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[外汇期货]这标志着DCS系统开始进入到我国自动化领域

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摘要:回顾改革开放三十年来我国火电厂自动化高速发展的进程,历经了DCS成功推广应用和自主创新取得重大突破、火电厂信息化中国独特模式的形成和发展、数字化电厂建设的成功起步等标志性的发展事件,我国火电厂自动技术取得了空前的进步。历史的经验告诉我们,火电厂自动化工作一定“改革开放”三十年中,我国火电厂自动化取得了前所未有的高速发展,我国火电厂自动化应用技术已经处于国际先进水平

摘要:回顾改革开放三十年来我国火电厂自动化高速发展的进程,历经了DCS成功推广应用和自主创新取得重大突破、火电厂信息化中国独特模式的形成和发展、数字化电厂建设的成功起步等标志性的发展事件,我国火电厂自动技术取得了空前的进步。历史的经验告诉我们,火电厂自动化工作一定
 
 

“改革开放”三十年中,我国火电厂自动化取得了前所未有的高速发展,我国火电厂自动化应用技术已经处于国际先进水平,自动化装备自主创新也取得了一些重大突破,与此同时,我国也积累了一些高度自动化火电厂的管理经验。认真回顾和总结改革开放三十年来我国火电厂自动化的发展进程和创新经验,对于进一步推动我国火电厂自动化更好更快发展具有十分重要意义。
一、火电厂自动化发展进程
随着党中央“改革开放”政策逐步深入贯彻,从上世纪八十年代中后期开始,火电厂自动化开始进入了高速发展的时期,经历了若干具有标志性的事件,取得了一系列明显的成果。
1.1 平圩、石横工程300MW、600MW机组技术引进
上世纪八十年代中期,我国以平圩、石横工程为依托从美国引进300MW、600MW机组成套技术(CE锅炉、西屋汽机和Ebsco设计技术),这是我国自动化技术与国际水平的第一次碰撞,它的震撼是强大的,西方发达国家大型火电机组的高度自动化水平的设计理念,完善的控制和保护的功能,以及先进的管理思想,都对我们多年来的陈旧观念形成了极大的冲击。并由此引发一场管理思想和设计理念的革命,通过刻苦的技术学习,历经了多次的失败与成功,经过大约五年多时间实践,终于成功的完成了引进技术的消化,使我国火电厂自动化水平产生了一次大的飞跃。
作为我国自动化领域的一个重大标志性事件,其重大意义就在于我们首次接触了世界,在对存在的巨大差距的痛苦反思和激烈辩论过程中,完成了管理思想和设计理念的蜕变,也铸造和培养了一批具有电厂高度自动化控制意识的管理者和初步掌握先进自动化技术的专业队伍。
1.2 火电厂分散控制系统(DCS)成功推广应用
平圩、石横工程300MW、600MW机组技术引进时,采用了SPEC200 DAS作为机组的主要控制系统,即后来人们称之为“组件组装仪表和数据采集系统”的平圩、石横模式。
八十年代末开始,华能国际电力公司等单位在国家外汇或国际金融机构贷款的支持下成套进口了一批大型火电机组,其主控系统均放弃了平圩、石横模式的配置,而采用当时最先进的分散控制系统(DCS),这标志着DCS系统开始进入到我国自动化领域。
进入九十年代,在我国外汇情况有所改善的情况下,大型火电机组继续采用平圩、石横模式,还是采用国际上先进的DCS,就成了当时争论的焦点。采用国产的组件组装仪表和数据采集系统,投资少,不需要外汇,但技术落后,质量差,不能适应大机组安全经济运行的需要。而采用进口DCS,虽然使I&C投资略有提高,但可以明显提高大机组安全经济运行水平,使我国民族电力工业得以迅速发展,同时,长远看也能促进DCS自主创新和民族自动化装备制造业的发展,因此,我们很快将大机组主控系统从采用“平圩、石横模式”和“DCS试点”的技术政策,调整到“积极稳妥的逐步推广应用DCS”的技术政策。在这个政策的指导下,用了不到五年时间,DCS应用从两功能(DAS、MCS)迅速发展到五功能(DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH),直至将发变组和厂用电控制(ECS)纳入DCS,至此,DCS应用技术基本成熟。
