20世纪80年代中期,中国依托魏萍和石亨项目,从美国引进了300MW和600MW机组成套技术(CE锅炉、西屋汽轮机和Ebsco设计技术)。这是中国自动化技术与国际水平的第一次碰撞,其震撼力是强大的。西方发达国家大型火电机组自动化水平高的设计理念,完善的控制和保护功能,先进的管理思想,都是多年来形成的伟大的旧思想。这引发了一场管理思想和设计理念的革命。通过艰苦的技术学习,它经历了许多失败和成功。经过5年左右的实践,终于顺利完成了对引进技术的消化,使我国火电厂的自动化水平有了一个大的飞跃。
作为中国自动化领域重要的标志性事件,其意义在于我们第一次与世界接触。在对存在的巨大差距进行痛苦反思和激烈争论的过程中,我们完成了管理思想和设计理念的转变,也铸造和培养了一批电厂自动化控制意识高的管理者和初步掌握先进自动化技术的专业团队。
魏萍和石亨项目300MW和600MW机组技术引进时,采用SPEC200+DAS作为机组的主控系统,即魏萍和石亨模式,后来被称为“组合仪表和数据采集系统”。
20世纪80年代末以来,华能国际电力公司等单位利用外汇或国际金融机构贷款支持,成套引进了一批大型火电机组。它们的主要控制系统都摒弃了魏萍和石亨模式的组态,采用了当时最先进的分布式控制系统(DCS),标志着DCS系统开始进入我国的自动化领域。
20世纪90年代,随着我国外汇形势的好转,大型火电机组是继续采用平埂石横方式还是采用国际先进的DCS成为当时争论的焦点。国产组件组装仪表和数据采集系统投资少,无外汇,但技术落后,质量差,不能满足大机组安全经济运行的需要。使用进口DCS虽然可以略微增加I&C投资,但可以明显提高大机组的安全经济运行水平,使我国民族电力工业快速发展,同时从长远来看,可以促进DCS的自主创新和民族自动化装备制造业的发展。因此,我们将很快把大机组的主控系统从“魏萍、石亨模式”、“DCS试点”的技术方针调整为“积极稳妥,逐步推广应用DCS”的技术。在这一政策的指导下,在不到五年的时间里,DCS的应用从两种功能(DAS、MCS)迅速发展到五种功能(DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH),直至发电机-变压器组和厂用电控制(ECS)并入DCS。至此,DCS的应用技术基本成熟。
随着改革开放的深入,电力、石化、钢铁等工业建设进一步融入国际市场,对我国落后的自动化装备制造业及其当时的旧体制形成巨大压力,一度使我国自动化装备制造业陷入集体困境。
但是,改革开放的目的是促进民族产业的成长和发展。因此,在改革开放的同时,我们在市场方面采取了一系列以市场换技术的政策和措施。一些企业坚持消化吸收与自主创新相结合,走过了一条艰难曲折的道路。他们不仅活了下来,而且在某些领域取得了突破性的进展。他们是民族工业的旗帜,值得我们骄傲。他们走过的曲折道路也需要我们认真总结。
1988年,中国电力科学研究院电厂自动化研究所与国外公司合作,通过学习和吸收国外技术,研制出国内第一套DCS-EDPF1000,并应用于首阳山电厂200MW机组。虽然当时存在很多问题,与国外相比差距很大,但它标志着我国DCS自主创新的开始。然后大量国产DCS出现,其市场从中小型机组改造开始,逐步进入新建电厂的200MW、300MW机组。截至目前,新建机组国产DCS市场份额已超过30%,其中200MW及以下机组几乎全部采用国产DCS,300MW机组国产DCS市场份额接近50%。国产DCS还在国华金街电厂4×600MW亚临界机组、国电龙山电厂2×600MW亚临界机组、国电庄河电厂2×600MW超临界机组成功投运。目前,国电申智公司的EDPF NT系统和北京和利时公司的MACS V系统已分别被谏壁、徐州电厂和台山电厂采用,并将应用于1000MW超超临界机组。这一切都标志着中国自主创新DCS开始进入高端电力市场。
汽包水位测量系统是电厂安全运行的关键仪表,但也是一个测量机理复杂的系统。长期以来,对汽包水位的变化规律认识不够,测量存在很大的不确定性和偏差,可靠性也较差。因汽包水位测量引发的恶性事故层出不穷。但令我们自豪的是,秦皇岛华电测控设备有限公司、转安伟信仪表有限公司开发了新一代高精度、高可靠性电极汽包水位测量装置、内置水位测量装置、内置平衡容器、多孔连接技术等汽包水位测量技术,真正将汽包水位测量偏差控制在30mm以内,在现场基准汽包水位测量上取得了重大突破。毫不夸张地说,中国的汽包水位测量技术已经处于世界领先地位。
20世纪90年代,DCS在我国火电厂单元级成功推广应用,取得了成熟的应用经验。1997年,我国专家适时提出了厂级监控信息系统(SIS)的概念,形成了我国火电厂特有的SIS+MIS信息模式,与国外制造业延伸出来的MES+ERP信息模式明显不同,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,信息安全等级易于保证;a)更好地满足实时生产过程的实时性要求,将大量非实时生产过程信息(如维修信息)剥离到MIS中。
b)明确服务对象。SIS服务于各级值班操作人员和学习管理生产运行过程的相关管理人员,MIS主要服务于设备维护、计划、运行、行政等人员,服务对象分工明确。
c)保证安全性和便利性,满足国家对发电企业信息系统安全等级和隔离的要求。由于我国火电厂信息化走出了一条中国特有的信息化模式,一大批自主创新的SIS企业在中国迅速涌现,形成了SIS产业。从一开始,我国的SIS企业就在火电厂信息化中起着主导作用。