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杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司吳辰璇，朱珂，費(fèi)盼峰

中煤新集利辛發(fā)電有限公司李啟鋒

1　項(xiàng)目目標(biāo)和概述

傳統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已有多年歷史，能較好地完成傳統(tǒng)控制任務(wù)。但隨著流程工業(yè)對(duì)生產(chǎn)控制精細(xì)化、高效化的要求不斷提高，以及人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在的控制系統(tǒng)不僅要處理傳統(tǒng)的溫度、壓力、流量和液位等四大傳感信號(hào)，而且還要能夠處理視覺(jué)、語(yǔ)音等以前沒(méi)有的信號(hào)，要支持5G等無(wú)線通信，這些傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是無(wú)法做到的；另外，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)廠家各自都有自己的通信協(xié)議，不開(kāi)放、不可擴(kuò)展、不可兼容，這對(duì)于未來(lái)按需生產(chǎn)的智能制造是不相適應(yīng)的。因此，傳統(tǒng)DCS難以實(shí)現(xiàn)與人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的深度融合，難以滿(mǎn)足對(duì)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)的更高要求。

近年來(lái)，隨著業(yè)界針對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0等的技術(shù)體系探索，以及5G的通訊技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬化技術(shù)的發(fā)展，為OT與IT層深度融合、協(xié)同控制提供了途徑，工廠需要更扁平的架構(gòu)、更簡(jiǎn)單的流程和更智能的分析。

中煤新集利辛發(fā)電有限公司（用戶(hù)單位）位于安徽省亳州市利辛縣胡集鎮(zhèn)，于2008年12月成立。其裝機(jī)規(guī)模為3320MW，分二期建設(shè)：一期工程2×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組于2016年10月建成投產(chǎn)，基建期先后獲得省部級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)121項(xiàng)，2018年榮獲國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程金獎(jiǎng)，被列為國(guó)家第一批煤電聯(lián)營(yíng)重點(diǎn)推進(jìn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了全國(guó)工期最短、質(zhì)量最優(yōu)、安全最好、造價(jià)最低，是我國(guó)首座“科技領(lǐng)先、指標(biāo)先進(jìn)、綠色環(huán)保”的百萬(wàn)千瓦級(jí)“煤電一體化”標(biāo)桿項(xiàng)目；二期工程2×660MW超超臨界燃煤機(jī)組于2021年1月獲得核準(zhǔn)，正在建設(shè)，將于2024年迎峰度夏前正式發(fā)電，是安徽省“十四五”規(guī)劃建設(shè)重點(diǎn)項(xiàng)目，致力打造國(guó)際領(lǐng)先的新型智慧電廠。

本項(xiàng)目是以中煤新集利辛板集電廠擴(kuò)建工程為基礎(chǔ)，研發(fā)控制器虛擬化軟件及配套通信網(wǎng)關(guān)，并應(yīng)用到板集電廠二期輔助車(chē)間。板集電廠擴(kuò)建工程是在一期規(guī)劃的擴(kuò)建場(chǎng)地上進(jìn)行擴(kuò)建，其將建設(shè)2臺(tái)超超臨界二次再熱660MW燃煤發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)脫硫、脫硝、除塵、廢水處理等裝置。

本項(xiàng)目中的虛擬DCS控制系統(tǒng)是以發(fā)電過(guò)程的自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，運(yùn)用5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)，探索構(gòu)建適應(yīng)電廠業(yè)務(wù)特點(diǎn)和發(fā)展需求的“數(shù)據(jù)中臺(tái)”“業(yè)務(wù)中臺(tái)”等新型IT架構(gòu)模式，建設(shè)敏捷高效的新一代數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施。本項(xiàng)目以管控一體化、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，集成智能傳感與執(zhí)行、智能控制與優(yōu)化、智能管理與決策等技術(shù)，形成智慧發(fā)電運(yùn)行控制管理模式，實(shí)現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低耗、靈活的生產(chǎn)目標(biāo)，構(gòu)建更高階段的信息化與自動(dòng)化電廠，全面接近并最終實(shí)現(xiàn)感知智能化、控制智能化、運(yùn)維智能化、經(jīng)營(yíng)智能化、安全智能化、值守少人化的理想目標(biāo)，建設(shè)具有自感知、自分析、自診斷、自決策、自學(xué)習(xí)、自尋優(yōu)、自適應(yīng)等功能的國(guó)際領(lǐng)先新型智慧電廠。

