可持续和高效率

没有能源，什么事都干不了。这就是为什么利用可持续能源并确保它们尽可能高效运行是如此重要的原因。基于模型的控制概念现在使中小型生物质燃烧发电厂能够充分利用其设备。

能源是我们最宝贵的大宗商品之一，而就在过去几个月，已经清楚地表明了它对我们日常生活的影响有多么广泛。当我们寻求对化石燃料的依赖和成本飙升问题的解决方案时，所有目光都集中在了可再生能源上。可持续能源不仅有利于我们的环境保护，而且在世界各地都能以各种形式随时获得。

除了风能、水能和太阳能这三大能源之外，生物质燃烧也是一种环保的发电选择。效率是生物质发电厂运营商最关心的问题之一：发电过程中有多少是以有用能源的形式出现的？最重要的是，他们面临着需要减少工厂排放的压力。为了实现这两个目标，燃烧过程必须完全适合所使用的材料。

这正是奥地利创新控制技术专家Seamtec的用武之地。“我们帮助区域供热厂的运营商优化其系统，并提高效率，”Seamtec公司创始人兼首席执行官Peter Reiter解释道。“我们通过全盘着眼并整合电气和控制系统、锅炉以及燃烧和电源控制来做到这一点。而且我们采用定制的遥控技术将消费系统集成到电源中。”

特别是在小型生物质发电厂中，传统方法仍然是使用PID控制器来调节压力和温度等参数，这在很大程度上依赖于参数设置的假设和一般经验法则。“这导致控制环通常是稳定的，但不是最优的，”Reiter 解释道。“燃烧过程受到许多相互依赖的不同变量的影响。没有办法用PID控制器来表现这种复杂性。”

因此，在寻找新的解决方案以进一步提高中小型生物质发电厂的效率时，Seamtec公司向更大的同行寻求灵感。“在那里，基于模型的控制已经取得了巨大成功，”Reiter说道。

在像燃烧设备这样的多变量系统中，传统的PID控制器充其量只能提供平庸的结果。“实际值波动很大，而且可能与期望的目标值有很大偏差，”Reiter解释道。“这迫使你设定非常保守的目标值。”通过基于模型的控制，目标值和实际值之间的偏差就变得非常小。“你可以将目标值设置得更接近系统极限，并使整个过程更高效，”Reiter说道。

与使用PID控制器的解决方案相比，基于模型的发电厂控制通常需要花费更多时间和精力来实施。直到现在，小型发电厂还没有从增加的开发资源投资中获得足够的回报以实现盈利。“我们的目标是找到一种方法，为从几百千瓦到几兆瓦功率的小型发电厂经济高效地实施基于模型的控制，”Reiter说道。

作为实施这一想法的合作伙伴，Seamtec选择了贝加莱。“我们与贝加莱的紧密合作从2009 年开始，并且取得了很大的成功。当我们第一次与他们接洽这个项目时，很快就发现集成在他们开发环境中的MATLAB/Simulink工具正是我们所需要的，”Reiter解释道。“我们立刻就知道，贝加莱也将是我们这个项目的首选合作伙伴。”

两家公司的开发人员使用测试系统共同开发了Seamtec的控制概念。“通往最终设计的道路并不总是一条坦途，但在贝加莱的支持下，我们能够扫清一路上遇到的所有绊脚石。即使我们公司规模相对较小，我们也获得了一流的支持，这使我们总能快速找到解决方案，”Reiter说道。

基于MATLAB/Simulink的控制解决方案包括生物质燃烧发电厂中所涉及的每个过程模块。Seamtec公司的开发人员首先深入研究了工厂的过程行为，并在Simulink中尽可能真实地映射它。这使他们能够设计一种适合工厂的控制算法，并且可以在仿真中进行测试和调整。

Seamtec的模块化控制系统基于贝加莱的硬件和软件。贝加莱的Automation Studio工程工具具有 B&R Simulink Target功能，这是一个集成接口，开发人员只需单击几下即可轻松导入控制算法。

基于模型的控制的一大好处是所有测试都可以在仿真中执行，以便及早发现错误，这时对它们进行修复更经济且更容易。从而，不再需要在真实系统上运行测试，并冒着损坏昂贵设备的风险。相同的方法可用于调整所有工艺参数。自动代码生成大大减少了编程工作量。

Seamtec已经展示了基于模型的控制对小型供热厂的潜力，例如具有三个并联泵的区域供热厂：“我们为泵实施了一种互连策略，根据最佳运行情况打开一个、两个或所有三个泵，”Reiter解释道。“这使我们能够在相应范围内最大限度地提高工厂效率，同时尽可能减少能源损失。”

Seamtec也看到了基于模型的控制在其它可持续能源生产中的潜在好处。“我们收到了许多来自水电行业的有趣询问，”Reiter指出道。“这是基于模型的控制将发挥作用的另一个领域。”

自2009年成立以来，Seamtec公司的首要任务一直是解决可持续发展问题和更认真负责地使用资源。“我们心系地球、自然、地区和人。通过可持续发展改善我们的福祉需要运用智慧和知识。这些价值观是我们不断寻找优化工厂可持续能源生产方式的动力，”Reiter说道。

作者： Carola Schwankner，企业传播编辑，贝加莱