中國電力報(bào)長篇報(bào)道國產(chǎn)DCS崛起之旅
導(dǎo)語:國電智深經(jīng)過20年的不懈努力,自主研發(fā)了具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EDPF系列分散控制系統(tǒng)(DCS)。
摘自:中國電力報(bào)
美國和伊拉克兩次戰(zhàn)爭間的十多年時(shí)間里,美國對(duì)伊實(shí)行技術(shù)封鎖,導(dǎo)致伊拉克的電廠、煉油廠等大型工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)無法更新,得不到維護(hù)支持,很多企業(yè)不能正常生產(chǎn),甚至不得不把兩個(gè)煉油廠的控制設(shè)備合并成一個(gè),以維持一個(gè)煉油廠的生產(chǎn),大大降低了伊拉克的經(jīng)濟(jì)實(shí)力,促使伊拉克在戰(zhàn)爭中迅速潰敗。
自主創(chuàng)新,是事關(guān)國家興衰的大事。從美伊戰(zhàn)爭中我們看到,作為重大技術(shù)裝備的神經(jīng)、大腦,自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要長期的運(yùn)行維護(hù)支持,必須實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化和自主化。
直到上世紀(jì)90年代初,我國的自動(dòng)化控制領(lǐng)域還幾乎是國外系統(tǒng)的一統(tǒng)天下。通過我國科研人員長期的摸索和努力,國產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)取得了很大的進(jìn)步,但是高參數(shù)、大容量、工況復(fù)雜的現(xiàn)代工業(yè)重大裝備所需要的高檔自動(dòng)化控制系統(tǒng)仍被外國公司壟斷。在電力行業(yè),我國已經(jīng)建成的60萬千瓦及以上的火電機(jī)組全部采用國外自動(dòng)化控制系統(tǒng),以市場(chǎng)換技術(shù),換不來核心技術(shù),從長遠(yuǎn)來看,無異于飲鴆止渴。
國內(nèi)有識(shí)之士從未停止對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自主研發(fā)。在不斷實(shí)踐探索的基礎(chǔ)上,北京國電智深控制技術(shù)有限公司(前身為中國電力科學(xué)研究院電廠自動(dòng)化研究所和國電龍?jiān)措娏こ逃邢薰荆┙?jīng)過20年的不懈努力,自主研發(fā)了具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的EDPF系列分散控制系統(tǒng)(DCS)。今年1月,國電智深公司在大連莊河電廠2×60萬千瓦超臨界發(fā)電機(jī)組主控系統(tǒng)和輔助車間一體化控制系統(tǒng)的項(xiàng)目招投標(biāo)中,憑借其具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DCS產(chǎn)品EDPF-NT系統(tǒng)戰(zhàn)勝多家國外著名廠商,一舉中標(biāo)。4月29日,雙方舉行了合同簽約儀式,我國自主研發(fā)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)將被首次用于60萬千瓦超臨界機(jī)組,打破了外國公司對(duì)我國大型火電機(jī)組“大腦系統(tǒng)”的壟斷局面,國家發(fā)改委對(duì)這個(gè)項(xiàng)目高度重視,將其確定為落實(shí)“國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見”的首個(gè)技術(shù)進(jìn)步示范工程。
“控制系統(tǒng)技術(shù)不能永遠(yuǎn)掌握在外國人的手里!”莊河電廠項(xiàng)目評(píng)標(biāo)組的一位專家感慨地說,“我等中國公司中標(biāo)60萬千瓦機(jī)組已等了好久了?!?