本項(xiàng)目在二期輔助車(chē)間擬建設(shè)云平臺(tái)控制系統(tǒng)，其采用和利時(shí)虛擬化DCS控制系統(tǒng)來(lái)控制IO點(diǎn)規(guī)模6600多點(diǎn)，覆蓋水系統(tǒng)（原水石灰處理系統(tǒng)、循環(huán)水排污水膜處理系統(tǒng)、脫硫廢水零排放、工業(yè)水系統(tǒng)、含煤廢水處理等）、灰?guī)煜到y(tǒng)（廠內(nèi)灰?guī)?、鋼板大灰?guī)斓龋┘拜斆合到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能化控制。

圖1 板集電廠全景圖

2　案例介紹

2.1　系統(tǒng)架構(gòu)

板集電廠二期項(xiàng)目首次在電力行業(yè)應(yīng)用基于DCS虛擬化的輔助車(chē)間云平臺(tái)控制系統(tǒng)，取消輔網(wǎng)DCS控制裝置，通過(guò)部署在生產(chǎn)云系統(tǒng)的虛擬DCS控制器實(shí)現(xiàn)控制、遠(yuǎn)程操作、統(tǒng)一管理等功能。

虛擬DCS控制系統(tǒng)通過(guò)在VMware ESXi虛擬化平臺(tái)上運(yùn)行的硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTLinux）代替?zhèn)鹘y(tǒng)分散控制系統(tǒng)控制器I/O控制、邏輯運(yùn)算的功能。

虛擬DCS控制創(chuàng)新將5G技術(shù)與云平臺(tái)、虛擬化控制器系統(tǒng)深度融合，開(kāi)放硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)軟件與硬件解耦，參用分布式設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)資源池的虛擬化、分時(shí)共享、動(dòng)態(tài)調(diào)配、彈性伸縮。

虛擬DCS控制系統(tǒng)的實(shí)施將促使傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)由軟硬件綁定架構(gòu)逐步轉(zhuǎn)向云計(jì)算架構(gòu)，解決工業(yè)控制系統(tǒng)平臺(tái)封閉、軟硬件捆綁、建設(shè)周期長(zhǎng)、資源利用率低、數(shù)據(jù)孤島、大數(shù)據(jù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)門(mén)檻高等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)硬件軟件化，打破自動(dòng)化領(lǐng)域的國(guó)外大型供應(yīng)商主導(dǎo)的壟斷局面，推進(jìn)軟件國(guó)產(chǎn)化的數(shù)字轉(zhuǎn)型。

虛擬DCS控制系統(tǒng)采用通用虛擬化硬件平臺(tái)，研發(fā)輕量化云平臺(tái)、虛擬化控制技術(shù)等，具有靈活性高、性?xún)r(jià)比高、可靠性高、可按需部署等技術(shù)特點(diǎn)。該成果已在板集電廠一期化水系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行，系統(tǒng)性能良好、運(yùn)行穩(wěn)定；正在二期及其他項(xiàng)目推廣應(yīng)用，將進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率、降低煤耗，推動(dòng)工業(yè)控制系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

虛擬DCS控制系統(tǒng)是探索DCS產(chǎn)品未來(lái)新形態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)，主要研究?jī)?nèi)容為：

（1）虛擬控制系統(tǒng)基礎(chǔ)研究，基于電力生產(chǎn)指定運(yùn)行環(huán)境部署的可行性研究。

（2）研究虛擬機(jī)下控制器底層操作系統(tǒng)選型，包括操作系統(tǒng)運(yùn)行周期穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

（3）研究虛擬控制器軟件架構(gòu)、模塊化設(shè)計(jì)及可擴(kuò)展性。

（4）研究控制網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、可靠性、安全性和控制器、邊緣網(wǎng)關(guān)與IO的高速通信技術(shù)。

