随着信息化和互联网对传统产业的整合升级，本方案为提高系统能效和节能环保为目标，基于大数据和云计算及人工智能技术提出了在能源服务与能源生产中的融合应用技术即泛能网。本解决方案还在工业4.0方向进行了探索。能源产业的各个环节组成的产业链，与信息互联网及物联网技术整合，从而实现由生产向生产服务业的转型升级，形成一种新常态，称之为泛能网。
泛能网提供一种利用能源交易和服务的方法，其中所述泛能网包括作为泛能网的节点之一的交易服务器，所述交易服务器控制直接或间接与之连接的节点的能源交易和服务所述方法包括以下步骤：
a)多个能源生产装置和/或能源储存装置将包含能源有关信息的虚拟标签传输到泛能网中；
b)交易服务器根据多个能源生产装置和多个能源储存装置的虚拟标签以及能源应用装置的需求生成实时价格；
c)能源应用装置从交易服务器获得能源生产装置和能源储存装置的虚拟标签以及实时价格信息；
d)能源应用装置根据获得的信息选择能源来源；
e)能源应用装置通过虚拟管道获取能源。
交易服务器作为泛能网的节点之一，控制直接或间接与之连接的节点的能源交易和服务，所述交易服务器包括：
存储装置，用于存储多个能源生产装置和/或能源储存装置的包含能源有关信息的虚拟标签；
实时价格生成装置，根据多个能源生产装置和多个能源储存装置的虚拟标签以及能源应用装置的需求生成实时价格，其中所述交易服务器根据能源应用装置的请求，向其提供能源生产装置和能源储存装置的虚拟标签以及实时价格信息。
泛能网建立了创新性的智能泛能流理念，创造了智能能源——一种全新的能源体系，包括全新的能源结构、全新的能源生产和应用方式、全新的能源转换方式。
新奥投资数亿元在河北省廊坊市建设未来能源生态城，从2010年初开始动工，一期主园区占地150亩，包含生物燃气、污水处理、煤催化气化、超临界气化加氢、冷热电多联供能源中心、微藻、智能低碳大厦等项目，项目布局见图1-1。
图1-1新奥未来能源生态城项目布局
网络方案分别建设三套网，安全I区、安全II区、管理信息大区与办公区合并。安全区I和II之间采用防火墙进行隔离。安全区I、II与管理信息大区之间按电力二次系统安全严格要求应加正、反向隔离装置，但也允许使用防火墙，为简单起见使用防火墙。该方案的缺点是I、II区分别建网增加了投资。安全区内的业务用VLAN划分隔离，业务之间隔离，通过三层互通。
DCS控制系统、微电网SCADA等控制系统放在安全I区。
楼控和视频监控业务运行在安全区II。见图1-2。
图1-2新奥未来能源生态城总体网络拓扑图
图1-3安全I区控制网络系统拓扑图，该区为生产大区中对实时性、可靠性要求高的生产实时控制区，典型系统包括：各能源环节DCS实时控制自动化系统，变配电自动化系统。
中央控制室为生态城及全国各区域能源管理项目的集中控制中心，实现远程集中控制，各项目控制室实现本项目的本地自动分布式控制，手动控制与自动控制可切。
实时性的保证要通过不同业务之间划分VLAN，利用交换机的QOS特性保证实时性。
在该方案中采用MOXA工业双环以太网结构，各项目双以太网交换机互为备份，DCS为双CPU，每个CPU双端口，操作站双以太网接口分别接入互为备份的以太网交换机。
图1-3 双环工业以太网
图1-4为控制网络系统布局图，该图为设备物理位置及走线方案。上行光口采用多模光纤，配置为Turbo Ring，Trunk VLAN。
生物燃气控制室2条6芯多模光纤经出户管进管道井向南直到超临界管道井，由于超临界延时投入使用，暂时留足余量不剪断，从超临界出户，上桥架，到变电所下桥架，经入户管进变电所控制室，接MOXA EDS-516A-MM-SC的光口，出户上桥架，至微藻楼与大厦之间下桥架，经过路井到大厦机房接MOXA EDS-7828-R-HV。
生物燃气另外2条6芯多模光纤经出户管进管道井向西直到催化气化，由于催化气化延时投入使用，暂时留足余量不剪断，从催化气化出户到多联供能源中心控制室，接MOXA EDS-408A-MM-SC，出多联供，经管道直至微藻大棚，由于微藻大棚延迟开通，同样，留足余量不剪断，经过路管道到大厦机房，再至配电室，接配电室的交换机MOXA EDS-408A-MM-SC，再从配电室至大厦机房，接MOXA EDS-7828-R-HV。