1、國產(chǎn)DCS走過漫長坎坷路
自動(dòng)化控制系統(tǒng)是國家振興裝備制造業(yè)的重點(diǎn),是重大裝備的核心技術(shù),又是國產(chǎn)化的薄弱環(huán)節(jié),在現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)過程中,如電力、石化、冶金等的生產(chǎn)活動(dòng),自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有自動(dòng)控制生產(chǎn)過程和保護(hù)設(shè)備安全的重要作用,被稱為重大技術(shù)裝備的大腦。在DCS領(lǐng)域,以火電機(jī)組的自動(dòng)化控制最為復(fù)雜,而在火電機(jī)組中,又以大容量、高參數(shù)的超臨界和超超臨界機(jī)組控制最為復(fù)雜。到國電智深公司中標(biāo)莊河2×60萬千瓦超臨界發(fā)電機(jī)組為止,我國已走過了幾十年坎坷的DCS研發(fā)道路,經(jīng)歷了探索、學(xué)習(xí)、再創(chuàng)新的漫長過程。
計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制的數(shù)字化。1963年美國開始嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)控制電廠。1964年,中國電科院也開始了計(jì)算機(jī)控制電廠的探索。這些嘗試可以看作是DCS的技術(shù)基礎(chǔ)。
1975年,分散控制系統(tǒng)(DCS)在美國誕生,這種建立在網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、集成電路、自動(dòng)控制技術(shù)基礎(chǔ)上的新的系統(tǒng)一經(jīng)問世,就顯示了強(qiáng)大的生命力,從此,迎來了工業(yè)過程控制的新時(shí)代。由于歷史原因,經(jīng)過10年的中斷后,我國從70年代末又開始火電廠計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用的探索工作。當(dāng)時(shí),國內(nèi)電廠隨主設(shè)備引進(jìn)了一些計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),電科院電廠自動(dòng)化所的科研人員在人員資金極度緊張地情況下,重新研究、開發(fā)火電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。1984年,我國電科院開發(fā)出的第一套計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)(DAS)成功地應(yīng)用于望亭電廠,首次實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)電廠的監(jiān)控。
望亭的成功,使人們第一次了解到計(jì)算機(jī)可以在電力工業(yè)中發(fā)揮如此大的作用,這是當(dāng)時(shí)全國唯一一例成功應(yīng)用于火電廠生產(chǎn)過程監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),在我國自動(dòng)化研究發(fā)展史上寫下了光輝的一筆。人民日?qǐng)?bào)對(duì)此做了重點(diǎn)報(bào)道:“望亭計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的成功應(yīng)用,表明了我國科研人員經(jīng)過長期在黑暗中摸索,終于走出了自己的火電廠計(jì)算機(jī)應(yīng)用之路。”>
望亭電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)雖然獲得了成功,但是卻具有不可重用性,也就是說該系統(tǒng)只能應(yīng)用于該廠,不具備任何推廣性和商業(yè)性。此后,電科院的工程師們根據(jù)望亭的經(jīng)驗(yàn),開始了長期的推廣性研究。>
1986年,電科院電廠自動(dòng)化所開發(fā)了我國第一套商業(yè)化的火電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),并在唐山陡河電廠試點(diǎn)成功,該系統(tǒng)仍然只有監(jiān)視功能,未參與電廠的控制,但是陡河的成功標(biāo)志著我國火電廠計(jì)算機(jī)應(yīng)用開始進(jìn)入商業(yè)化階段。在進(jìn)行陡河試點(diǎn)的同時(shí),電廠自動(dòng)化所開始著手研究開發(fā)自己的分散控制系統(tǒng)(DCS),在對(duì)國外進(jìn)行考察的基礎(chǔ)上,開發(fā)出了我國第一套分散控制系統(tǒng)EDPF-1000系統(tǒng)。盡管該系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)簡單的監(jiān)視功能,但是系統(tǒng)已經(jīng)具備了分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)時(shí)由于技術(shù)的限制,系統(tǒng)在功能上還有局限性,不能實(shí)現(xiàn)分散控制系統(tǒng)的全部功能。>