（5）研究虛擬化后多個(gè)控制器的冗余技術(shù)，包括控制網(wǎng)鏈路冗余、多控制器冗余網(wǎng)對(duì)帶寬的要求、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的影響。

（6）研究5G技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制場(chǎng)景的可行性及接口裝置及測(cè)試驗(yàn)證。

（7）基于板集電廠廢水處理、輸煤、除灰工藝系統(tǒng)特點(diǎn)，完成基于虛擬化DCS控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、軟硬件配置、智能控制等應(yīng)用研究。

本系統(tǒng)構(gòu)成如圖2、圖3所示。

圖2 虛擬控制器系統(tǒng)核心架構(gòu)圖

圖3 板集電廠虛擬云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

本虛擬控制系統(tǒng)核心架構(gòu)包括上位監(jiān)控、虛擬控制器、網(wǎng)關(guān)和IO設(shè)備，其中：

（1）上位監(jiān)控

上位監(jiān)控系統(tǒng)采用和利時(shí)MACS6.5.4版本，具備工程師站、操作員站、歷史站等功能，包含HAMS，支持新的虛擬控制器組態(tài)和監(jiān)控等功能，保持與傳統(tǒng)DCS軟件整體功能基本一致。

（2）虛擬控制器

虛擬控制器部署在服務(wù)器中，由硬件資源、虛擬化平臺(tái)軟件、操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件組成，具備傳統(tǒng)控制器功能。通過(guò)虛擬化技術(shù)，一臺(tái)服務(wù)器可以部署多個(gè)控制器。虛擬控制器支持控制器冗余，和上位機(jī)軟件通過(guò)雙以太網(wǎng)進(jìn)行通信。

硬件資源：支持X86架構(gòu)的商用PC機(jī)部署；

虛擬化平臺(tái)軟件：支持自定義虛擬化軟件部署，可以在商業(yè)虛擬機(jī)上運(yùn)行；

操作系統(tǒng)：虛擬控制器的操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RSlinux+實(shí)時(shí)補(bǔ)丁方式，保證控制器能夠完成實(shí)時(shí)控制；

應(yīng)用軟件：虛擬控制器軟件（RTS）架構(gòu)。

（3）網(wǎng)絡(luò)

整個(gè)系統(tǒng)中包含三種網(wǎng)絡(luò)，即系統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)、冗余網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

系統(tǒng)網(wǎng)：DCS工程師站、操作員站、歷史站、AMS軟件等與控制器通信的網(wǎng)絡(luò)。

控制網(wǎng)：控制器與IO模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的網(wǎng)絡(luò)。

（4）網(wǎng)關(guān)

完成虛擬控制器與IO模塊間的以太網(wǎng)和DP之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)云化控制器和I/O模塊的通信。單網(wǎng)關(guān)支持4條鏈路獨(dú)立DP，與控制器之間通過(guò)以太網(wǎng)（UDP）通信，支持兩條鏈路冗余。5G網(wǎng)絡(luò)部署在虛擬控制器和網(wǎng)關(guān)之間，通過(guò)5G網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)有線轉(zhuǎn)無(wú)線透?jìng)鳌?/p>

（5）IO模塊

保持和傳統(tǒng)IO模塊一致。

2.2　系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）硬件架構(gòu)：云化部署，優(yōu)化資源配置。ICS硬件架構(gòu)，包括虛擬控制器、智能應(yīng)用云服務(wù)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)云服務(wù)器、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)云服務(wù)器、智能算法平臺(tái)云服務(wù)器、數(shù)據(jù)支撐環(huán)境云服務(wù)器、計(jì)算云服務(wù)器、智能控制器、高級(jí)值班員站等。

