導讀：DCS在我國火電行業中的應用雖然不是最早，卻是規模最大、數量最多的，說火電是DCS的應用“大戶”并不為過。我國火電行業控制系統在近些年中取得了很大的進步，國產化水平不斷提升。侯子良、呂冬寶等一眾專家對我國電力控制系統做了展望。
侯子良：火電，國產控制系統已及世界先進水平
有專家預計，“十二五”期間火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%。所以，即便是在國家大力提倡新能源發電的今天，受既有能源結構的影響，火電依然是我國重要的發電來源。
DCS在我國火電行業中的應用雖然不是最早，卻是規模最大、數量最多的，說火電是DCS的應用“大戶”并不為過。原電力規劃設計總院教授級高工侯子良在發表的《21世紀第二個十年火電廠自動化》一文中，將20世紀90年代定義為火電行業發展DCS標志的十年。DCS應用在這個階段實現了從試點、推廣到成熟的過程，通過對世界先進DCS技術的引進與吸收，我國火電行業的DCS國產化工作取得了突破性的進展，同時，我國火電廠自動化技術水平也逐步達到和接近世界先進水平。
我國電廠自動化裝備和技術已經達到國際先進水平
更值得一提的是，不同于其它行業，我國火電行業控制系統在近些年中取得了很大的進步，國產化水平不斷提升。侯子良表示：“毫不夸張的說，我國電廠自動化裝備和技術總體上已經達到國際先進水平。”
事實的確如此。
首先，以超臨界、超超臨界機組為代表的控制技術已經達到國際先進水平。到目前為止，我國已投產1000MW超超臨界機組46臺，是世界上裝設最多的國家。
第二，我國自主研發和生產的DCS已經成功應用于600MW、1000MW超超臨界機組，進入電力市場高端領域。從整體技術水平看，根據中國電力顧問集團公司對全國300MW及以上637臺火電機組DCS調研，以北京國電智深控制技術公司和北京和利時自動化公司為代表的主流國產DCS，無論從故障率，還是設備損壞率方面看，均處于在華多家跨國公司DCS的中上游水平。
第三，電廠信息化有了很快的發展，形成我國電廠獨特而完整的MIS、SIS(SupervisoryInformationSystem)、DCS以及輔控網絡，在這方面，取得了諸多創新。
但是，我們也不能忽視，即便我國國產化控制系統近年來取得了較大發展，但仍與世界處于領先水平的少數品牌存在一些差距。
從控制技術上看，反映火電機組總體水平的機組自啟停系統(AUS，國外也稱APS)技術，國內只有少數電廠達到，這方面與處于世界領先地位的日本和德國仍有不少差距，燃燒和熱力系統優化控制等高級應用軟件工程化也有不少差距。
從自動化裝備上看，現場總線和安全系統方面工程化應用剛剛起步，DCS的可靠性與處于世界領先水平的少數DCS廠家比也有一定差距。此外，優化控制系統必不可少的特殊基礎測控設備(例如煤質在線分析，爐膛溫度測量等)與國外比差距更大。
侯子良認為，目前這種差距主要集中在技術密集型的前沿高端技術領域。如果想要縮短差距，就必須具備超前意識，轉變思路，國家和行業機構要迅速制定具有先瞻性的目標和規劃，集中組織和支持攻關、試點及工程推廣應用，要加大對企業的支持力度，在市場上營造一個充分認可高技術價值的氛圍和水平等。
節能減排是火電廠賴以生存的關鍵
目前國家正處在重新考慮能源發展戰略的關鍵時期。圍繞實現現代化，要求調整我國能源發展戰略，優化能源結構，提高能源利用效率，進一步明確和貫徹節能優先的長期能源戰略。
電能是國民經濟各生產部門的主要動力，電力生產消耗的能源在我國能源總消耗中占的比重很大，因此提高電能生產的經濟性具有十分重要的意義。