1989年,電科院電廠自動(dòng)化研究所在江蘇望亭電廠進(jìn)行了原能源部DCS試點(diǎn),引進(jìn)了美國西屋公司的分散控制系統(tǒng)應(yīng)用于國產(chǎn)30萬千瓦機(jī)組,這是我國火電機(jī)組第一次采用進(jìn)口分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)火電廠的自動(dòng)控制,該項(xiàng)目于1991年取得成功,自動(dòng)化率達(dá)到了96%,大大提高了火電廠的自動(dòng)化水平。我國從此改變了“中檔實(shí)用”的技術(shù)政策,開始在30萬千瓦新建機(jī)組上大量采用進(jìn)口分散控制系統(tǒng)。
分散控制系統(tǒng)在望亭的成功應(yīng)用,是我國火電機(jī)組DCS發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)分水嶺。此后有關(guān)部門改變了“中檔適用”的政策,允許在30萬千瓦及以上新建機(jī)組采用進(jìn)口分散控制系統(tǒng)。國外分散控制系統(tǒng)開始在我國火電廠中得到大量應(yīng)用,大大提高了我國火電廠的自動(dòng)化和安全水平。但是,外國公司的進(jìn)入也影響了我國民族企業(yè)的發(fā)展,外國公司推出的產(chǎn)品占領(lǐng)了我國市場(chǎng)。而我國以市場(chǎng)換技術(shù),卻始終換不來真正的核心技術(shù),國內(nèi)企業(yè)無法與外企抗衡,在競(jìng)爭中處于絕對(duì)劣勢(shì)。
2、十年磨劍國電智深終迎曙光
1992年后,國外大的自動(dòng)化公司產(chǎn)品紛紛進(jìn)入國內(nèi)自動(dòng)化市場(chǎng),而國內(nèi)的DCS開發(fā)工作剛剛起步,還處在幼稚階段,由于控制系統(tǒng)對(duì)火電機(jī)組的生產(chǎn)過程的極其重要性,有關(guān)部門制定了嚴(yán)格的準(zhǔn)入資格,國產(chǎn)DCS系統(tǒng)難于跨越這個(gè)門檻,無法進(jìn)入30萬千瓦的大機(jī)組市場(chǎng)。
在這種情況下,國產(chǎn)技術(shù)開始僅僅在一些20萬機(jī)組做改造時(shí)得以應(yīng)用。隨著觀念的轉(zhuǎn)換,很多20萬千瓦火電機(jī)組了解到了分散控制系統(tǒng)的重要性,在機(jī)組改造時(shí)想采用DCS系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)DCS系統(tǒng)的價(jià)格是現(xiàn)在的約10倍,價(jià)格高得驚人,也是由于價(jià)格原因,當(dāng)時(shí)的政策不支持20萬千瓦及以下機(jī)組采用分散控制系統(tǒng),這給了國產(chǎn)技術(shù)生存發(fā)展的機(jī)會(huì)。
最激烈的競(jìng)爭也于此時(shí)形成,國內(nèi)的有識(shí)之士開始意識(shí)到,一味地原搬照抄外國技術(shù)是不行的,只能在與外國企業(yè)的競(jìng)爭中處于被動(dòng),必須擁有自己的專業(yè)技術(shù)支持,為了搶市場(chǎng),除了搞自己的技術(shù),沒有任何出路。
事實(shí)上,早在1987年,電科院就派出了10名專家前往美國合作執(zhí)行分散控制系統(tǒng)工程項(xiàng)目,在一年內(nèi)同時(shí)學(xué)習(xí)和吸收了當(dāng)時(shí)的先進(jìn)技術(shù)。在消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,電科院電廠自動(dòng)化所開發(fā)了我國第二代分散控制系統(tǒng)EDPF-2000,并于1992年在安徽淮北電廠20萬千瓦機(jī)組上投入使用,這是我國自主研發(fā)的第一套真正現(xiàn)代意義的分散控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了和當(dāng)時(shí)進(jìn)口系統(tǒng)同樣的功能EDPF-2000系統(tǒng)及隨后開發(fā)的EDPF-3000系統(tǒng)采用了開放的、通用的商業(yè)化系統(tǒng)平臺(tái),這一設(shè)計(jì)思想直到1997年以后才被國外公司采用,后來的事實(shí)表明,這種設(shè)計(jì)思想代表了技術(shù)發(fā)展的方向,國產(chǎn)化DCS開始在一些方面取得了優(yōu)勢(shì)。
隨著進(jìn)一步的研發(fā),1996年湖北漢川電廠30萬千瓦機(jī)組的分散控制系統(tǒng)應(yīng)用了EDPF-2000這是國內(nèi)首次采用國產(chǎn)系統(tǒng)在30萬千瓦機(jī)組上實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制;1997年在遼寧撫順電廠實(shí)現(xiàn)了AGC(自動(dòng)發(fā)電控制),這是國內(nèi)首次采用DCS實(shí)現(xiàn)的高級(jí)發(fā)電控制功能,這在當(dāng)時(shí)進(jìn)口系統(tǒng)也未在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)過。國產(chǎn)化的控制系統(tǒng)開始閃光,具備了與進(jìn)口系統(tǒng)一較高下的實(shí)力。