（2）軟件架構(gòu)：低代碼更便捷、更可靠。全廠一體化控制，同時(shí)提供高度開(kāi)放的第三方應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境和接口規(guī)范，支持對(duì)第三方專(zhuān)用控制運(yùn)行軟件包的集成。系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)挖掘、智能計(jì)算與分析、信息可視化組態(tài)、低代碼建模、高級(jí)報(bào)警管理、畫(huà)面增強(qiáng)、視頻集成、知識(shí)庫(kù)等的運(yùn)行支撐環(huán)境。系統(tǒng)選擇成熟、穩(wěn)定、先進(jìn)的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、中間件等，采用高可用技術(shù)，保證系統(tǒng)具備長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的能力，當(dāng)出現(xiàn)誤操作或異常情況時(shí)，有良好的系統(tǒng)糾錯(cuò)和恢復(fù)能力。

（3）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：互聯(lián)更安全，充分保障DCS層安全。生產(chǎn)控制網(wǎng)以ICS網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu)，建立一體化系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行智能監(jiān)控，通過(guò)智能應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)發(fā)電智能控制與尋優(yōu)。生產(chǎn)控制網(wǎng)貫通ICS廠級(jí)和機(jī)組級(jí)，包括I/O通訊網(wǎng)、實(shí)時(shí)控制網(wǎng)和高級(jí)應(yīng)用服務(wù)網(wǎng)，通過(guò)服務(wù)安全、網(wǎng)絡(luò)隔離、信道加密、分權(quán)限訪問(wèn)、審計(jì)等技術(shù)措施保障網(wǎng)絡(luò)安全。

圖4 和利時(shí)智能云平臺(tái)特點(diǎn)

2.3　技術(shù)指標(biāo)

（1）支持虛擬控制器資源監(jiān)測(cè)及診斷。

（2）支持傳統(tǒng)控制器冗余功能，實(shí)現(xiàn)控制器無(wú)擾切換。

（3）控制器虛擬化后借助高頻CPU運(yùn)算能力比傳統(tǒng)控制器提高5倍數(shù)以上，可降低傳統(tǒng)控制器的運(yùn)算負(fù)荷。

（4）支持運(yùn)算和通信管理分核處理，獨(dú)自CPU核運(yùn)算，提供強(qiáng)大運(yùn)算能力。

（5）支持工藝模型仿真運(yùn)行，模型數(shù)據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的鏡像，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)事故預(yù)測(cè)。

（6）支持工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)總線的統(tǒng)一。

（7）支持IEC61131-3組態(tài)多任務(wù)運(yùn)行。

（8）支持傳統(tǒng)控制器的IEC61131-3組態(tài)邏輯運(yùn)算。

（9）支持C語(yǔ)言編制算法，擴(kuò)展第三方智能優(yōu)化算法。

2.4　安全措施

本系統(tǒng)及配套工程在設(shè)計(jì)之初就對(duì)運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了充分的評(píng)估，并將風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施融入到了系統(tǒng)中。對(duì)于潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，我們也提出了切實(shí)可行的管控措施。本系統(tǒng)主要可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)及管控措施如下：

（1）針對(duì)系統(tǒng)單控制器及單網(wǎng)絡(luò)故障風(fēng)險(xiǎn)

通過(guò)控制器冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)切換機(jī)制，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了有效避免。

（2）針對(duì)電源故障可靠性風(fēng)險(xiǎn)

如果出現(xiàn)單服務(wù)器電源全部失效，則所在該服務(wù)器的所有虛擬控制器冗余系統(tǒng)會(huì)診斷出對(duì)方機(jī)故障，會(huì)出現(xiàn)備機(jī)虛擬控制器升主的情況。這種情況也相當(dāng)于傳統(tǒng)控制器的主控制器的電源全部是失效，系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)備機(jī)升主的情況。

（3）針對(duì)通信故障風(fēng)險(xiǎn)

系統(tǒng)具有斷網(wǎng)后IO信號(hào)保持、聯(lián)鎖保護(hù)邏輯維持等功能。

由上節(jié)技術(shù)說(shuō)明，整個(gè)控制系統(tǒng)通信層級(jí)設(shè)計(jì)相互獨(dú)立，互不影響，故障不擴(kuò)散，降低因?yàn)轳詈蠈?dǎo)致的問(wèn)題。整個(gè)控制系統(tǒng)通信層級(jí)各個(gè)環(huán)節(jié)都是冗余設(shè)計(jì)，冗余設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)可用性和可靠性。如果控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)多重故障，控制系統(tǒng)策略：可以輸出保持和安全值輸出。

