施耐德电气：经过先进流程控制助力发电厂提升盈利程度

近年来，电网运行形式迈入了一个新阶段，呈现出越发分散化且难以预测的特点。这一变动首要源于可再生能源在能源结构中的占比越来越高，与此同时，伴随供暖和交通领域电气化进程的加速，电力需求也变得越发复杂和多变。

在过去，常规发电厂，如联合循环发电厂、水电站和核电站，首要承担基荷发电的角色，其输出功率调节相对稳定且可预测。而调峰电厂、抽水蓄能水电站另有需求响应策略则首要负责实时平衡电网负荷。

目前，可再生能源的兴起转变了电网的运行形式，不但带来了更多不确认性因素，还提升了对可调度常规发电厂的依赖程度。由此引发的频繁启停、关机和迅速负荷增减，给那些发电厂及其设备带来了显著的负担。这或许致使汽轮机变形，锅炉和换热器呈现频繁的热循环，另有管道和阀门遭受有害的热冲击。其中，联合循环发电设施遭受的作用尤为显著，或许会面对运作和维护成本上升、保证跳闸事情增加、运行效率减少另有排放量增加等诸多难题。

为什么说现代化改造迫在眉睫

短期的波动通常能够经过灵活的资产来治理。然而，更大范围的系统级挑战，例如与“鸭子曲线”（即一天中峰值负载与可再生能源发电量之间的落差）相干的傍晚负荷陡然增加，需求常规发电厂给予迅速且灵活的响应。此外，行当结构正在发生变动，输电系统运作商正在对灵活性给予奖励。那些因素一同构成了一个有力的理由，促使公用事业部门投入于短期资产和长期现代化战略。

发电厂的现代化能够涵盖从升级控制系统和软件，到更换机械和电气资产，甚至是整个机组的更新换代。在大量常规发电厂（如水电或联合循环发电厂）中，控制和保证系统在策划之初并缺乏思索到当今动态的运行条件。

旨在保持角逐力，电厂运作商需求更智能、以数字为驱动的系统，那些系统能够实时优化性能，减少成本和排放，适应持久变动的行当条件，并避免大规模的翻新改造。

常规控制系统有何不足之处？

数十年来，发电厂始终依赖于常规的控制系统，那些系统首要围绕简单的比例-积分-微分（PID控制系统）回路构建，用于治理关键变量的设定点输出并维持推荐的运行阈值。那些系统是为发电厂稳定运行在基荷状态且电网需求较为可预测的时代而策划的。

然而，因为PID回路仅支撑单变量控制，它们在处置实时性能优化所需的复杂多变量交互时显得力不从心。尤其是在可再生能源整合所带来的动态条件下，这种状况尤为明显，致使电厂运作商在运行设备时往往采用保守的方法。

如此一来虽然减少了危机，但也限制了性能，并致使以下几个关键难题：

•   响应迟缓：缺乏预测实力，发电厂无法迅速适应可再生能源发电的突然激增或骤降。

•   手动调节：伴随条件的变动，如燃料组合、负荷需求或环境温度，操作员频繁手动调节，这不但致使效率低下，还容易引发操作员疲劳。

•   燃料运用效率低下：虽然增减负荷是必要的，但假如缺乏协调，会致使温度和负担等变量不稳定，加速设备磨损，并增加燃料消耗。

•   排放增加：超出最佳运行条件的波动会增加碳和氮氧化物的排放。

•   电网罚款：无法吻合迅速响应需求的发电厂，在现代能源行当中会失去宝贵的灵活性奖励。

先进流程控制系统变成电厂现代化转型的理想之选

EcoStruxure APC先进流程控制系统转变了这一局面。尽管APC先进流程控制系统在炼油、石油天然气另有化工等产业曾经应用了数十年，但近年来的技术进步使其在发电厂的应用也愈发广泛。目前的APC先进流程控制系统变得越发灵活、易于集成，而且更适合实时电网需求，使其变成常规发电厂现代化改造的理想挑选。

EcoStruxure APC先进流程控制系统并非依赖保守的设定点和手动干预，而是安装在现有的DCS分布式控制系统之上。其预测模型能够识别确实的最佳运行区域，并促进流程向最佳区域靠拢。它在尊重操作员和工程师界定的约束条件的与此同时，优化保证性、效率和灵活性。APC并不是取代发电厂的核心控制系统，而是对其加以增强。

咱们能够将EcoStruxure APC先进流程控制系统当成一位智能助手，它能够持久监测工厂状况并开展预测性的实时调节。它不再依赖操作员手动修正，而是解析燃料和空气需求、空气分配或负荷增减等因素怎样与工厂的关键变量（如负担、温度或排放）相互作用，接着与此同时对它们开展优化，以达成最大效率、保证性和灵活性。

达成从被动响应到主动预测

与常规系统不同，EcoStruxure APC先进流程控制系统能够主动调节操作，并在电网条件波动时协助维持最佳性能，具体体现为：

•   与此同时微调多个变量：该办理方案思索工厂内复杂的多变量关系，而不但仅是一次调节一个参数，从而将操作推向最佳点。

•   多功能处置：比人工处置实力更强，与此同时平衡效率、灵活性和排放。

•   预测变动而非被动响应：预测模型解析实时状况，并在效率低下呈现之前主动调节工厂操作。

这有助于达成以下目的：

•   提升效率，减少燃料消耗：工厂应用更少的燃料，延长设备应用寿命，稳定运行并减少不必要的波动。

•   无需大规模基本设施变更即可集成：先进的优化办理方案被叠加在现有的DCS分布式控制系统上，无需停机或大规模改造。

•   更快的投入回报（ROI）：即便是1-2%的小效率提升，也能转化为每年数十万美元的节省，投入回报通常在一年内达成。

现代先进流程控制系统策划用于与全体现有的DCS协作工作。它们独立运行，并对操作员保持透明。一旦配置完成，该系统直观易用，易于监控，且几乎无需手动干预，使其变成一个值得信赖的工具，而非一个“黑箱”。

带来实际可衡量的收益

那些好处曾经在全球各地的发电厂中获取验证。例如，美国一家400兆瓦的燃煤电厂部署了EcoStruxure APC先进流程控制系统开展预测性流程优化，效率提升了0.7%，每年减少1.5万吨二氧化碳排放，氮氧化物排放减少了24%，每年节省近70万美元。

此外，西班牙一家生物质发电厂也获取了相似的成果。他们的燃料节省达成了每年15万美元，排放减少了10%，操作员手动干预显著减少，减轻了员工和电厂自身的负担。

有助于赢得将来角逐长处

咱们见证了先进流程控制系统怎样能够转变发电厂的运作。目前，咱们的EcoStruxure APC先进流程控制系统办理方案已在全球超出300个安装点投入应用，协助运作商减少能源消耗、减少排放并提升盈利实力。

伴随能源转型的加速，可再生能源将持久增加，电力生产进一步分散化，电网需求将变得越发动态。这为发电厂运作商给予了一个绝佳的机会，去拥抱实时优化和预测性控制，以提升效率和可持久性，并在一个日益复杂的行当中获取角逐长处。