联邦投资创造了一个前所未有的机会为私营部门与联邦机构合作引进氢经济。美国能源部(DOE)的两党合作的法律基础设施包括95亿美元[1]在清洁的氢动机与意图建立几个区域清洁的氢中心。这将进一步加强能源安全,除去碳素许多领域我们过渡到清洁能源。
今天氢是一个多才多艺的能量载体及其应用范围跨许多行业如炼油、氨和钢铁生产。这使我们能够利用现有的资产和基础设施扩大氢经济相结合的新技术使氢区域中心的基础。最近集中在建立这些中心已经正确地发展个人资产的解决方案在一个中心,氢的骨干枢纽将链接个人资产的控制系统。这意味着系统集成将发挥关键作用在这些项目的成功。
氢的解剖中心可以分为四个部分:制氢(使其)、氢储存和运输(移动),和电力生产(使用)。
这些片段可以进一步划分。氢生产,例如,会通过各种不同的过程从许多不同的生产商。生产方法将从现有的化石燃料的设施使用蒸汽甲烷重整可能通过添加碳捕获单元,现代化新电解槽和生物质设施。氢产生在这些过程将需要运输储存设施或电力生产单位。这些不同的部分需要有效地监控和有效控制,以确保一个健壮的氢网络。
因为中心建立在能源行业将需要多个合作伙伴,控制系统在每个中心将从许多供应商不同范围的系统,以及一个广泛的功能和通信协议。它将因此有必要建立某种形式的监控系统将所有单个控件集成到一个集中的系统会对全局有一个精确的正在发生的事情在整个中心在任何给定的时间。
让我们看看氢中心所需的控制系统体系结构。
综合(SCADA和分布式/嵌入式)控制
设计一个无缝的操作系统,控制系统集成计划需要开发中心早期规划阶段,而不是作为一个补充。系统集成商或集成商必须考虑现有的网络体系结构,以及为未来的扩张计划充分因为中心开发将推出阶段,继续扩大。
为了得到一个精确的描述整个氢所发生的中心,电解槽控制系统应该监督和其他氢生成单元,监控管道活动,控制电化学燃料电池与电网接口,接口和安全仪器系统(SIS)。这意味着数据从plc、DCS和SIS系统将所有的帮助下收敛于一个中心位置偏远/ SCADA系统。先进的应用程序将需要评估氢之间的集成中心电网和天然气网格,网格管理的平衡。
安全系统
氢可以高度不稳定,安全系统实现集成的关键枢纽。因为氢的使用是建立在行业法规、准则,规范和标准已经存在的工业用氢促进安全指导方针。除了现有的法规,系统已经到位,建立规范和标准,促进氢和燃料电池商业化。层保护分析(IEC 61511 / ISA84)将继续执政安全完整性水平(SIL)实现安全仪器系统(SIS)。氢中心集中控制室需要接口与安全系统,以促进远程关闭以及异常事件期间采取必要的控制作用。
人机界面(HMI),警报和生产、需求分析
控制室操作员需要了解整个氢中心没有不必要的数据加载到图形。人机界面应该快速结构化,这样运营商提醒异常条件和可以立即采取行动纠正任何问题。isa - 101后,高性能图形人机界面标准应该被开发,以便运营商提供有用的信息与数据点而不是超载。显示层次氢中心人机界面的发展至关重要,因为资产庞大网络的集成到一个中央系统。分析应该提前来决定如何这种层次结构以及如何最好的集成未来资产成为连接到中心。
报警合理化
一个健壮的报警系统将是一个重要的一部分氢中心运营商的中央控制系统在非正常条件下快速提醒在整个氢中心。报警合理化(按照ANSI / isa - 18.2)将报警激活和滋扰警报的数量最小化。合理化后,报警系统会导致快速反应的控制室运营商知道报警系统可以信任只报告必要的事件,从而减少自满。
它/ OT基础设施
近年来技术进步导致了推动它的收敛和不系统,但重要的是要理解每个系统的目的。OT系统优先维护可靠和安全生产操作时系统优先保障业务数据。多个不同的私人实体将形成氢中心不同设备供应商组成的网络和通信技术。周密的计划是必需的,所以企业可以与整个分享重要生产数据中心,同时保护自己的商业网络,确保整个系统的安全性和完整性符合工业控制系统(ICS)是基于IEC / ISA 62443。氢中心反过来可能会需要它自己的独立的网络基础设施。早期规划的网络体系结构允许简化整个通信网络与所有涉及私人实体相关联。
网络安全
积分/ OT基础设施规划是网络安全。传统IT风险并不完全捕获过程风险评估在OT级别所强调的ANSI / ISA / IEC 62443。这就是新的网络风险评估的一部分,CHAZOP(控制系统HAZOP方法)是有用的。执行CHAZOP使我们系统地识别关键风险在OT级别,健康,安全和环境的影响。执行CHAZOP有助于利益相关者和决策者跨氢中心识别真正的风险,并采取适当的缓解措施。
创建一个有效的氢的生态系统
氢生态系统的各个部分功能只能在一起,如果他们能够有效地运作。控制系统和网络规划应该开始在中心的早期开发阶段,以确保通信,数据和信息集成和流线型的实体。定义通信协议在硬件采购阶段,确定所有必要的硬件接口的前期规划过程的关键。另外,试图拼凑通信链接枢纽发展的后期阶段是更加昂贵和耗时。氢气控制系统规划发展中心应该是一个优先级系统地设计鲁棒控制基础设施帮助,移动和更有效地使用氢气。