图1-4 安全I区网络设备布局图
安全II区主要承载视频监控、楼控、能效服务平台等。核心层交换机采用2台CISCO 4503E互为热备，智能大厦的楼层接入交换机通过千兆电接口直接接入4503E的48口电接口板上。各单体建筑汇聚到微藻弱电机房，汇聚层交换机为CISCO 12千兆光接口WS－C3750G－12S。图1-5所示为安全II区网络拓扑图，各接入层交换机如表5所示，删除线表示根据实际弱电管道优化交换机布局设计后，比原设计减少的交换机。
图1-5安全II区网络拓扑图
安全III区为办公网络。无核心层交换机，微藻楼弱电间和智能大厦分别放置汇聚交换机，汇聚交换机为WS-3750G，各接入层交换机为CISCO2960。网络拓扑布局图如1-6。
图1-6安全III区网络拓扑布局图
二、智慧制造解决方案
DCS系统解决了80%单回路常规PID自动控制与监控，国内厂家如和利时、浙大中控的DCS技术与产品已经十分成熟。环境和资源的制约，高能耗粗放式生产的不可持续，中国经济结构的转型升级，决定了石化等行业必须以更先进的生产技术，提高能效，节能降耗，增加产品附加值。我国和国外的差距主要在软技术人才和服务，如国外的APC工程师十分普及，帝华科技为国内化工企业提供经验丰富的APC技术与人才服务。化工过程和机理复杂多变，先进过程控制APC（Advanced Process Control）主要用来处理那些采用常规控制效果不好，甚至无法控制的复杂工业过程控制问题。
2.1 VCM先进控制器
在精馏塔先进控制系统中，如何克服进料（组分、温度、流量）波动的影响是难点。进料变化后，经过一段时间的滞后，开始影响低沸塔塔顶温度、塔底温度、塔底液位，再经过一段时间的滞后，开始影响高沸塔塔顶温度、塔底温度、塔底液位。与塔顶和塔底的测量点相比，塔中部的温度测量点会更早地受到进料波动的影响，但是最早受影响的测量点仍然为塔压。由于影响塔压测量值的因素非常复杂，彻底克服进料波动的影响，主要依赖于对塔温度和塔底液位的预报。根据预报值，提前动作，有效克服干扰的影响，是先进控制的特色之一。
2.1.1 先进控制器的功能
精馏塔先进控制系统将实现如下功能：
1) 保证产品质量；
2) 实现“卡边”控制、减少能耗；
3) 保证精馏塔气液负荷稳定，满足各种工艺约束；
4) 提高对精馏塔高品质热量的利用率。
2.1.2 控制器变量列表表1 VCM精馏先进控制系统变量列表
|
类型 |
位号 |
描述 |
类型 |
|
操作变量 |
2TIC-2319A1 |
低沸塔塔顶冷凝器冷冻水阀门 |
MV |
|
2TIC-2319A2 |
低沸塔塔底再沸器热水阀门 |
MV | |
|
2TIC-2309A1 |
高沸塔塔顶冷凝器冷冻水阀门 |
MV | |
|
2TIC-2309A2 |
高沸塔塔底再沸器热水阀门 |
MV | |
|
被控变量 |
2TIC-2319A1 |
低沸塔塔顶温度 |
PV |
|
2TIA-2318A |
低沸塔塔底温度 |
PV | |
|
2TIC-2309A1 |
高沸塔塔顶温度 |
PV | |
|
2TI-2312A |
高沸塔塔底温度 |
PV | |
|
2LIA-2303A.PV |
高沸塔塔底液位 |
PV | |
|
干扰变量 |
2TI-2303A |
低沸塔进料温度 |
PV |
整个控制器有4个操作变量，5个被控变量，1个干扰变量，先进控制器实施后，由先进控制器直接改变4个阀门。在一定压力下，混合物的组成是依温度而变的。因此，低沸塔或高沸塔的塔顶和塔底温度，是影响精馏质量的主要参数，故把该温度作为先进控制器主要的被控变量。低沸塔的进料温度的波动对低沸塔塔顶和塔底的温度产生很大的影响，所以通过引入低沸塔进料温度作为前馈变量，可以有利于提前克服低沸塔温度的波动。
图2-1 VCM先进控制系统结构
2.1.4 模型构建
图2-2 先进控制器模型
