在新能源領域,壓縮空氣儲能電站正日益成為解決電力系統“雙高”特征的重要方案。這類電站具備快速啟停、功率爬坡及有功無功寬幅調節等特性,不僅能夠作為增量靈活調節電源,還能在“風光綠電外送”中起到關鍵的調節作用。然而,壓縮空氣儲能電站的控制系統卻面臨著分散控制的挑戰,特別是壓縮機和空氣透平這兩大核心設備的控制,通常由各自設備自帶的控制系統實現,導致整個電站的調節過程復雜且效率低下。
針對這一問題,分布式控制系統(DCS)一體化技術的提出為壓縮空氣儲能電站的控制系統優化提供了新的思路。DCS系統以其高可靠性、豐富的接口和通信網絡等技術優勢,在工業控制領域有著廣泛的應用,為電站的安全可靠運行提供了有力保障。近年來,隨著DCS系統一體化概念的普及,大型火電廠的主輔機系統已基本實現DCS一體化控制,這為壓縮空氣儲能電站的DCS一體化提供了寶貴的經驗。
目前,壓縮空氣儲能電站的控制系統現狀是,壓縮機和空氣透平的控制主要由設備自帶的控制系統實現,而其他系統則由DCS系統控制。這種分散的控制方式不僅增加了操作復雜度,也降低了電站的整體自動化水平。因此,實現壓縮機和空氣透平控制系統與DCS系統的一體化,成為提升電站自動化水平和運行效率的關鍵。
在DCS一體化技術方面,主要有三種思路:控制室一體化、監控網絡一體化和軟硬件系統一體化。控制室一體化僅僅是控制系統在物理空間位置上的整合,各系統仍互不關聯;監控網絡一體化則在此基礎上,實現了各主輔控制系統監控網絡層面的交互,自動化水平有所提升;而軟硬件系統一體化則是將全廠主輔機所有系統的控制統一納入到同一套控制系統平臺內,實現真正的集中監控和控制。這種方式不僅簡化了系統結構,還提高了電站的自動化水平和運行效率。
在實現DCS一體化的過程中,壓縮機和空氣透平控制系統的接入是關鍵。對于壓縮機控制系統,雖然目前主流的大型壓縮機多采用獨立的PLC系統,但隨著PLC和DCS技術的融合,采用DCS實現壓縮機控制已成為可能。然而,這需要在DCS系統中開發高性能處理器并定制化壓縮機算法模塊。對于空氣透平控制系統,由于其主要采用DEH實現,而通用型DEH本身就是在DCS基礎上開發的,因此實現DEH與DCS的一體化在技術上是完全可行的。
DCS一體化的實現帶來了諸多優點。首先,統一的軟硬件配置大大提高了熱控人員的維護效率和設備調試速度;其次,減少了設備故障率和備品備件的數量和種類,降低了電站的運行成本;統一的人機接口使得運行人員能夠全面監視全部系統工況,提高了監視的可靠性和簡便性;最后,DCS一體化還增強了系統的整體性和可靠性,減少了異構系統之間的聯網和通信接口。
根據火電廠DCS一體化的經驗,壓縮空氣儲能電站的DCS一體化配置方案也在逐步探索中。該方案旨在將壓縮機和空氣透平兩大關鍵設備的控制系統接入DCS系統中,實現全廠DCS全過程監視和控制。通過統一的軟硬件配置和組網方式,提升電站的自動化管控水平。
在當前全國產化、自主可控的趨勢推動下,壓縮空氣儲能電站DCS一體化系統采用國產品牌甚至是純國產、完全自主可控品牌已成為必然趨勢。這不僅有助于提升電站的自主可控能力,還能促進國內DCS廠商的技術研發和創新。
隨著壓縮空氣儲能技術和DCS技術的不斷發展,壓縮空氣儲能電站主輔機DCS一體化控制將成為必然趨勢。這一技術的應用將進一步提升電站的自動化水平和運行效率,為新能源領域的發展注入新的活力。




