（4）云平臺(tái)虛擬機(jī)管理軟件的可靠性及故障應(yīng)對(duì)措施

虛擬化是由Hypervisor來(lái)實(shí)現(xiàn)的。Hypervisor具有監(jiān)管功能，可以讓多個(gè)運(yùn)行環(huán)境相互獨(dú)立，由此提供了一種隔絕機(jī)制，讓每個(gè)應(yīng)用都運(yùn)行在獨(dú)立的環(huán)境中，從而提高系統(tǒng)的可靠性、防護(hù)性和安全性。由于采用的是虛擬機(jī)方式，能達(dá)到完全隔離，實(shí)時(shí)性有保障，各個(gè)虛擬機(jī)間相互不影響。資源確定性：運(yùn)算，存儲(chǔ)等資源預(yù)先分配好的，資源能夠得到保障，運(yùn)行更安全。一旦虛擬機(jī)管理軟件出現(xiàn)異常情況，相當(dāng)于傳統(tǒng)控制器的控制器異常，虛擬控制器會(huì)重啟，備機(jī)會(huì)升主機(jī)。單故障實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。

（5）虛擬控制器實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的可靠性及故障應(yīng)對(duì)措施

虛擬控制器采用的是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。這個(gè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多行業(yè)（包括工控行業(yè)）、多種場(chǎng)景使用，是非常成熟的系統(tǒng)。操作系統(tǒng)后臺(tái)有監(jiān)控程序（相當(dāng)于看門(mén)狗），一旦出現(xiàn)操作系統(tǒng)異常能夠識(shí)別。如果操作系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，故障控制器會(huì)重啟，降為備機(jī)控制器，之前的備機(jī)控制器會(huì)升主機(jī)。單故障實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。

（6）虛擬控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可靠性保障

組網(wǎng)方案：物理層專(zhuān)用通道或者劃分VLAN，確保輔助車(chē)間就地設(shè)備與云平臺(tái)虛擬控制器的穩(wěn)定通信，避免網(wǎng)絡(luò)擁塞、風(fēng)暴等問(wèn)題。

（7）工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全

依據(jù)國(guó)能安全36號(hào)文中對(duì)于發(fā)電廠控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)的要求，中煤新集利辛板集電廠二期項(xiàng)目為2臺(tái)66萬(wàn)的機(jī)組，本次輔助車(chē)間控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)建設(shè)應(yīng)按照安全等級(jí)保護(hù)3級(jí)系統(tǒng)能力進(jìn)行建設(shè)，要求解決方案設(shè)計(jì)遵循GB/T25070-2019網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)安全設(shè)計(jì)技術(shù)要求，以設(shè)計(jì)要求中提出的工業(yè)控制系統(tǒng)保護(hù)安全技術(shù)設(shè)計(jì)框架為基礎(chǔ)，滿(mǎn)足工業(yè)控制系統(tǒng)等級(jí)保護(hù)安全技術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建在安全管理中心支持下的計(jì)算環(huán)境、區(qū)域邊界、通信網(wǎng)絡(luò)三重防御體系，“一個(gè)中心三重防護(hù)”，就是針對(duì)安全管理中心和安全計(jì)算環(huán)境、安全區(qū)域邊界、安全通信網(wǎng)絡(luò)的安全合規(guī)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，建立以計(jì)算環(huán)境安全為基礎(chǔ)，以區(qū)域邊界安全、通信網(wǎng)絡(luò)安全為保障，以安全管理中心為核心的網(wǎng)絡(luò)安全整體保障體系。