2.2 PID整定对低沸塔塔釜液位PID回路和高沸塔塔顶压力PID回路参数进行整定，可以增加低沸塔塔釜液位和高沸塔塔顶压力的稳定性，提高先进控制系统对精馏温度控制的精确度。 具体效果如图2-3：
图2-3 低沸塔液位PID参数整定前后效果对比
从低沸塔塔釜液位的PID控制曲线上可以看出液位和阀位的波动幅度过大，是比例和积分作用过强所致，将PID中的参数P（比例度）由原来的90调整为130，参数I(积分时间)由原来的120改为180后，控制效果明显提高。
图2-4高沸塔塔顶压力PID参数整定前后效果对比
由于高沸塔塔顶压力的控制阀门的阀位通常处于上限的位置，容易导致积分饱和，所以应将积分作用减弱，I(积分时间）由原来的50调整为300。增加了阀门的响应速度，减小了阀门的动作幅度。
2.3 制定先进控制系统的操作流程和安全保障措施
先进控制系统软件操作界面分成两部分：
1) 工程师界面
先进控制器软件包含有工程师操作界面，在该界面上可以完成对先进控制器参数设置等工作。
2) 操作员界面
操作员界面通过在DCS上设计而成，如图2-5，通过该界面操作员可以完成先进控制器的投用与切除以及工艺变量优化范围的设定
2-5操作员操作画面
2.3.1 先进控制器的投运过程
（1）在工程师平台上启动APCmanage软件，点击“load”加载先进控制器文件，加载完控制器文件后点击“start”，先进控制器程序开始运行，如图1-6。
（2）在操作员界面点击启动按钮，先进控制器开始运算，如图2-6
2-6 先进控制器启动画面
（3）在操作员画面点击投用按钮，先进控制器开始控制现场变量（阀门开度），如图2-7。
2-7 先进控制器投用画面
2.3.2 先进控制器切除过程在操作画面点击停止后可把先进控制切除，此时操作员可以进行手动控制，如图2-8。
2-8 先进控制器切除画面
2.3.3 正常使用（1）限制控制正常运行中，操作员可以在DCS上的先进控制操作员界面上更改变量的操作范围，根据工艺需要可以设为一个固定的值也可以设为一个区间，如图2-9。
2-9 操作范围设置画面
（2）先进控制软件具有预报、校正功能，其操作结果与操作员的操作结果是大体一致的，但是会有差别。在变量不超限的正常工况下，不建议切除先进控制；
（3）在先进控制投运初期，在无法确认先进控制是否操作正确的情况下，可切除先进控制。通过总结先进控制的操作经验，应逐渐减少切除先进控制的时间。
2.3.4 安全保障措施（1）通讯保障
在每个先进控制器运算周期，先进控制器都会对DCS写入一个固定的数值，DCS每秒钟都对该数值进行递减，如果在两个先进控制周期先进控制器未写入该数值，那么DCS会对减小到零，说明发生通讯故障，会自动切下先进控制器改为手动控制，并提示操作员通讯故障，如图2-10。
图2-10 通讯状态监控画面
（2）变量保障
每个操作变量和被控变量都设有上下限，运行初期可以采用“逐渐放松”的方法，如图2-11。
2-11 操作范围设置画面
（3）先进控制算法保障
先进控制采用预报、校正等策略，对测量仪表不准、模型不准等具有一定程度的补偿作用。对阀门动作采用先检测真实值、后优化的策略，这样弥补了阀门未按照优化值动作的影响。
2.4 先进控制系统运行效果（1）除排放高沸物外，高低沸塔均实现自动控制，操作人员只需要在APC控制界面设置好适当的控制指标后，先进控制系统就会按照该控制目标调节相应的阀门，迅速的使被控目标达到稳态，并持续保持该状态。
（2）由于引入低沸塔进料温度做前馈，在一定程度上削弱了进料温度波动给整个精馏系统带来的扰动。
（3）在先进控制投用过程中，成品氯乙烯的各项指标均在标准范围内。
（4）以下是2013年12月14日17点30分至2013年12月15日8点44分精馏先进控制系统试运行过程中的控制目标曲线图：
2-4-1先进控制系统投运开始时低沸塔系统温度曲线
2-4-2先进控制系统投运结束时低沸塔系统温度曲线
2-4-3先进控制系统投运开始时高沸塔系统温度曲线
2-4-4先进控制系统投运结束时高沸塔系统温度曲线
2-4-5先进控制系统投运时低沸塔系统压力曲线
2-4-6先进控制系统投运时高沸塔系统压力曲线
2-4-7先进控制系统投运时进料温度波动曲线