自动化技术助力发展绿色电力

本刊记者/顾硕

尽管风电、核电和水电等“新电力”行业发展得如火如荼，但火力发电仍处在中国电力行业的核心位置。“十二五”期间，绿色电力无疑是发展的重头戏，其中，自动化技术起到了至关重要的作用。节能、增效、创新和高新技术，样样都离不开自动化技术的帮助。目前中国电力行业的发展状况和未来几年的规划重点一直是业内非常关心的话题，本期我们采访了电力规划设计总院教授级高工侯子良主任，听他为我们分析如今的中国电力行业。

《自动化博览》：“十二五”期间我国电力将如何发展？

侯子良：目前，国家“十二五”期间电力发展计划正在制定过程中。但据“2010能源经济发展”论坛上有关权威人士预测，随着我们工业化和城镇化的持续推进，电力需求仍将保持较快增长，预计2015年我国电力装机总量将达到14.3亿千瓦，2020年装机容量将达到17～18亿千瓦。“十二五”期间需要新增装机容量4亿千瓦。

在国家绿色电力的方针下，要大力发展清洁能源，这4亿千瓦新增装机容量大致分配如下：水电——1.00亿千瓦；核电——10.36亿千瓦；风电和可再生能源——10.68亿千瓦；气电——10.16亿千瓦；火电——12.00亿千瓦。

为实现2020年非化石能源占比重15%的目标，那时，我国非化石能源发电装机容量将超过5.5亿千瓦，占全国发电装机三分之一以上，其中水电3.0～3.5亿千瓦，核电0.7～0.8亿千瓦，风电1.0-1.5亿千瓦。

不过由于既有的能源结构，“十二五”期间煤电在新增装机中仍占主导地位，到2015年全国煤电装机将达到9.2亿千瓦，占总装机容量64%以上，2020年将达到10.3亿千瓦左右，占总装机容量57%～61%。因此，推进煤电清洁、高效、集约发展仍将是主导方向。

电力规划设计总院教授级高工侯子良

《自动化博览》：绿色电力发展方针下，自动化在火电厂的应用现状如何？有哪些创新和突破？

侯子良：绿色电力发展方针指引下，核电、水电、风电将得到快速发展，其相应的自动化技术将得到充分发展，也为自动化企业提供了新的外延商机和增长点。但是，应当清醒地看到在一段相当长的时期内，火电装机总容量以及“十二五”新增装机容量仍将在能源结构中占主导地位。因此，发展火电厂自动化，推进火电厂节能减排，仍然是一个低投入高产出的发展绿色电力的重要战略任务。

上世纪九十年代，通过大量引进世界先进自动化技术和装备使我国火电厂自动化装备达到了国际先进水平。同时，通过十年努力，我国火电厂自动化应用技术也逐步接近世界先进水平。在即将进入21世纪前，电力规划设计总院就2000年示范电厂提出了火电厂自动化应用规划。通过21世纪第一个十年的努力，规划目标基本实现，并有所突破。十年火电厂自动化应用技术取得下列长足发展：

（1）DCS应用技术基本成熟，并开展了FCS技术应用试点和逐步推广应用，华能九台和金陵电厂数字化示范工程取得成功，并有在全国加速推广应用的趋势。

（2）厂级管理信息系统（MIS）和厂级监控信息系统（SIS）已经广泛应用于火电厂，并取得良好效果。

（3）600MW和1000MW超超临界机组控制技术已基本掌握，数量之多在世界首位。作为整个火电机组自动化综合水平体现的1000MW超超临界机组自启停控制系统（APS）也在华能海门电厂首先突破。

（4）火电厂辅助车间实现了网络化的高度集中控制，电厂运行人员大幅减少。

（5）全厂“四机一控”高度集中控制和电子设备间物理分散等突破了旧的框框，形成新的主厂房布置设计概念。

综上所述，我们可以毫不夸张地说，我国火电厂自动化应用技术已经达到和部分超过世界先进水平，并有所创新。

《自动化博览》：越来越多由国内厂商自主研发的产品活跃在电力行业，请您谈谈在自主创新方面的发展状况。

侯子良：上世纪九十年代，尽管电厂自动化应用水平逐步接近世界先进水平，但是，主要自动化装备全部靠引进。民族品牌的自动化装备的开发刚刚开始，在竞争中只能以低价方式占领低端市场。

