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我国火电厂自动化技术发展与展望

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我国火电厂自动化技术发展与展望

发布日期:2016-03-14 00:00 来源:http://www.fndjyl.com 点击:

我国火电厂自动化技术发展与展望

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
    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。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。
    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。
     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。
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。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。
   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
   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。    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。
   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。

    世界进入信息化时代的外部环境和中国经济持续发展的内部环境,预示着未来我国火电厂自动化将会出现新的飞跃,数字化电厂的建设将全面开展,信息化效益将日益显现,火电厂自动化装备自主创新将出现更多突破,并开始走向世界,我国人力资源的优势必将使我国软技术产业迅速崛起。中国应当也可以在全世界火电厂自动化技术进步中发挥重要作用



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