摘要：瓦斯作為一種溫室氣體，溫室效應(yīng)突出，當(dāng)前CDM能源組織要求各國(guó)要減少瓦斯排放量。瓦斯發(fā)電技術(shù)作為新能源發(fā)電技術(shù)，主要運(yùn)用小型發(fā)電機(jī)組，結(jié)合煙氣回?zé)峒夹g(shù)以及小型燃?xì)饽茉崔D(zhuǎn)換裝置，基于提升燃?xì)馊紵实幕A(chǔ)上盡可能地降低能源損耗，從而提高能源利用效能。在現(xiàn)階段，瓦斯熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用較廣，主要將用戶的采暖、電力以及供熱等需求進(jìn)行整合，充分利用發(fā)電后的余熱，將其用作采暖或發(fā)電，一定程度上提高了熱水供應(yīng)效能，解決了電力緊張等問題。

關(guān)鍵詞：瓦斯發(fā)電；管理系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1、瓦斯發(fā)電工藝技術(shù)

1.1鍋爐帶蒸汽輪機(jī)組發(fā)電技術(shù)

鍋爐帶蒸汽輪機(jī)組發(fā)電工藝方法為直接燃燒瓦斯氣加熱鍋爐，燃?xì)猱a(chǎn)生的熱能通過鍋爐將水轉(zhuǎn)化為蒸汽，最終利用高溫高壓蒸汽作為動(dòng)能沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)拖帶發(fā)電機(jī)組發(fā)電。該工藝流程復(fù)雜，由燃燒系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)、軟水處理系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)、高低壓供配電系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)等組成。一般以濃度較高的天然氣為燃?xì)獾捻?xiàng)目采用此種工藝方法，若以瓦斯氣作為燃?xì)?，雖然對(duì)燃?xì)馄焚|(zhì)要求低，但工藝復(fù)雜，站場(chǎng)要求大，配套水資源要求高，工程建設(shè)周期長(zhǎng)，瓦斯抽采過程中造成氣源波動(dòng)穩(wěn)定性差等，只適用于小型工業(yè)鍋爐。有些電站采用燃煤燃?xì)饣旌霞訜徨仩t的方式，此時(shí)需配置兩套燃燒方案，面對(duì)燃煤造成的高耗能高污染及國(guó)家政策管控，瓦斯發(fā)電帶來(lái)的能源利用率低，當(dāng)前規(guī)劃的瓦斯電站已淘汰此種裝機(jī)形式。由于鍋爐帶蒸汽輪機(jī)組發(fā)電技術(shù)較復(fù)雜，涉及的控制設(shè)備和控制測(cè)點(diǎn)較多，一般使用DCS集散控制系統(tǒng)作為面向工業(yè)級(jí)過程控制的平臺(tái)，通過網(wǎng)絡(luò)將重要數(shù)據(jù)上傳至管理層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控及管理。

1.2燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)

燃?xì)廨啓C(jī)工作原理效仿噴氣式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，是以空氣和燃?xì)鉃槊浇榈男D(zhuǎn)式發(fā)電設(shè)備。其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，由動(dòng)力渦輪、空壓機(jī)和燃燒室3部分構(gòu)成，具體工作原理為外部空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后送入燃燒室，同時(shí)也向燃燒室注入瓦斯燃料，定壓混配后燃燒。利用燃燒后的高溫高壓煙氣在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)膨脹做功，促使驅(qū)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電較鍋爐蒸汽輪機(jī)發(fā)電具有工藝方法簡(jiǎn)單、單機(jī)效率高、功率大、站場(chǎng)小、運(yùn)營(yíng)成本低等優(yōu)勢(shì)，但燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣壓力要求高，面對(duì)十幾千帕的礦井抽采瓦斯被加壓至近兆帕，必須保證瓦斯安全極限（甲烷濃度高于40%），若考慮安全輸送保障，需擴(kuò)大1.2倍安全系數(shù)，要求礦井抽采瓦斯?jié)舛缺仨毤s為50%。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電工藝必須建立在高濃度瓦斯礦井，若氣源濃度不能維持高而穩(wěn)定的狀態(tài)則將直接導(dǎo)致機(jī)組時(shí)常啟停，近些年來(lái)這種裝機(jī)形式也正在退出市場(chǎng)。此工藝技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，一般采用PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)做平臺(tái)，將相關(guān)重要數(shù)據(jù)封裝成塊，可通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)協(xié)議將封裝的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至管理層面，形成數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌管理。以上兩種發(fā)電工藝的數(shù)據(jù)傳輸管理方式可以滿足日常工作需求，但在數(shù)據(jù)的管控一體化的方法和技術(shù)方面存在瓶頸關(guān)口難以解決。