进入21世纪第一个十年，随着我国电厂自动化应用水平达到和部分超过世界先进水平，自动化装备自主创新也取得了一些进步：

（1）大型发电机组DCS自主创新取得重大突破。以北京国电智深控制技术公司和北京和利时系统工程公司为代表的民族企业生产的DCS，成功地应用在600MW及1000MW等级的超临界和超超临界发电机组上，突破了国际知名跨国公司在中国电力行业高端市场上一统天下的局面，其开发的DCS总体技术水平已经处于国际先进水平。

（2）发电厂信息化系统，特别是厂级监控信息系统（SIS），由于是我国自主提出的创新概念，因而一开始就以我国企业自主开发为主，并占领了我国电厂的绝大部分市场。

值得可喜的是，作为国家重大装备之一的大型实时数据库也开始打破洋品牌一统天下的局面。

但是，总体来说电厂自动化装备自主创新尚存在很大差距，仍然不能满足绿色电力方针下对发电机组节能减排的需要。

《自动化博览》：21世纪第二个十年中，火电厂在自动化技术的应用上有何目标？

侯子良：21世纪第二个十年火电厂面临着加快数字化电厂建设，提高火电厂智能化程度，并最大限度满足智能电网发展要求的艰巨目标和重要任务：

（1）加快数字化电厂建设，为全面提高火电厂智能化程度奠定基础。

智能电网是一个灵活的概念，不同国家根据自身需求或发展水平可以在不同时期关注不同重点，国家电网公司提出的“坚强智能电网”强调通过坚强的网架基础，集中统一管理和控制全国电网，确保安全、高效。智能电网首先是数字化电网，从数字化开始。同样，智能化电厂首先是数字化电厂，也要从数字化开始，要大力发展现场总线控制系统的应用。从示范工程已经给我们提供了启示，随着电厂数字化程度的深入，控制和保护系统的智能化（如信号的容错）以及基础测控设备的智能管理等都将得以加强。因此，这十年中我们希望在现有数字化电厂示范工程的基础上，大胆放开步伐，加快数字化电厂建设。

（2）大力提高火电厂的智能化程度，最大限度满足绿色电力方针下火电厂节能减排的战略任务。

发展以智能化调度软件、安全和优化管理软件等为核心的高级应用软件，将SIS提高到一个新水平。从1997年提出SIS概念到推广至今已有十三年，有了中国自己的规范，取得了明显效果，并全面推广应用。但是，应当看到SIS还处于初级阶段，SIS的价值决定于应用软件的水平，当前，数据挖掘技术、智能调度软件以及有关安全和优化管理软件还没有或尚处于低水平状态，攻克这些高级应用软件应是SIS下一个十年的目标。

以机组的自动启停系统（APS）为纲，把火电机组整体自动化水平提上一个新台阶。20年来，APS功能除在引进的极少数机组上实现外，绝大部分均没有实现。究其原因，因为机组综合自动化系统中还有很多薄弱环节，而APS能否实现反映了机组自动化的整体水平。因此，我们在未来十年中应抓住这个纲，推动发电机组整体自动化水平提高。

发展燃烧优化控制技术，为实现煤电机组节能减排目标做出贡献。

（3）攻克大型火电机组自动化系统中的关键基础测控设备，确保自动化系统各项功能的真正实现。

到目前为止，变送器和执行器自主创新步伐艰难，基本上还是洋品牌一统天下，需要有关部门加大支持力度，尽快取得突破。

此外，为优化燃烧需要的炉膛温度测量、煤质在线分析等特种仪表国际上早已高度重视，并有所突破，我们应支持相关企业采取引进、消化或自主开发等各种手段，实现商品化，以确保燃烧优化真正得以实现。