（8）工程可靠性設(shè)計(jì)加強(qiáng)保障

本項(xiàng)目針對(duì)遠(yuǎn)距離通信，及系統(tǒng)IO大規(guī)?；萘?，及不同工藝系統(tǒng)對(duì)控制實(shí)時(shí)性及保護(hù)等級(jí)要求，以基于圖論優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分保障系統(tǒng)交換節(jié)點(diǎn)的延遲，并通過(guò)工藝專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的分站設(shè)計(jì)及硬件配置。同時(shí)設(shè)計(jì)還考慮到整個(gè)系統(tǒng)遇到光纜被挖斷等不可抗力風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)的安全停運(yùn)、虛擬控制系統(tǒng)與實(shí)體控制系統(tǒng)的快速切換等方案。

總之，本項(xiàng)目在技術(shù)研發(fā)和工程設(shè)計(jì)階段均對(duì)未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)了充分的評(píng)估，并做好了充分的措施，確保系統(tǒng)可靠。

3　代表性及推廣價(jià)值

能源領(lǐng)域首臺(tái)虛擬化控制系統(tǒng)的研制和應(yīng)用具有重要意義。在國(guó)內(nèi)可規(guī)?；I(yè)應(yīng)用的虛擬化控制系統(tǒng)尚未推出，在能源行業(yè)尤其無(wú)規(guī)模應(yīng)用先例，該技術(shù)國(guó)內(nèi)主要還在小規(guī)模試驗(yàn)階段。板集電廠作為國(guó)內(nèi)第一家虛擬化技術(shù)落地和應(yīng)用的火電示范性項(xiàng)目，項(xiàng)目建成后，將在火電行業(yè)的技術(shù)發(fā)展史中占據(jù)極為重要的地位，代表著國(guó)內(nèi)電力能源領(lǐng)域在智能化、智慧化進(jìn)程中又一個(gè)標(biāo)志性的里程碑。

首先，虛擬化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)智慧能源的管理和調(diào)度。通過(guò)將能源控制系統(tǒng)核心控制器的虛擬化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)能源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析和優(yōu)化。虛擬化控制系統(tǒng)支持強(qiáng)大算力，可以通過(guò)智能算法和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，根據(jù)能源需求、供需情況和環(huán)境條件等因素，自動(dòng)調(diào)整能源系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高能源利用效率，降低能源消耗和排放。

其次，虛擬化控制系統(tǒng)通過(guò)5G的互聯(lián)，能夠?qū)崿F(xiàn)能源互聯(lián)和合作。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，能源系統(tǒng)不再是單一的能源供給和消耗系統(tǒng)，而是通過(guò)互聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、儲(chǔ)存、輸送和使用的全面互聯(lián)。虛擬化控制系統(tǒng)可以通過(guò)智能化和自動(dòng)化的方式，實(shí)現(xiàn)不同能源系統(tǒng)的互聯(lián)和協(xié)同運(yùn)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

第三，虛擬化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自主可控的能源管理。傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)通常由集中式的調(diào)度中心控制和管理，缺乏對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和響應(yīng)能力。而虛擬化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的分布式管理和控制，每個(gè)設(shè)備和組件都具備自主決策和調(diào)度功能。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析能源系統(tǒng)的狀態(tài)和性能，虛擬化控制系統(tǒng)可以快速響應(yīng)能源需求和變化，實(shí)現(xiàn)更加靈活和可靠的能源管理。

最后，虛擬化控制系統(tǒng)的研制和應(yīng)用將受益于5G技術(shù)的引入。5G技術(shù)具有高速傳輸、低時(shí)延和大規(guī)模連接等特點(diǎn)，能夠?yàn)樘摂M化控制系統(tǒng)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持和數(shù)據(jù)傳輸能力。通過(guò)5G技術(shù)，虛擬化控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精確度。

總之，能源領(lǐng)域首臺(tái)虛擬化控制系統(tǒng)的研制和應(yīng)用具有重要的意義。它將推動(dòng)能源系統(tǒng)向智能化、互聯(lián)化和自主可控的方向發(fā)展，提高能源利用效率和可靠性，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源發(fā)展的目標(biāo)。同時(shí)，虛擬化控制系統(tǒng)的應(yīng)用還將受益于5G技術(shù)的引入，后者為能源系統(tǒng)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持和數(shù)據(jù)傳輸能力。

摘自《自動(dòng)化博覽》2025年2月刊