1.3 火电厂自动化装备自主创新取得重大进展
伴随着改革开放的深入,电力、石化、钢铁等工业建设更进一步的融入到了国际市场,这给我国当时非常落后的自动化装备制造业及其旧体制造成极大压力,也一度让我国的自动化装备制造业集体陷入困境。
但改革开放的目的就是促进民族产业的壮大和发展,因此在改革开放的同时,我们在市场侧采取了一系列有利于引进消化DCS技术的以市场换技术的政策措施,一些企业坚持消化吸收和自主创新相结合,经历了艰难曲折的道路,不仅得以生存而且在一些领域取得了突破性的进展,她们是民族工业的旗帜,值得我们骄傲,她们走过的曲折道路也需要我们认真总结。
a)自主创新DCS进入高端电力市场
1988年中国电科院电厂自动化所在与国外公司合作中,通过学习、吸收外国技术,开发出了第一套国产DCS-EDPF1000,并应用于首阳山电厂200MW机组上。尽管当时问题很多,与国外比差距很大,但毕竟标志着我国DCS自主创新的起步。随后国产DCS大批涌现,其市场从中小型机组改造起步,逐步进入新建电厂200MW、300MW机组。到目前为止新建机组国产DCS市场占有率已超过30%,其中200MW及以下机组几乎全部采用国产DCS,300MW机组国产DCS市场占有率接近50%,国产DCS也已在国华锦界电厂4�600MW和国电龙山电厂2�600MW亚临界机组,以及国电庄河电厂2�600MW超临界机组上成功投入运行。目前国电智深公司的EDPF NT系统和北京和利时公司MACS V系统已分别被谏壁、徐州电厂和台山电厂采纳将在1000MW超超临界机组上应用。这一切标志着我国自主创新DCS已开始进入高端电力市场。
b)以汽包水位测量技术为代表的基础性研究取得世界性的重大创新
汽包水位测量系统是电厂安全运行十分关键的仪表,但同时又是测量机理十分复杂的系统。长期来,对汽包内水位变化规律认识不够,测量存在很大的不确定性和偏差,可靠性也差,汽包水位测量问题导致的恶性事故层出不穷。但值得骄傲的是以秦皇岛华电测控设备公司和准安维信仪表公司为代表开发出了新一代高精度高可靠性的电极式汽包水位测量装置、内置式水位测量装置、内置式平衡容器、多测孔接管技术等一系列汽包水位测量技术,真正做到了汽包水位测量偏差能控制在30mm内,并在现场基准汽包水位测量方面取得了重大突破。可以毫不夸张的说,我国汽包水位测量技术已处于世界领先位置。
1.4 火电厂信息化形成了中国独特的发展道路
上世纪九十年代在我国火电厂机组级成功推广应用DCS,并取得成熟应用经验后,1997年我国专家适时提出了厂级监控信息系统(Supervisory Information System at plant level,简称SIS)概念,形成了独特的SIS MIS的中国火电厂信息化模式,它与国外由制造业延伸出来的MES ERP信息化模式有着明显的差别,如下表所示。


电厂信息化采用SIS MIS模式,系统配置清晰,管理方便,易于保证信息安全分级:
a)更好满足实时生产过程实时性要求,而将大量非实时生产过程信息(如检修信息)剥离放入MIS中。
b)服务对象清晰,SIS服务于各级运行值班人员及研究和管理生产运行过程的相关管理人员,而MIS主要服务于设备检修、计划、经营以及行政方面的人员,服务对象分工清晰。