事實上，隨著風能、太陽能等多種綠色能源的迅速發展，火電雖是依然處在“老大”的位置，但顯然已不如從前那般“威風”。如何緊跟形勢，實現火力發電的節能減排，早已不是火電錦上添花的作為，“節能減排已經成為火電廠賴以生存的關鍵，”侯子良說道。據某電廠600MW機組實際運行數據評估顯示，僅運行優化的節能減排潛力就高達2%~4%，即6~12g/kWh。因此，火電的節能減排勢在必行。“這也使得發展優化控制系統成為當前的一項迫切任務。”
下一個十年的發展方向
21世紀第一個十年是以發展SIS為中心實現全場網絡化的十年，那么，接下來的第二個十年，我國火電廠又將朝向什么目標發展呢？侯子良給出了自己的答案：“以發展AUS(APS)為綱，完善和優化自動化系統；大力提高電廠智能化程度，建設智能化電廠；提高憂患意識，完善和發展相關安全技術。”他還補充，技術服務將逐步發展成為一個主要產業。自動化技術發展將促使社會分工的精細化，會有一批知識密集型公司滲透到優化控制、智能監控等高端軟件和工程技術服務領域中，逐步形成一個產業群，DCS廠家包攬硬件、軟件和工程技術服務的時代將成過去。一些復雜的高技術監控儀表的調整、維修、更新等將社會化，用戶將委托供應商專家服務。
綜上所述，我們看到，無論是我國電力體制改革的深入使得電廠走向市場的嚴峻趨勢，還是各種新能源發電為傳統火電廠帶來的“沖擊”，使得火電廠的低成本運營和精細化管理的要求越來越迫切，常規自動化控制系統已經不能滿足日益增長的管理和技術要求。控制系統供應商的任務不再僅僅是打造一個技術先進或造價低廉的電廠，而應當是成就一個面向市場、具有競爭力的電廠。
呂冬寶：核電，控制系統為安全運行提供多層次縱深防御
研究員級高級工程師，畢業于西安交通大學反應堆控制專業，現任中國核電工程有限公司副總工程師，主要研究方向為儀表控制。長期從事核電廠儀表和控制系統的設計研究，熟悉數字化安全系統及一般通用控制系統。
自2011年3月11日日本福島核電站發生重大泄漏事故之后，核安全問題便成為世界關注的焦點，許多國家甚至出現了“談核色變”的現象。也因為此，隨著國務院核電“國四條”的出臺，我國一度發展勢如破竹的核電項目暫停了審批，開始全面安全檢查，加強核電運行和建設管理。
在這一年多的時間里，關于核電在中國未來前景的討論從未間斷過，但有專家分析，調整放緩應該是暫時的，我國發展核電基本方針沒有改變。核電在我國能源結構調整、應對氣候變化、保障能源安全方面具有不可替代的作用，是我國新能源戰略不可或缺的、重要的組成部分。因此，對我國核電“十二五”后幾年以及中長期的發展前景應該是樂觀的。
事實也證明確實如此。
隨著《國家民用核設施綜合安全檢查報告》和《國家核安全與放射性污染防治中長期規劃》兩份文件向社會公開征求意見，中國核電工程有限公司副總工程師呂冬寶認為，恢復核電新項目審批已不存在原則性障礙。
核電技術不斷提升
中國自1985年開工建設第一座核電站──秦山一期核電站至今，核電事業已經歷了近30年的發展，這其中，從一代到二代，再到第三代，核電技術在不斷升級中。與此同時，發展中的核電技術也對控制系統提出了越來越高的要求。
呂冬寶表示，在控制系統方面，現在核電站對設備的鑒定要求更加嚴格，強調電磁兼容要求和嚴重事故工況后的設備可用性；強調在嚴重事故工況下儀控系統的監控能力和措施；強調設計過程中的第三方評定和可靠性分析的工作；信息安全問題日益得到重視。同時，如現場總線，遠程I/O等新技術在核電廠開始得到比較廣泛的應用。