1998年,電科院自動(dòng)化所開發(fā)完成了新一代分散控制系統(tǒng)EDPF-NT系統(tǒng),采用全新的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),擁有更強(qiáng)大的軟件功能,在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了真正意義上的五功能一體化,并在內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)電廠投入使用。五功能一體化的實(shí)現(xiàn),更大范圍的整合不同專業(yè)、工藝的控制需求,推動(dòng)了火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用的進(jìn)步EDPF-NT是科研人員在DCS常規(guī)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)的成果,具有其獨(dú)特功能:小型化的高性能控制器、高抗干擾的全密封控制硬件、冗余安全型網(wǎng)絡(luò)、面向工藝特征實(shí)現(xiàn)的專用硬件、解決特殊工藝的專用軟件包,硬件損壞率低于同類國外系統(tǒng)EDPF-NT系統(tǒng)已被科技部認(rèn)定為國家級(jí)火炬計(jì)劃項(xiàng)目。
國電智深公司的市場(chǎng)總監(jiān)陳勇說:“以前外國公司是老師,我們是學(xué)生,但是現(xiàn)在很多國外公司也陸續(xù)采用了與國電智深相同的技術(shù)。國電智深公司始終以市場(chǎng)需求為目標(biāo),不斷探索新技術(shù),與國外系統(tǒng)相比,在很多方面擁有更先進(jìn)的技術(shù)”
2002年,在原“中國電力科學(xué)研究院電廠自動(dòng)化研究所”和“國電龍?jiān)措娏夹g(shù)工程有限公司”的基礎(chǔ)上,重組成立了北京國電智深控制技術(shù)有限公司。重組后的公司擁有更強(qiáng)的資金和技術(shù)力量,具備了更強(qiáng)的創(chuàng)新能力。
2005年,國電智深公司獲得國家發(fā)改委高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重大專項(xiàng)——“超臨界火力發(fā)電機(jī)組綜合自動(dòng)化系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化示范工程”,并承接了龍山電廠600MW機(jī)組控制項(xiàng)目,該項(xiàng)目已于2006年5月完成出廠驗(yàn)收。2006年國電智深公司承接了莊河電廠2×60萬千瓦超臨界機(jī)組主輔機(jī)一體化控制項(xiàng)目,結(jié)束了高端自動(dòng)控制系統(tǒng)完全依賴進(jìn)口的歷史,實(shí)現(xiàn)了幾代自動(dòng)化人的夢(mèng)想,超臨界機(jī)組有了“中國腦”!
3、民族企業(yè)在逆境中崛起
振興裝備制造業(yè)是黨的十六大提出的一項(xiàng)戰(zhàn)略性任務(wù)。裝備制造業(yè)的發(fā)展水平體現(xiàn)了一個(gè)國家的工業(yè)化水平和綜合國力,是各行業(yè)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)升級(jí)的關(guān)鍵,是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體,自動(dòng)化控制系統(tǒng)則是振興裝備制造業(yè)的重中之重。然而自動(dòng)化控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化之路卻異常的艱難,在國電智深公司取得輝煌成就后,陳勇認(rèn)為,國產(chǎn)系統(tǒng)能有今天,完全是被逼出來的,在逆境中殺出了一條血路。
當(dāng)初引進(jìn)國外技術(shù)的時(shí)候,國內(nèi)企業(yè)幾乎完全沒有進(jìn)入市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。在三年不上發(fā)電項(xiàng)目的時(shí)期,國產(chǎn)技術(shù)得到了機(jī)會(huì),因?yàn)樾詢r(jià)比高,成功地應(yīng)用于20萬千瓦老機(jī)組改造中,但是30萬千瓦機(jī)組的市場(chǎng)卻始終打不開。
在以前,很多的發(fā)電企業(yè)不接受國產(chǎn)DCS技術(shù),在招投標(biāo)中往往將國內(nèi)技術(shù)拒之門外,對(duì)外國技術(shù)卻完全信任。一位業(yè)內(nèi)人士曾吐露:“由于DCS太重要,所以我們寧可買貴的進(jìn)口的,也不用國產(chǎn)的。其實(shí)我們也發(fā)現(xiàn),國產(chǎn)的未必比進(jìn)口的要差,但是用國產(chǎn)的要承擔(dān)很大的決策風(fēng)險(xiǎn)。用進(jìn)口的即使出了問題,也不必?fù)?dān)心承擔(dān)責(zé)任,因?yàn)榇蠹艺J(rèn)為進(jìn)口的代表最先進(jìn)的?!?
