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中国电力报长篇报道国产DCS崛起之旅

2006年07月17日 10:40:00 中国传动网

摘自:中国电力报       美国和伊拉克两次战争间的十多年时间里,美国对伊实行技术封锁,导致伊拉克的电厂、炼油厂等大型工业生产企业的自动化控制系统无法更新,得不到维护支持,很多企业不能正常生产,甚至不得不把两个炼油厂的控制设备合并成一个,以维持一个炼油厂的生产,大大降低了伊拉克的经济实力,促使伊拉克在战争中迅速溃败。       自主创新,是事关国家兴衰的大事。从美伊战争中我们看到,作为重大技术装备的神经、大脑,自动化控制系统需要长期的运行维护支持,必须实现国产化和自主化。       直到上世纪90年代初,我国的自动化控制领域还几乎是国外系统的一统天下。通过我国科研人员长期的摸索和努力,国产自动化控制系统取得了很大的进步,但是高参数、大容量、工况复杂的现代工业重大装备所需要的高档自动化控制系统仍被外国公司垄断。在电力行业,我国已经建成的60万千瓦及以上的火电机组全部采用国外自动化控制系统,以市场换技术,换不来核心技术,从长远来看,无异于饮鸩止渴。       国内有识之士从未停止对自动化控制系统的自主研发。在不断实践探索的基础上,北京国电智深控制技术有限公司(前身为中国电力科学研究院电厂自动化研究所和国电龙源电力工程有限公司)经过20年的不懈努力,自主研发了具备完全自主知识产权的EDPF系列分散控制系统(DCS)。今年1月,国电智深公司在大连庄河电厂2×60万千瓦超临界发电机组主控系统和辅助车间一体化控制系统的项目招投标中,凭借其具有自主知识产权的DCS产品EDPF-NT系统战胜多家国外著名厂商,一举中标。4月29日,双方举行了合同签约仪式,我国自主研发的自动化控制系统将被首次用于60万千瓦超临界机组,打破了外国公司对我国大型火电机组“大脑系统”的垄断局面,国家发改委对这个项目高度重视,将其确定为落实“国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见”的首个技术进步示范工程。       “控制系统技术不能永远掌握在外国人的手里!”庄河电厂项目评标组的一位专家感慨地说,“我等中国公司中标60万千瓦机组已等了好久了。”      1、国产DCS走过漫长坎坷路       自动化控制系统是国家振兴装备制造业的重点,是重大装备的核心技术,又是国产化的薄弱环节,在现代大型工业生产过程中,如电力、石化、冶金等的生产活动,自动化控制系统具有自动控制生产过程和保护设备安全的重要作用,被称为重大技术装备的大脑。在DCS领域,以火电机组的自动化控制最为复杂,而在火电机组中,又以大容量、高参数的超临界和超超临界机组控制最为复杂。到国电智深公司中标庄河2×60万千瓦超临界发电机组为止,我国已走过了几十年坎坷的DCS研发道路,经历了探索、学习、再创新的漫长过程。       计算机技术实现了自动控制的数字化。1963年美国开始尝试利用计算机控制电厂。1964年,中国电科院也开始了计算机控制电厂的探索。这些尝试可以看作是DCS的技术基础。       1975年,分散控制系统(DCS)在美国诞生,这种建立在网络、计算机、集成电路、自动控制技术基础上的新的系统一经问世,就显示了强大的生命力,从此,迎来了工业过程控制的新时代。由于历史原因,经过10年的中断后,我国从70年代末又开始火电厂计算机控制应用的探索工作。当时,国内电厂随主设备引进了一些计算机监控系统,电科院电厂自动化所的科研人员在人员资金极度紧张地情况下,重新研究、开发火电厂计算机监控系统。1984年,我国电科院开发出的第一套计算机监控系统(DAS)成功地应用于望亭电厂,首次实现了计算机对电厂的监控。       望亭的成功,使人们第一次了解到计算机可以在电力工业中发挥如此大的作用,这是当时全国唯一一例成功应用于火电厂生产过程监控的计算机系统,在我国自动化研究发展史上写下了光辉的一笔。人民日报对此做了重点报道:“望亭计算机监控系统的成功应用,表明了我国科研人员经过长期在黑暗中摸索,终于走出了自己的火电厂计算机应用之路。”>       望亭电厂计算机监控系统虽然获得了成功,但是却具有不可重用性,也就是说该系统只能应用于该厂,不具备任何推广性和商业性。此后,电科院的工程师们根据望亭的经验,开始了长期的推广性研究。