2、瓦斯發(fā)電管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)思路及原則

電站作為發(fā)電實(shí)體就是利用發(fā)電設(shè)備生產(chǎn)電能，管理和維護(hù)好核心設(shè)備，保證其安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是重中之重。設(shè)備管理要最大程度降低設(shè)備故障率和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)成本，規(guī)范作業(yè)流程，保證安全生產(chǎn)。綜合管理系統(tǒng)則以現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在線查詢功能，共享及追溯數(shù)據(jù)來(lái)源信息，構(gòu)造資源豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)，形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，為管理層提供了實(shí)時(shí)信息化平臺(tái)，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次加工處理，面向生產(chǎn)管理和運(yùn)營(yíng)決策提供有利的數(shù)據(jù)。綜合管理系統(tǒng)不僅能采集過程控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，還能采集能源流向相關(guān)數(shù)據(jù)，滿足了各層用戶對(duì)生產(chǎn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)控、存儲(chǔ)、報(bào)警等功能需求。

綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則必須具有安全性、穩(wěn)定性、可靠性、可集成性和可擴(kuò)展性。1）安全性體現(xiàn)在隔離技術(shù)，在綜合管理系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)之間建立單向數(shù)據(jù)傳輸通道，系統(tǒng)完備的策略保證過程控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，可靠的網(wǎng)絡(luò)安全手段保證歷史/實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器不受病毒侵?jǐn)_和數(shù)據(jù)惡意讀寫，從而保證了數(shù)據(jù)的一致性和完整性。2）穩(wěn)定性體現(xiàn)在系統(tǒng)軟件和硬件組成架構(gòu)，設(shè)計(jì)選型應(yīng)滿足工業(yè)應(yīng)用級(jí)要求，包括軟硬件的冗余容錯(cuò)配置，局部故障不會(huì)影響系統(tǒng)中斷。3）可集成性體現(xiàn)在設(shè)計(jì)時(shí)需充分利用現(xiàn)有資源，使新增數(shù)據(jù)信息與原數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫互聯(lián)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而排除各個(gè)子系統(tǒng)形成信息孤島的可能性。4）可擴(kuò)展性體現(xiàn)在系統(tǒng)軟件和硬件對(duì)第三方兼容性，無(wú)論過程控制系統(tǒng)是DCS或是PLC，只需提供OPC標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相互通訊。

2.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置

綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)是以企業(yè)工控交換機(jī)為核心，光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸為主干，覆蓋電站生產(chǎn)和辦公區(qū)域，實(shí)現(xiàn)與更高層級(jí)生產(chǎn)管控和信息互聯(lián)共享的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。平臺(tái)的硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等需符合開放系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)相關(guān)軟硬件需要較強(qiáng)的冗余容錯(cuò)能力，在網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)采取備份冗余配置，避免單點(diǎn)故障造成的網(wǎng)絡(luò)中斷。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)架構(gòu)高度集成化、標(biāo)準(zhǔn)化，具有控制指令輸出、歷史數(shù)據(jù)追溯、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集、安全策略診斷等功能。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以區(qū)域化和模塊化建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)分為數(shù)據(jù)采集區(qū)、服務(wù)器區(qū)、核心區(qū)及辦公信息區(qū)，實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)一線崗、調(diào)度崗、管理崗的數(shù)據(jù)共享，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)行管理費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率、管理質(zhì)量及數(shù)據(jù)信息的傳輸和分析能力。綜合管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)解決方案，軟件可歸納為采用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)骨干技術(shù)，通過運(yùn)營(yíng)商對(duì)接Internet，將平臺(tái)進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)劃分，控制網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴，對(duì)操作權(quán)限進(jìn)行級(jí)別分類，監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的非法流量，增加網(wǎng)絡(luò)安全預(yù)警。硬件配置以“設(shè)備性能穩(wěn)定可靠，通訊鏈路冗余，帶寬千兆到桌面”為準(zhǔn)則。

2.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)及配置

綜合管理系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的SOA服務(wù)架構(gòu)，采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）訪問模式，支持分布式結(jié)構(gòu)部署，集成化管理，實(shí)現(xiàn)了開發(fā)平臺(tái)、管理平臺(tái)、運(yùn)營(yíng)平臺(tái)智能一體化系統(tǒng)架構(gòu)，可與企業(yè)門戶（ERP、CRM、SCM、HR）、業(yè)務(wù)流程重組（BPR）等先進(jìn)技術(shù)平臺(tái)無(wú)縫集成。這樣為不同的領(lǐng)域提供了標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)結(jié)構(gòu)平臺(tái)，同時(shí)形成了一套基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型，使企業(yè)信息化管理高度集成。

3、結(jié)論

綜合管理系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，擁有了較為成熟的解決方案，將生產(chǎn)工藝、業(yè)務(wù)流程、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，形成一套能滿足當(dāng)代工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的信息管理方案，能達(dá)到工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)管理要求。其中MIS系統(tǒng)可以從生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)管理及統(tǒng)計(jì)、能源管理、質(zhì)量把控等方面與ERP系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，其模塊化架構(gòu)完全滿足生產(chǎn)使用單位各崗位、各層次級(jí)別用戶的需求。

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作者簡(jiǎn)介：姓名桂三中，大專學(xué)歷，1976年8月出生，籍貫湖南永州，單位貴州盤江煤層氣開發(fā)利用有限責(zé)任公司?，F(xiàn)職稱工程師，主要從事煤礦瓦斯發(fā)電，項(xiàng)目設(shè)計(jì)，建設(shè)管理，以及生產(chǎn)管理等工作。