自動化技術助力發展綠色電力

本刊記者/顧碩

盡管風電、核電和水電等“新電力”行業發展得如火如荼，但火力發電仍處在中國電力行業的核心位置。“十二五”期間，綠色電力無疑是發展的重頭戲，其中，自動化技術起到了至關重要的作用。節能、增效、創新和高新技術，樣樣都離不開自動化技術的幫助。目前中國電力行業的發展狀況和未來幾年的規劃重點一直是業內非常關心的話題，本期我們采訪了電力規劃設計總院教授級高工侯子良主任，聽他為我們分析如今的中國電力行業。

《自動化博覽》：“十二五”期間我國電力將如何發展？

侯子良：目前，國家“十二五”期間電力發展計劃正在制定過程中。但據“2010能源經濟發展”論壇上有關權威人士預測，隨著我們工業化和城鎮化的持續推進，電力需求仍將保持較快增長，預計2015年我國電力裝機總量將達到14.3億千瓦，2020年裝機容量將達到17～18億千瓦。“十二五”期間需要新增裝機容量4億千瓦。

在國家綠色電力的方針下，要大力發展清潔能源，這4億千瓦新增裝機容量大致分配如下：水電——1.00億千瓦；核電——10.36億千瓦；風電和可再生能源——10.68億千瓦；氣電——10.16億千瓦；火電——12.00億千瓦。

為實現2020年非化石能源占比重15%的目標，那時，我國非化石能源發電裝機容量將超過5.5億千瓦，占全國發電裝機三分之一以上，其中水電3.0～3.5億千瓦，核電0.7～0.8億千瓦，風電1.0-1.5億千瓦。

不過由于既有的能源結構，“十二五”期間煤電在新增裝機中仍占主導地位，到2015年全國煤電裝機將達到9.2億千瓦，占總裝機容量64%以上，2020年將達到10.3億千瓦左右，占總裝機容量57%～61%。因此，推進煤電清潔、高效、集約發展仍將是主導方向。

電力規劃設計總院教授級高工侯子良

《自動化博覽》：綠色電力發展方針下，自動化在火電廠的應用現狀如何？有哪些創新和突破？

侯子良：綠色電力發展方針指引下，核電、水電、風電將得到快速發展，其相應的自動化技術將得到充分發展，也為自動化企業提供了新的外延商機和增長點。但是，應當清醒地看到在一段相當長的時期內，火電裝機總容量以及“十二五”新增裝機容量仍將在能源結構中占主導地位。因此，發展火電廠自動化，推進火電廠節能減排，仍然是一個低投入高產出的發展綠色電力的重要戰略任務。

上世紀九十年代，通過大量引進世界先進自動化技術和裝備使我國火電廠自動化裝備達到了國際先進水平。同時，通過十年努力，我國火電廠自動化應用技術也逐步接近世界先進水平。在即將進入21世紀前，電力規劃設計總院就2000年示范電廠提出了火電廠自動化應用規劃。通過21世紀第一個十年的努力，規劃目標基本實現，并有所突破。十年火電廠自動化應用技術取得下列長足發展：

（1）DCS應用技術基本成熟，并開展了FCS技術應用試點和逐步推廣應用，華能九臺和金陵電廠數字化示范工程取得成功，并有在全國加速推廣應用的趨勢。

（2）廠級管理信息系統（MIS）和廠級監控信息系統（SIS）已經廣泛應用于火電廠，并取得良好效果。

（3）600MW和1000MW超超臨界機組控制技術已基本掌握，數量之多在世界首位。作為整個火電機組自動化綜合水平體現的1000MW超超臨界機組自啟停控制系統（APS）也在華能海門電廠首先突破。

（4）火電廠輔助車間實現了網絡化的高度集中控制，電廠運行人員大幅減少。

（5）全廠“四機一控”高度集中控制和電子設備間物理分散等突破了舊的框框，形成新的主廠房布置設計概念。

綜上所述，我們可以毫不夸張地說，我國火電廠自動化應用技術已經達到和部分超過世界先進水平，并有所創新。

《自動化博覽》：越來越多由國內廠商自主研發的產品活躍在電力行業，請您談談在自主創新方面的發展狀況。

侯子良：上世紀九十年代，盡管電廠自動化應用水平逐步接近世界先進水平，但是，主要自動化裝備全部靠引進。民族品牌的自動化裝備的開發剛剛開始，在競爭中只能以低價方式占領低端市場。

