工业园区型智能能源网的管控技术应用分析

应用

智能能源网的最终目的就是将不同种类品种的能源实现智能化，并且整合成为一体，形成跨能源品种的能源生产、运输、消费的网络。然而，从国家层面来说，需要达到各个品种的能源实现整合涉及国家的政策和各方利益的再分配，这需要长时间的改革。选择在工业园区范围内建立能源站并搭建智能能源网，就是考虑到在园区范围内，界面清晰，而且能源多元化等特点，使得智能能源网的应用成为可能。

2.1 老港工业园区分布式能源站的工程应用

老港工业区采用天然气分布式能源技术实现区内燃煤锅炉的清洁能源替代。次高压天然气进入燃气轮机机组发电，电力直接上网;产生的高温烟气进入后端的余热锅炉，产生过热蒸汽，然后通过站外蒸汽输送管网，送至各企业门站。

整个老港工业园区从能源生产、运输到终端消费都十分齐全，满足智能能源网搭建所需的条件;能源生产侧有燃气轮机和锅炉，分别产生电力和蒸汽;能源运输有电力能源网和蒸汽热能网;消费侧则有工业园区内的13家蒸汽用气企业。十分适合应用智能能源網。

（1）老港工业园区智能能源网的硬件构成。能源站配置 5台2MW 燃气轮机发电机组和5台烟气余热锅炉，总发电装机容量为10MW，余热锅炉产蒸汽总产量为35t/h。另外配置一套 20t/h和两套4t/h的辅助天然气锅炉，燃气轮机发电机组输出电压为10.5kV，升压至35kV，运行方式为并网上网。

（2）老港工业园区智能能源网的划分。基于智能能源网的概念，能源站管理监控系统是建立在统一的系统平台上，整个能源站管理监控系统实时采集所有设备的数据、状态、报警信息等，并对以上信息进行处理分析，传达给下层各个设备指令，使得整个能源站安全稳定的生产能源。整个能源站管理监控系统依据能源生产、运输和消费需求进行划分，系统中的各个部分之间都采用工业以太网进行通讯，并且采用冗余形式，保证通讯的稳定性。整个能源站管理监控系统的中央处理器（PLC或DCS）采用硬件冗余的方式，保障整个系统数据和运行的安全。

2.2 老港工业园区智能能源网的实际应用

（1）能源侧的智能管控。能源侧的设备控制：主要是两种方式、一种是直接启停控制，另一种是调节设备的产气。启动根据低压汽缸的蒸汽压力为主来调节，当汽缸压力低于某个值时或者实时蒸汽流量远远大于目前机组产生的蒸汽量时，启动天然气锅炉和燃气轮机，增加蒸汽供应。同样设备的停止也是如此，不过是根据高压汽缸的压力来调节，当长时间高压汽缸压力远远大于正常供汽压力时或者实时蒸汽流量远远小于目前机组产生的蒸汽量时，逐步关闭设备。优先关闭天然气锅炉。当蒸汽管网没有剧烈波动时，即设备运行数量稳定不变。此时，蒸汽管网的调节就需要调节设备的出力。对于燃气轮机余热锅炉的调节，有两种手段，一种增加或减少燃机的运行功率，二是减少或增加燃机进气温度。以上两种都可以适当地改变蒸汽的产量，其控制目标为高压汽缸压力。

（2）能源运输侧的智能管控。能源侧的设备控制能力毕竟有限，特别是燃气轮机，主要限制在于燃机尾部的T4温度和经济运行方式，使得能源侧的设备蒸汽产量控制范围较小。所以还需要通过能源运输侧进行管控，使得整个蒸汽热网供应更加稳定。

老港工业园区的热网由高压侧、低压侧和蒸汽蓄能器3部分组成，通过采集蒸汽高压分汽缸和低压分汽缸的压力，反馈至控制系统，控制蒸汽调节阀保证能源站的蒸汽供应。能源站内蒸汽管网的控制是根据各个测点的蒸汽压力进行调节，具体控制方式如下。正常运行：V1定位（开）-V2 定位（开）- V3定位（全关闭），P0=P1=P2=P3 -热平衡。P1升高时：V1开大-P0降压-P2升压-V2开大-V3（全关闭）- P3 升压-调整完毕-热平衡。P1降低时：V1关小-P0升压-P2降压-V2关小-V3（开大或全开）-P3降压（或不变）-调整完毕-热平衡。

P2升高时：P1升高-V1开大-P0降压-V2开大-V3（全关闭）-P3升压-调整完毕-热平衡。P2降低时：P1降低-V1关小-P0升压-V2关小-V3（开大或全关闭）-P3降压-调整完毕-热平衡。在能源站调试过程中，设定 P3 压力 800kPa，手动关闭设备产气阀门，模拟了P1压力从正常状态下至低压在恢复的过程，通过调节V1和V3阀门，可以看P3的压力是稳定的，波动范围在 773.31～845.95kPa 之间，﹣3.35% ～ +5.74% 之内。

（3）能源消费侧的智能管控。根据老港工业园区蒸汽用户的分布情况来看，用户距离能源站的位置较远，传统的有线传输方式在很多的应用方案中会由于距离、传输介质产生诸多的限制，甚至无法实现远程管理。对于老港区蒸汽输配系统而言，用户的需求变化呈现一定的周期性，在高峰时段，按照现有的供汽能力，会造成用汽紧张，而在其他时段内，又存在一定的调配空间。对于管网而言，为了保障管网的压力稳定，需要调节用户的蒸汽使用稳定，①提供用户稳定的蒸汽流量，用户使用需求超出协议量时，就需要控制蒸汽使用。②对于用户使用的蒸汽量进行计量，统计使用情况，作为能源站收费的依据。老港工业区蒸汽用户有13家之多，我们选取其中蒸汽用量最大的远邦化工早上8：00 至第二天早上8：00，通过用户侧蒸汽压力和流量整合控制[2]。

3 结束语

上文针对建立能源站的工业园区，建立智能能源网。最终目的就是将不同种类品种的能源实现智能化管理和控制，并且整合成为一体，形成跨能源品种的能源生产、运输、消费的网络。工程上建立小型智能能源网，开展管理和控制技术的应用。

参考文献

[1] 林世平.工业园区小型分布式能源系统应用研究[J].沈阳工程学院学报：自然科学版，2012，7（2）：103-106.

[2] 罗艳玲，鄢烈祥，卢海，等.基于分布式能源的工业园区能源规划[J].化工进展，2013，32（2）：308，312.

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