c)保障安全方便,符合国家对发电企业信息系统安全分级和隔离设置要求。由于我国火电厂信息化一开始就走出一条我国独创的信息化模式,因此,很快在中国涌现了一大批自主创新的SIS企业,形成了一个SIS产业,并从一开始中国的SIS企业在火电厂信息化中起着主导地位。
1.5 数字化电厂建设起步
进入二十一世纪,国际上现场总线技术迅速发展,在石化等领域相继进入推广应用阶段,世界上第一个数字化电厂——德国尼德豪森电厂的建设也开始启动。
2002年9月山东莱城电厂率先成功投运了以Profibus-DP现场总线为基础的SIMCODE智能开关 ,拉开了试点应用现场总线的序幕。随后的四、五年间,在若干工程的机组局部系统中和辅助车间系统中纷纷进行现场总线系统的试点,到2007年3月,华能玉环电厂补给水处理系统中全面采用现场总线技术并通过鉴定,这标志着火电厂辅助车间系统中推广应用现场总线系统条件已经成熟。2008年1月和7月,华能先后决定在吉林九台电厂2�660MW超临界机组和南京金陵电厂2�1000MW超超临界机组上较大规模的采用现场总线系统,这标志着我国建设数字化电厂的序幕真正拉开,随着明年初九台电厂的投运,建设数字化电厂的步伐必将加快。
1.6 1000MW级超(超)临界机组的技术引进和大规模建设正推动着火电厂自动化的第二次飞跃
从本世纪初开始的600-1000MW大型超(超)临界机组的发展,是我国改革开放三十年来,继上世纪八十年代引进300MW和600MW亚临界机组后,火电厂自动化技术的第二次重大的技术飞跃。超超临界机组自动化系统的重要性更高,技术更复杂,它也必将引起管理理念和体制的再一次革命和火电厂自动化地位的再认识。据统计,目前国内已建、在建和规划建设的超(超)临界机组约250台,其中1000MW超超临界机组约44台,总容量1.7亿千瓦,这标志着我国火电建设进入了装设600—1000MW超超临界机组为主的时期。
二、火电厂自动化发展给我们的启示
改革开放三十年,火电厂自动化发展取得了前所未有的成绩,也经历着摩擦、碰撞乃至曲折,有许多值得我们认真总结的启示。
2.1 一定要坚持“改革开放”和正确的政策引导保护
二十年来我国火电厂自动化高速发展的经验告诉我们,必须坚持“改革开放”,必须坚持正确的政策引导保护。改革开放让我们看到了自身的落后,但由此而害怕退回到“闭关自守”并不能保护我们落后的工业,只有继续改革开放,并辅以“以市场换技术”类的技术政策引导保护,才能真正保护民族工业,也才迎来了今天自动化装备制造业的春天。国产DCS从学习阶段起步最终进入高端电力市场的成功经验证明,这一政策是完全正确的。
虽然目前我国自动化应用水平已经基本达到了世界先进水平,DCS自主创新也取得了重大突破,但是我们同时也应清醒认识到,与世界上发达国家相比,我国火电厂自动化技术和装备的整体水平在包括前沿技术研发等许多方面仍然有不少差距,因此,我们仍然要坚持改革开放的政策,引入竞争,才能进一步促进我国火电厂自动化技术的进步和自动化装备的创新发展。
2.2 大胆创新和应用新技术是火电厂自动化发展的源动力
面对落后和差距,大胆创新和应用新技术是我国火电厂自动化得以发展和崛起的直接动力,坚持改革开放和自主创新相结合是我国自动化发展过程中得到的重要启示。
回顾二十年火电厂自动化发展历史,创新和由此带来的争论就从没有停止过,例如:引进的平圩、石横自动化水平是否适合中国国情;机组主控系统继续采用平圩石横模式,还是“积极稳妥地推广应用DCS”;当DCS应用取得一定经验后,后备手段是否敢于基本取消,发变组和厂用电控制是否必要和敢于纳入DCS;推广应用SIS,加快我国火电厂信息化建设是否正确;应用现场总线系统建设数字化电厂是等待还是积极探索、实践,加快取得效果;对待我国自主创新的汽包水位测量技术在已经具有上百台锅炉上成功应用经验,而标准过时严重脱离实际情况下,坚持“凡是”,还是坚持实践是检验真理的标准……等等,面对这一系列技术进步,我们总是有一批人敢于实践,一步一步将火电厂自动化技术推向前进。它们具有一些非常值得我们吸取的品质:
a)“艺高胆大”,他们的大胆创新决不是盲目胆大,而是建立在科学基础上的。他们不安于现状,有敏感的洞察力,及时捕捉每一新事物的出现,深入调研,细心评估,而后才不失时机的去支持它的发展。
b)“无私无畏”,一个真正的新技术和新系统的应用对火电厂会带来许多利益,但开始时也会带来一些小的麻烦,也会承担一定压力,只有从事业出发,才能做到无私无畏大胆创新 。
正是由于火电厂自动化具有技术更新特别快的特点,因此,对从事火电厂自动化管理和技术工作的人员来说,上述品质显得格外重要。
2.3 对自动化在火电厂中的重要性要不断再认识
火电厂自动化高速发展二十年的进程中,我们惊讶的发现在火电厂自动化每一个新技术出现初期,人们总是低估它的潜在意义和价值,然后通过不断的再认识,才得以认可。上世纪九十年代对平圩、石横引进机组高度自动化功能的必要性的争论是这样,本世纪初对火电厂SIS和MIS等信息化系统价值的评估也是这样。在中国溶入信息化时代的今天,我们从事火电厂综合管理的领导者和自动化专业人员一定要充分认识自动化在火电厂起到的“大脑”和“核心重大装备”的作用,善于在火电厂自动化每个新技术出现时发掘它的潜在价值和推广应用意义,对自动化和信息化的重要性不断的再认识,这样才会把火电厂自动化工作摆到足够重视的位置上,才会在不断推动火电厂自动化发展过程中及时给企业带来更大的经济效益。
2.4 火电厂自动化技术的进步要求不断改革管理
火电厂自动化技术是最活跃的生产力,他的每个重大进步一定会要求变革管理,以适应其发展需要,否则必将阻碍其发展。
平圩、石横300MW、600MW机组技术引进和自动化水平的提高,给电厂管理带来了一系列变革,自动化开始成为电厂的主专业,自动化专业人员首次开始走上电厂领导岗位,从组织上确定了自动化在电厂中的地位,为确保机组顺利投产DCS“控制楼就位”成为基建流程中必须保证的节点;DCS推广应用改变了热控、电气两个专业的分工,以及热控车间内部机构的设置;全厂辅控网络的形成,导致了电厂运行组织结构的变化;SIS建设的展开,需要在电厂建立一个以运行部门为首,热控专业和计算机专业参加的新的信息化部门等等。
近二十年火电厂自动化高速发展的历史就是一部冲破落后的管理思想,推动管理改革的历史,实践证明,只有不断的转变管理理念,改革旧的管理体制才能适应并促进火电厂自动化技术的不断发展。
三、展望和建议
我国火电厂自动化的内外部环境决定着未来火电厂自动化将进入一个更高速的发展时期,展望未来,作者有下列主要建议:
3.1 把更多注意力转向发展火电厂自动化应用软技术
为适应我国经济增长模式向效益型的转变,“节能减排”已成为各发电集团下一步工作的重点,这就迫切需要我们进一步开展机组优化控制、逻辑精心设计等等方面的工作;随着效率更高煤耗更低的600-1000MW超(超)临界机组将更广泛应用,更为复杂的控制系统技术就成为急需解决的非常突出的主要矛盾;发电厂日益重视精细化管理将促进SIS更全面推广应用,SIS的主要矛盾也从主要研究数据库、网络配置、安全隔离等课题转向实用、优化应用软件的开发使用。因此,可以预言,未来应用软技术将很大程度上决定了火电厂自动化的真正水平,以及它的效益和价值。