他進一步補充：“這些要求并不是第三代核電技術本身特有的要求，而是隨著工控領域的技術發展而帶來的必然結果，比如：數字化儀控系統的應用、現場總線和遠程I/O的應用、工控領域信息安全等。即便是二代改進型核電站目前也已經應用了這些技術。”
核電控制系統的國產化
可靠、先進的DCS設備本身是儀控系統數字化的基礎，也是數字化儀控系統實現國產化的基礎。核電用DCS設備分為兩類，一類是通用DCS設備，從設備可靠性角度來講，其要求是滿足一般的工業標準，與電力、石化等行業采用的DCS設備要求基本一致。呂冬寶表示，目前階段，非安全級DCS已經能夠完全實現國產化，如和利時公司的HOLLYIAS，北京中核東方控制系統工程有限公司的NICSYS，都具備了在核電廠非安全級控制系統上的應用能力。
另一類是核電專用的DCS產品，這也是我們通常所說的核級DCS(安全系統平臺)，核級DCS產品其軟硬件本身的制造開發過程不僅必須滿足一般的工業標準，還要滿足核安全相關的標準和法規。據呂冬寶介紹，相對非安全級DCS而言，安全級DCS技術門檻高，研發成本高。但可喜的是，目前國內幾家主要的核電DCS生產集成商都在積極開展這方面的研發工作，北京廣利核工程有限公司的保護系統平臺研制已經取得了階段性的成果。北京中核東方控制系統工程有限公司和國核自儀系統工程有限公司的自主研發工作也正在深入開展。
控制系統為電廠的安全運行提供多層次的縱深防御
我國核電站采取縱深防御策略，正常運行的時候有一套控制系統，一旦出現事故，反應堆會停止運行，然后有其它安全系統來進行保護。第一道防線假如失利了還有第二道、第三道防線保護它的安全。呂冬寶認為，控制系統為電廠的安全運行提供多層次的縱深防御，能夠在核電站正常運行、預期運行事件、事故以及事故后工況下對工藝過程進行監督控制，保證核安全和輻射安全、電力的可靠生產以及生產過程的經濟性。在超設計基準事故和嚴重事故工況下能夠為嚴重事故緩解提供必要的監控功能。
儀控系統采用一體化的計算機控制，其控制和監測功能覆蓋了核電廠的所有過程系統，執行相應的監督功能和控制保護功能。
其中，信息監督功能包括：運行狀態監測和診斷、機組安全相關參數的監測、對機組停堆、事故和事故后的監測、對運行操作人員的支持。控制保護功能包括：正常運行時主要進行工藝過程的控制，保證電廠運行的經濟性；維持運行參數在設計規定的范圍內；異常運行時進行過程控制和限制，使運行參數返回到正常值；并適時觸發必要的保護限制動作，保護安全屏障，維持和限制運行參數在設計邊界范圍內；在設計基準事故(DBA)工況下進行停堆、停機；啟動必要的專設安全設施，保護安全屏障，維持和限制運行參數在最大設計邊界范圍內；在超設計基準事故(BDBA)和嚴重事故工況下，進行必要監督、啟動和控制緩解措施，保障安全殼系統的完整性，防止和減緩放射性釋放。
呂冬寶補充道，保護系統是保證電廠安全的重要安全系統，保護系統的設計采用了多重冗余，防止共因故障，多樣性，故障安全等設計準則，設備經過嚴格的質量鑒定，軟件設計經過完整的獨立V&V，并在電廠運行階段能夠進行定期試驗，保證了系統的高可靠性。
盡管經歷了1年多的調整期，新項目暫時受到延緩，但無論從在建核電機組規模和核電發電能力增長趨勢來看，還是從保障能力提升和科技研發投入方面看，我國核電仍然保持了較為強勁的發展態勢。在建工程按計劃向前推進，不久的將來，隨著在建機組陸續建成投產，我國運行核電機組將達到41臺。《核安全規劃》里明確提出，“十二五”期間，核電重點項目投資需求約798億元。中國的核電事業在經歷了近一年的“冬眠”，或將迎來盎然春意。