進入21世紀第一個十年，隨著我國電廠自動化應用水平達到和部分超過世界先進水平，自動化裝備自主創新也取得了一些進步：

（1）大型發電機組DCS自主創新取得重大突破。以北京國電智深控制技術公司和北京和利時系統工程公司為代表的民族企業生產的DCS，成功地應用在600MW及1000MW等級的超臨界和超超臨界發電機組上，突破了國際知名跨國公司在中國電力行業高端市場上一統天下的局面，其開發的DCS總體技術水平已經處于國際先進水平。

（2）發電廠信息化系統，特別是廠級監控信息系統（SIS），由于是我國自主提出的創新概念，因而一開始就以我國企業自主開發為主，并占領了我國電廠的絕大部分市場。

值得可喜的是，作為國家重大裝備之一的大型實時數據庫也開始打破洋品牌一統天下的局面。

但是，總體來說電廠自動化裝備自主創新尚存在很大差距，仍然不能滿足綠色電力方針下對發電機組節能減排的需要。

《自動化博覽》：21世紀第二個十年中，火電廠在自動化技術的應用上有何目標？

侯子良：21世紀第二個十年火電廠面臨著加快數字化電廠建設，提高火電廠智能化程度，并最大限度滿足智能電網發展要求的艱巨目標和重要任務：

（1）加快數字化電廠建設，為全面提高火電廠智能化程度奠定基礎。

智能電網是一個靈活的概念，不同國家根據自身需求或發展水平可以在不同時期關注不同重點，國家電網公司提出的“堅強智能電網”強調通過堅強的網架基礎，集中統一管理和控制全國電網，確保安全、高效。智能電網首先是數字化電網，從數字化開始。同樣，智能化電廠首先是數字化電廠，也要從數字化開始，要大力發展現場總線控制系統的應用。從示范工程已經給我們提供了啟示，隨著電廠數字化程度的深入，控制和保護系統的智能化（如信號的容錯）以及基礎測控設備的智能管理等都將得以加強。因此，這十年中我們希望在現有數字化電廠示范工程的基礎上，大膽放開步伐，加快數字化電廠建設。

（2）大力提高火電廠的智能化程度，最大限度滿足綠色電力方針下火電廠節能減排的戰略任務。

發展以智能化調度軟件、安全和優化管理軟件等為核心的高級應用軟件，將SIS提高到一個新水平。從1997年提出SIS概念到推廣至今已有十三年，有了中國自己的規范，取得了明顯效果，并全面推廣應用。但是，應當看到SIS還處于初級階段，SIS的價值決定于應用軟件的水平，當前，數據挖掘技術、智能調度軟件以及有關安全和優化管理軟件還沒有或尚處于低水平狀態，攻克這些高級應用軟件應是SIS下一個十年的目標。

以機組的自動啟停系統（APS）為綱，把火電機組整體自動化水平提上一個新臺階。20年來，APS功能除在引進的極少數機組上實現外，絕大部分均沒有實現。究其原因，因為機組綜合自動化系統中還有很多薄弱環節，而APS能否實現反映了機組自動化的整體水平。因此，我們在未來十年中應抓住這個綱，推動發電機組整體自動化水平提高。

發展燃燒優化控制技術，為實現煤電機組節能減排目標做出貢獻。

（3）攻克大型火電機組自動化系統中的關鍵基礎測控設備，確保自動化系統各項功能的真正實現。

到目前為止，變送器和執行器自主創新步伐艱難，基本上還是洋品牌一統天下，需要有關部門加大支持力度，盡快取得突破。

此外，為優化燃燒需要的爐膛溫度測量、煤質在線分析等特種儀表國際上早已高度重視，并有所突破，我們應支持相關企業采取引進、消化或自主開發等各種手段，實現商品化，以確保燃燒優化真正得以實現。