广州大学城之能源站自动控制

广州大学城位于约广州以南约18平方公里的小谷围岛上，建筑面积约724万平方米，现有人员约20万（来自百度数据），岛上350万m2的建筑纳入区域供冷系统，制冷总装机容量11.7万RT，分4个集中冷站，第一冷站采用溴化锂和常规电制冷机组，第二至第四冷站采用冰蓄冷系统(外融冰），总蓄冰量达到25.2万RTh，全球第二大冰蓄冷区域供冷系统，当时是仅次于美国芝加哥市UNICOM区域供冷项目（31万RTh）。

我们团队是2004年进驻项目，至2006年调试完成撤出。完成第二至第四冷站、末端换热站、管网、江对岸永大电厂热水制备站的自动控制系统。直至撤场，第一冷站（溴化锂加常规制冷）因为能源政策原因未开建。

2004年时模型图

2020年时的鸟瞰图

冰蓄冷机房采用冰蓄冷超低温水供冷，冷水供水温度为1℃ -3℃，回水为13℃，供回水温差10℃ -12℃。真正的大温差系统。

所谓冰蓄冷，就是利用晚上廉价的电价将能源站里面的水制成冰，白天在用空调的时候把冰融化用在电力的高峰时段。

系统共设置边制冰边供冷、制冰、融冰供冷、主机供冷、融冰优先的联合供冷以及主机优先的联合供冷共6种工况的详细控制策略。

设备配置  

该项目自动控制的几个首次尝试：

1：首次在冰蓄冷系统中引入以太网双环网架构，以保证网络的安全性；每个制冷站采用分布式I/O架构，这对于刚工作一年的我来说，这真是千载难逢的学习机会，好多人可能一辈子都遇不到这么庞大的网络。其中S7-414H负责每个冷站的冰蓄冷控制，S7-412H负责末端管网作为主站，冗余环网系统将分布于岛上的三个冷站彻底打通，这种架构直到5年后在其他项目得以延续使用，不过现在已经非常普遍了。

2：首次在冰蓄冷系统中采用硬冗余PLC控制器，当时硬冗余概念刚刚在国内出现，两个CPU同步工作机制，中间通过同步模块及同步光纤进行实时通讯（这个模式的调试非常烧脑，都是摸索，所以我的师傅的自控是非常厉害的，技术从无到有）；分布式I/O走总线架构，双总线；当时的终端电阻、拨码、mac地址设置等等诸多问题都是首次，当然，现在这些技术对于我们年轻的工程师都很熟悉，但是当时确实都是摸索出来的

3：制冷站系统总I/0控制点数约计10818点，14台工业计算机（其中服务器二台）、4套双机热备冗余PLC控制器及冗余PROFIBUS总线网络。283套ＰＬＣ换热站计费仪和控制器。以太网光纤总长为40公里、POFIBUS总线长为80公里。

（下一篇将介绍末端换热站及管网控制）

4：总管管径最大DN1000,传感器的选取没有经验，记得最深的是：因为温度传感器的温度探测点在顶上，为了更好的测量管道内的温度必须把温度传感器探针（套管）选的很长，结果管道冲洗施压冲断了好多探头，断掉的钢制套管好多都进了管道过滤器、大管道底部淤泥层（没冲洗干净），指挥部下命令如果设备吸入断掉的套管引起设备损坏，责任由我司承担，所以我师父不得不带着我们猫着腰进入6米多高，DN1000的管道内，打着手电筒去找寻（但是支管内还充盈着很脏的水）；

5：这么大的系统，按照1:3的体积比兑比乙二醇溶液（制冰工况下主机出水温度-8.3℃），加入至乙二醇溶液箱再通过加压泵打入系统，这是一个很缜密很细致的工作，加多了乙二醇浪费，如果加少了乙二醇，乙二醇就很难再补进去除非排掉浓度不够的溶液。浓度不够很怕制冰时候冻住，每个站两个通宵，眼睛都通红。

6：板换进口阀门关不死，制冰情况下，主机出口温度-8.3度，板换进出口温度极低差点就冻住，后来优化了程序做了防冻保护。

7：融冰工况下二次水的供水温度基本上能维持在2.5℃以内，出现一定波动是因为空气泵没有全部打开且负荷较大；一次水系统里面局部有空气存在，有些时候一次水流量小于二次水流量，导致二次水供水会混合有些二次水回水，导致温度升高，但控制系统的响应速度很快，在下一个周期就能将出水温度稳定在2℃以内；

8：系统管网非常庞大，最不利点非常多，最不利点的找寻比较麻烦，信号从换热站的控制系统抓取再通过总线传输到能源站。  

9：机组在制冷工况下和蓄冰工况下的COP值分别约为5.3和2.9；设计值分别是5.33和3.10，蓄冰工况下约克的双压缩机运行的匹配不是最优，因此在机组的控制优化方面还有一定的空间；

10：总体来说，从设计角度和自控角度来说，大学城项目均达到了良好的效果，当时在国内多项技术处于领先或首次使用；不足的是当时大学城的风谷电价差只有一毛，而且当时没有商业的业态，7/8月负荷最大的季节学校放假，经济性差了好多，这也是一直被业界诟病的原因之一，但是系统的自动控制绝对是成功的。随着这几年电价的好转及商业用户的增加，项目应该已经盈利了。

写下广州大学城，

特此祭奠我逝去的青春，还有怀念广州大学、星海音乐学院、广州美术学院的女同学，广州中医药大学、广州工业大学的食堂美食，还有瀛洲村的黄皮、木瓜、荔枝，黄埔军校的停泊的军舰，还有门口的东北菜酱骨架。

同时，广州大学城的设计与调试过程，为日后“能碳物联”的团队建立和技术积累打下了坚实的基础！

2006年，中国股市2800点.