>       1986年,电科院电厂自动化所开发了我国第一套商业化的火电厂计算机监控系统,并在唐山陡河电厂试点成功,该系统仍然只有监视功能,未参与电厂的控制,但是陡河的成功标志着我国火电厂计算机应用开始进入商业化阶段。在进行陡河试点的同时,电厂自动化所开始着手研究开发自己的分散控制系统(DCS),在对国外进行考察的基础上,开发出了我国第一套分散控制系统EDPF-1000系统。尽管该系统只能实现简单的监视功能,但是系统已经具备了分散控制系统的结构。当时由于技术的限制,系统在功能上还有局限性,不能实现分散控制系统的全部功能。>       1989年,电科院电厂自动化研究所在江苏望亭电厂进行了原能源部DCS试点,引进了美国西屋公司的分散控制系统应用于国产30万千瓦机组,这是我国火电机组第一次采用进口分散控制系统实现火电厂的自动控制,该项目于1991年取得成功,自动化率达到了96%,大大提高了火电厂的自动化水平。我国从此改变了“中档实用”的技术政策,开始在30万千瓦新建机组上大量采用进口分散控制系统。       分散控制系统在望亭的成功应用,是我国火电机组DCS发展进程中的一个分水岭。此后有关部门改变了“中档适用”的政策,允许在30万千瓦及以上新建机组采用进口分散控制系统。国外分散控制系统开始在我国火电厂中得到大量应用,大大提高了我国火电厂的自动化和安全水平。但是,外国公司的进入也影响了我国民族企业的发展,外国公司推出的产品占领了我国市场。而我国以市场换技术,却始终换不来真正的核心技术,国内企业无法与外企抗衡,在竞争中处于绝对劣势。         2、十年磨剑国电智深终迎曙光       1992年后,国外大的自动化公司产品纷纷进入国内自动化市场,而国内的DCS开发工作刚刚起步,还处在幼稚阶段,由于控制系统对火电机组的生产过程的极其重要性,有关部门制定了严格的准入资格,国产DCS系统难于跨越这个门槛,无法进入30万千瓦的大机组市场。       在这种情况下,国产技术开始仅仅在一些20万机组做改造时得以应用。随着观念的转换,很多20万千瓦火电机组了解到了分散控制系统的重要性,在机组改造时想采用DCS系统。当时DCS系统的价格是现在的约10倍,价格高得惊人,也是由于价格原因,当时的政策不支持20万千瓦及以下机组采用分散控制系统,这给了国产技术生存发展的机会。       最激烈的竞争也于此时形成,国内的有识之士开始意识到,一味地原搬照抄外国技术是不行的,只能在与外国企业的竞争中处于被动,必须拥有自己的专业技术支持,为了抢市场,除了搞自己的技术,没有任何出路。       事实上,早在1987年,电科院就派出了10名专家前往美国合作执行分散控制系统工程项目,在一年内同时学习和吸收了当时的先进技术。在消化、吸收国外先进技术的基础上,电科院电厂自动化所开发了我国第二代分散控制系统EDPF-2000,并于1992年在安徽淮北电厂20万千瓦机组上投入使用,这是我国自主研发的第一套真正现代意义的分散控制系统,实现了和当时进口系统同样的功能EDPF-2000系统及随后开发的EDPF-3000系统采用了开放的、通用的商业化系统平台,这一设计思想直到1997年以后才被国外公司采用,后来的事实表明,这种设计思想代表了技术发展的方向,国产化DCS开始在一些方面取得了优势。       随着进一步的研发,1996年湖北汉川电厂30万千瓦机组的分散控制系统应用了EDPF-2000这是国内首次采用国产系统在30万千瓦机组上实现闭环控制;1997年在辽宁抚顺电厂实现了AGC(自动发电控制),这是国内首次采用DCS实现的高级发电控制功能,这在当时进口系统也未在应用中实现过。国产化的控制系统开始闪光,具备了与进口系统一较高下的实力。       1998年,电科院自动化所开发完成了新一代分散控制系统EDPF-NT系统,采用全新的硬件结构设计,拥有更强大的软件功能,在国内首次实现了真正意义上的五功能一体化,并在内蒙古丰镇电厂投入使用。五功能一体化的实现,更大范围的整合不同专业、工艺的控制需求,推动了火电厂自动化控制系统应用的进步EDPF-NT是科研人员在DCS常规技术基础上进行自主研发的成果,具有其独特功能:小型化的高性能控制器、高抗干扰的全密封控制硬件、冗余安全型网络、面向工艺特征实现的专用硬件、解决特殊工艺的专用软件包,硬件损坏率低于同类国外系统EDPF-NT系统已被科技部认定为国家级火炬计划项目。       国电智深公司的市场总监陈勇说:“以前外国公司是老师,我们是学生,但是现在很多国外公司也陆续采用了与国电智深相同的技术。