遗憾的是,当前发展火电厂自动化应用软技术面临着严重的障碍。众所周知,开发应用软技术需要很大的投入,科技含量高,成本也很高。但是,目前普遍存在着重硬件、轻软技术的现象,对软件应用的重要性认识不够,同时也缺乏评估软技术的水平和方法,这严重制约着火电厂自动化软技术的发展。这个问题应引起我们的高度重视,切实研究出一套新的管理机制,提高招(议)标水平,以促进我国火电厂自动化应用软技术的发展,电力企业也将从中真正受益。
3.2 推广现场总线系统,加快数字化电厂建设
我国火电厂三级控制结构中,随着厂级SIS和MIS建设的铺开,以及机组(车间)级已经实现数字化。底层的现场设备级推广应用现场总线系统实现数字化,建设真正意义上的数字化电厂,提高电厂的信息化水平的任务自然成了我国火电厂自动化的下一个目标。
当前建设数字化电厂的主要矛盾是我们缺乏工程经验,而解决这个矛盾的唯一方法是实践。华能九台电厂和金陵电厂在总结国内外经验基础上已经开始行动,我们希望更多电厂也积极参与到工程实践中去。数字化电厂目标的全面实现,数字化和信息化技术的更广泛和深入的在火电厂中的应用,将根本上改变电厂自动化面貌,极大的提高电厂的安全经济效益,实现几代火电厂自动化工作者的梦想。
3.3积极支持和加快自动化装备的自主创新
经过二十多年发展,火电厂自动化装备自主创新积累了一定的技术、经验和资金,部分装备自主创新也已取得一些重大突破,[工行基金定投哪个好],近年来国家也适时发布了一系列支持重大装备自主创新的政策,这预示着未来我国火电厂自动化装备自主创新将迎来一个新的高潮。
火电厂自动化装备自主创新发展是不平衡的,它们在自主创新道路上遇到的问题和应采取的对策也不同。
DCS自主创新取得了重大突破,除某些前沿技术领域(如现场总线系统应用)尚有差距外,整体技术水平已经达到国际先进水平,在高端电力市场竞争中,与国际先进品牌已具有一定的可比性。但从DCS企业的规模化和产业化程度看,与跨国公司相比差距很大,如果不能进一步提高规模化程度,就不能进一步提高质量、降低成本,也不可能投入更大的开发资金保持技术先进性。而企业要规模化和产业化,当前主要矛盾在于只有市场侧的大力支持才能使企业进一步做大做强,我们应当支持首台套自主创新自动化装备的试点(示范)工程,这是我国企业的社会责任。我们应当提供给自主创新产品平等竞争和适当支持的国际公认的市场环境,要充分评估自主创新产品在工程服务(包括售后服务)和备品备件供应方面的潜在价值。
在测量技术方面,我们高兴的看到我国在汽包水位测量技术自主创新方面取得了重大突破,并且已经处于世界领先水平,不少技术已在上百台锅炉上成功应用,目前的主要障碍来自那些旧的有关汽包水位测量方面的过时标准,迟迟未作修改。为了尽快改变目前火电厂汽包水位测量方面存在的严重隐患,我们应坚持实践是检验真理的标准,继续推广我国行之有效的一系列汽包水位测量新技术,同时有关行业机构应尽快修订旧标准,为这项新技术的推广扫清障碍。
在单个仪器仪表产品自主创新方面,我们相对比较薄弱,信号开关、变速器和执行器等,目前基本上依靠外国公司的产品,为了推动仪器仪表自主创新的前进步伐,建议有关方面可以开展下列工作:
a)加强制造行业和电力、石化等应用行业的沟通,DCS自主创新发展较快的经验证明了这种沟通的重要性。
b)建议仪器仪表协会组织有关专家进行一次全面深入的调查研究,要发掘出一些在自主创新方面已经取得重大突破的产品,从市场侧给予支持。同时要从成功和失败案例中总结仪器仪表自主创新的经验和教训,指导仪器仪表行业自主创新健康发展。
四、结论
改革开放三十年,我国火电厂自动化应用水平基本上已经达到国际先进水平,火电厂自动化装备自主创新在DCS等若干方面也已经取得重大突破,我们火电厂自动化管理理念和管理水平已逐步适应自动化技术发展的需要。
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