在這種環(huán)境下,國內(nèi)企業(yè)唯有自強(qiáng)不息,憑自己的力量殺出重圍。經(jīng)過潛心鉆研,在學(xué)習(xí)吸收外國技術(shù)的基礎(chǔ)上,國產(chǎn)化DCS終于取得長足的進(jìn)步,由以前對(duì)外國技術(shù)的仰視,逐漸變?yōu)槠揭?,甚至在一些方面做到俯視,完全可以和國外系統(tǒng)同臺(tái)競(jìng)爭,完成了對(duì)外國先進(jìn)技術(shù)的追趕和超越。實(shí)力證明一切,30萬機(jī)組的大門開始向國產(chǎn)化DCS敞開,國產(chǎn)DCS艱難進(jìn)入30萬千瓦機(jī)組市場(chǎng),如今已在30萬千瓦及以下火電機(jī)組中得到普遍應(yīng)用,具有了較強(qiáng)的國際競(jìng)爭力。
然而,我國已經(jīng)建成投產(chǎn)的60萬千瓦及以上火電機(jī)組仍然全部采用國外自動(dòng)化控制系統(tǒng)。在國家有關(guān)政策的支持和鼓勵(lì)下,北京國電智深控制技術(shù)有限公司終于完成了史無前例的創(chuàng)舉,憑借其高性能和高可靠性的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)、合理的方案、強(qiáng)大的工程實(shí)力、完善的服務(wù)承諾和技術(shù)保障措施以及較高的性價(jià)比,在龍山60萬千瓦亞臨界及莊河60萬超臨界機(jī)組控制項(xiàng)目工程招投標(biāo)中中標(biāo),結(jié)束了高端自動(dòng)控制系統(tǒng)完全依賴進(jìn)口的局面,實(shí)現(xiàn)了幾代自動(dòng)化人的夙愿。
擋在國產(chǎn)化之路前的大石,并非只是技術(shù)創(chuàng)新。即使技術(shù)上達(dá)到了相當(dāng)水平,國內(nèi)企業(yè)仍然可能被外國企業(yè)所收購。近些年來,外國企業(yè)進(jìn)入我國市場(chǎng)有三步曲:一合資,二控股,三收購。一些國內(nèi)企業(yè)被收購后似乎對(duì)企業(yè)員工是件好事情,外企出了大錢,因此員工都得到了一筆錢。收購后投標(biāo)時(shí)可以打著知名外企的名號(hào),干活的還是原班人馬,雖然只是換了張皮,但民族產(chǎn)業(yè)已不復(fù)存在。一位領(lǐng)導(dǎo)同志認(rèn)為:一些在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中取得成就的公司,就這樣被外企拿走了,這是一件很悲哀的事。
國電智深公司也面臨著同樣的問題2005年,一家著名外國企業(yè)曾與國電智深公司接洽,給出了優(yōu)厚的合資條件,誘惑很大,但國電智深公司還是沒有同意,繼續(xù)堅(jiān)持走自主化的道路。隨后,國電智深公司終于靠自己的力量成就了60萬千瓦超臨界機(jī)組自動(dòng)化控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化光榮夢(mèng)想。
“國電智深公司不愿意合資,不僅僅是出于民族自豪感,還因?yàn)檎唛_始有利于自主創(chuàng)新。黨和政府大力提倡自主創(chuàng)新,這對(duì)民族企業(yè)來說是千載難逢的歷史機(jī)遇。黨的十六屆五中全會(huì)明確提出要依托重點(diǎn)建設(shè)工程,堅(jiān)持自主創(chuàng)新與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合,提高重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化水平。有了政策支持,國電智深公司將繼續(xù)自動(dòng)化控制系統(tǒng)自主化的研究,進(jìn)一步加快自動(dòng)化控制系統(tǒng)的自主化和產(chǎn)業(yè)化。”這是國電智深公司全體員工的心聲。
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