作用就會大打折扣，甚至產(chǎn)生副作用。本項目采用合同能源管理的模式，由于投資方而不是業(yè)主承擔了全部的投資和風(fēng)險，其投資的回收和收益只能依賴節(jié)能收益，因而可以從機制上極大地調(diào)動投資方，不僅建設(shè)好系統(tǒng)，而且全面維護好系統(tǒng)，并利用自動化系統(tǒng)運營好整個供熱系統(tǒng)的積極性。本項目投資方將承擔整個合作期內(nèi)自動化系統(tǒng)的維護工作和供熱系統(tǒng)運營的支持工作，全程安排技術(shù)人員參與運營、并調(diào)動行業(yè)內(nèi)的專家資源為業(yè)主提供最好的運營服務(wù)。

3)提升業(yè)主的運營管理水平。系統(tǒng)建設(shè)和運營得好，業(yè)主就可以居于一室而知全局，不必再“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”，供熱初期和整個采暖季不必再被動地忙亂，“變被動為主動”，從容面對各種局部的和全局的變化。中控室自控系統(tǒng)24 h自動運行，記錄各項參數(shù)，并且提示各設(shè)備的運行工況，降低員工工作強度，乃至實現(xiàn)“無人值守”。本項目在部分熱力站設(shè)立視頻監(jiān)控，進一步加強了設(shè)備看管和監(jiān)控能力。

4)社會效益的大幅提升。包括響應(yīng)國家“節(jié)能減排”號召，成為企業(yè)節(jié)能示范單位，為城市的節(jié)能、減少環(huán)境污染做出企業(yè)應(yīng)有的貢獻；改善供熱質(zhì)量，提升客戶服務(wù)水平，與供熱用戶形成更加良性的互動；節(jié)省下來的熱能使公司的供熱能力進一步提高，能擴大更多的供熱區(qū)域，使更多的人享受到我公司的服務(wù)。

[1] 萬百五，凌維侯.自動化技術(shù)史[A].中國大百科全書——“自動控制與系統(tǒng)工程”[C].1991.

[2] 吳蘊章.自動控制理論基礎(chǔ)[M]．西安：西安交通大學(xué)出版社，1999.

[3] 蔣慰孫，俞金壽.過程控制工程[M].第2版.北京：中國石化出版社，1999.

The application of automatic control strategy in contract energy management

Li Ming

(Second Heating Branch, Taiyuan Heating Power Company, Taiyuan 030001, China)

Combining with the actual situation of central heating work, this paper introduced the advantages of contract energy management, analyzed the structure and function of heating network automatic control system, and discussed the implementation strategy of automatic control system in contract energy management, enhanced the management level of company to whole heating system.

central heating, contract energy management, automatic control system, benefit

1009-6825(2017)12-0252-02

2017-02-17

李 明(1982- )，男，工程師

TU723.1

A