国电智深公司始终以市场需求为目标,不断探索新技术,与国外系统相比,在很多方面拥有更先进的技术”       2002年,在原“中国电力科学研究院电厂自动化研究所”和“国电龙源电力技术工程有限公司”的基础上,重组成立了北京国电智深控制技术有限公司。重组后的公司拥有更强的资金和技术力量,具备了更强的创新能力。       2005年,国电智深公司获得国家发改委高技术产业化重大专项——“超临界火力发电机组综合自动化系统产业化示范工程”,并承接了龙山电厂600MW机组控制项目,该项目已于2006年5月完成出厂验收。2006年国电智深公司承接了庄河电厂2×60万千瓦超临界机组主辅机一体化控制项目,结束了高端自动控制系统完全依赖进口的历史,实现了几代自动化人的梦想,超临界机组有了“中国脑”!       3、民族企业在逆境中崛起       振兴装备制造业是党的十六大提出的一项战略性任务。装备制造业的发展水平体现了一个国家的工业化水平和综合国力,是各行业实现结构升级的关键,是高新技术产业化的载体,自动化控制系统则是振兴装备制造业的重中之重。然而自动化控制系统的国产化之路却异常的艰难,在国电智深公司取得辉煌成就后,陈勇认为,国产系统能有今天,完全是被逼出来的,在逆境中杀出了一条血路。       当初引进国外技术的时候,国内企业几乎完全没有进入市场的机会。在三年不上发电项目的时期,国产技术得到了机会,因为性价比高,成功地应用于20万千瓦老机组改造中,但是30万千瓦机组的市场却始终打不开。       在以前,很多的发电企业不接受国产DCS技术,在招投标中往往将国内技术拒之门外,对外国技术却完全信任。一位业内人士曾吐露:“由于DCS太重要,所以我们宁可买贵的进口的,也不用国产的。其实我们也发现,国产的未必比进口的要差,但是用国产的要承担很大的决策风险。用进口的即使出了问题,也不必担心承担责任,因为大家认为进口的代表最先进的。”       在这种环境下,国内企业唯有自强不息,凭自己的力量杀出重围。经过潜心钻研,在学习吸收外国技术的基础上,国产化DCS终于取得长足的进步,由以前对外国技术的仰视,逐渐变为平视,甚至在一些方面做到俯视,完全可以和国外系统同台竞争,完成了对外国先进技术的追赶和超越。实力证明一切,30万机组的大门开始向国产化DCS敞开,国产DCS艰难进入30万千瓦机组市场,如今已在30万千瓦及以下火电机组中得到普遍应用,具有了较强的国际竞争力。       然而,我国已经建成投产的60万千瓦及以上火电机组仍然全部采用国外自动化控制系统。在国家有关政策的支持和鼓励下,北京国电智深控制技术有限公司终于完成了史无前例的创举,凭借其高性能和高可靠性的产品、先进的技术、合理的方案、强大的工程实力、完善的服务承诺和技术保障措施以及较高的性价比,在龙山60万千瓦亚临界及庄河60万超临界机组控制项目工程招投标中中标,结束了高端自动控制系统完全依赖进口的局面,实现了几代自动化人的夙愿。       挡在国产化之路前的大石,并非只是技术创新。即使技术上达到了相当水平,国内企业仍然可能被外国企业所收购。近些年来,外国企业进入我国市场有三步曲:一合资,二控股,三收购。一些国内企业被收购后似乎对企业员工是件好事情,外企出了大钱,因此员工都得到了一笔钱。收购后投标时可以打着知名外企的名号,干活的还是原班人马,虽然只是换了张皮,但民族产业已不复存在。一位领导同志认为:一些在自动化控制领域中取得成就的公司,就这样被外企拿走了,这是一件很悲哀的事。       国电智深公司也面临着同样的问题2005年,一家著名外国企业曾与国电智深公司接洽,给出了优厚的合资条件,诱惑很大,但国电智深公司还是没有同意,继续坚持走自主化的道路。随后,国电智深公司终于靠自己的力量成就了60万千瓦超临界机组自动化控制系统的国产化光荣梦想。       “国电智深公司不愿意合资,不仅仅是出于民族自豪感,还因为政策开始有利于自主创新。党和政府大力提倡自主创新,这对民族企业来说是千载难逢的历史机遇。党的十六届五中全会明确提出要依托重点建设工程,坚持自主创新与技术引进相结合,提高重大技术装备国产化水平。有了政策支持,国电智深公司将继续自动化控制系统自主化的研究,进一步加快自动化控制系统的自主化和产业化。”这是国电智深公司全体员工的心声。

供稿:北京国电智深控制技术有限公司

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