推进国产DCS应用进程的探讨[1]

浙江省电力公司电力科学研究院 孙长生，黄勃，丁俊宏，王蕙

随着世界高科技的飞速发展和我国机组容量的快速提高，电厂热控技术不断地从相关学科中吸取最新成果而迅速发展和完善。一方面作为机组主要控制系统的DCS走向成熟，控制范围延伸至全厂范围，国产DCS在600MW及以上机组的广泛应用水平，打破进口DCS在超临界机组上的垄断地位，且与主流进口品牌DCS的市场竞争实力逐步上升。另一方面随着工业生产的大型化和过程控制要求的不断提高，DCS已发展成为火力发电机组控制的中枢系统，日益发挥着举足轻重的作用，其本身的性能影响着机组的安全性、可靠性和经济性。随着国家节能、降耗、减排要求的提高，机组优化控制的探索与应用也正逐步展开,国产DCS是否能担当此重任。针对这二方面,笔者对国产DCS应用情况进行了调研。

1 电力行业发电机组DCS应用情况调研

1.1 主机上的应用情况

根据调研统计，DCS在300MMW及以上机组应用，进口产品占据了主要份额，与国内产品的比例大约:300MW机组是 4:1，600MW及以上机组是14:1，1000MW机组上是9:1。600MW及以上机组的汽机控制系统,进口产品占的比例更高。其中应用比较广泛的是艾默生OVATION系统、福克斯波罗I/A系统、ABB-Symphony系统、西门子TXP及T3000系统、日立HIACS-5000M+系统、利诺MAX系统和GE新华XDPS系统。此外还有日本横河CENTUM、日本三菱DIASYS-UP-6、H&B和HONEYWELL-TPS等，但所占比例相对较少。XDPS-400分散控制系统原为上海新华控制工程有限公司开发，并一度在国内300MW以下机组市场占据半壁江山，但2005年后被GE能源公司收购，市场份额下降明显。目前GE新华公司在XDPS-400基础上开发出OC6000E分散控制系统在河北沙河、河南金亨电厂应用。

国产DCS在发电机组上应用，除国电智深EDPF系统6×1000MW超超临界机组和20×600MW超临界机组 、和利时HOLLYSYS系统应用2×1000MW超超临界，12×600MW亚临界机组 ；占有了一定比例外，国电南自TCS3000系统、山东鲁能LN2000系统、西安热工院FCS165系统也已进入600MW机组应用，南京科远NT6000系统、浙大中控ECS系统和上海新华在XDPS-400基础上开发的XDC800系统、上海自动化仪表SUPMAX800也在300MW机组及600MW机组的辅控系统上得到应用。目前300MW及以下等级机组已开始基本使用国产DCS，并在600MW等级机组上逐步得到推广，而600MW以上机组的DCS基本仍以进口DCS为主流。

1.2 辅控系统上的应用情况

主要国产DCS厂商均具有新建电厂辅助车间控制系统的业绩，但国产DCS在辅助车间控制系统中的使用仍处于起步阶段，大多数辅控系统上采用的还是PLC。本次调研中，了解到一些大机组辅控系统采用了国产DCS，包括一些600MW及以上机组，如国电泰州电厂1000MW超超临界和国电铜陵、大唐南京电厂的600MW超超临界的全厂辅控网都采用了科远NT6000系统，运行可靠，且体现了不少优势：

（1）采用国产DCS具有价格优势

随着对控制要求的提高，PLC控制系统的扩展和性能跟随着提升（双网冗余、双机热备、设多个上位机站），使得PLC系统失去原有的价格优势。从多个电厂招标的结果来看，国产DCS系统构成的辅控系统价格要低于进口PLC系统，备品备件价格更加明显。

（2）国产DCS易扩展且扩展成本低

在设备改造需增加新系统或监控点时，采用进口PLC构成的控制系统，往往需重新按套按点购买软件才能进行系统扩充，由于后续购买加上扩展点少，供应商通常要价很高。而使用国产DCS，其软件除使用WINDOWS平台外，其它软件为厂家自行开发，通常随硬件提供电厂使用不再额外收取或收取很少的费用，如点数不够仅需采购硬件即可，因此扩展成本大大低于PLC购成的控制系统。

（3）采用DCS能够实现减人增效

用DCS组成辅控系统，容易实现辅控和脱硫一体化乃至全厂控制一体化，减少了接口问题带来的不便和运行维护的费用，由于系统构成变得相对简单，热控人员只要掌握一套控制系统技术，面对同一人机界面，不但可降低技术要求，提高处理问题的能力还减轻了工作量。因此可相应减少热控维护人员，达到减人增效的目的。同时也缓解了人员流动大带来的维护人员不足的压力。

（4）有助于取代进口DCS

从国产DCS的发展过程来看，国产DCS在辅助控制中的使用最终有助于推动国产DCS取代进口DCS，当进口DCS设备老化，备件昂贵，服务不到位的情况出现时，有了在辅助车间控制系统设备稳定运行的优势的国产DCS，将增加对该厂的进口DCS进行改造的机会。此外由于环境保护的需要，脱硫系统已成为新建电厂的标准配置，老机组都在进行脱硫改造，从推动国产DCS发展、节约成本和DCS本身可靠性几方面考虑，脱硫采用国产DCS的方案都是可行的。因此用户和厂家应联合，以辅助车间控制系统国少DCS化为突破口，推动国产DCS在电厂的全面使用。

2 电力行业国产DCS应用情况综评

（1）国产DCS应用可靠性

由于国产DCS赴较晚，国外DCS占据了主要市场，但从调研数据看出，经过多年持续的对进口DCS系统的消化吸收、自身研发与努力，国产分散控制系统近年已取得了长足的进步与发展。在相关发电集团公司支持，实施电厂积极参与实施过程中的过程可靠性研究，通过有效的技术和管控措施，使得国产DCS的性能与功能和质量可靠性得到了快速提升。近几年随着国产DCS国电智深EDPF-NT系统、和利时MACS-V6系统在600MW和1000MW机组上的成功投入商业运行后，系统的硬、软件运行状况良好，机组的热控自动投入率和热控保护投入率、热控保护动作正确率均达倒进口控制系统同等的档次。根据我们的调研结论，从机组投产至今均未发生因为DCS原因导致的机组停运事件，相反倒是一些进口机组曾发生多次停机，电容严重爆浆事件。这说明了国产DCS已取得了质的飞跃，具备与主流进口品牌DCS相当的市场竞争实力和在600MW及以上机组广泛应用的水平，从而结束了高端自动控制系统完全依赖进口的历史，打破了进口DCS在超临界机组上的垄断地位。此外新成长起来的国产DCS的加入，将进一步强化市场竞争，促进DCS技术的发展与价格的平衡。

（2）国产DCS技术与能力

综合国产DCS的运行调研效果，国产DCS技术与能力：

• 硬软件方面，近几年投运的系统与进口产品比较综合性能差距不大，各类全封闭设计模件具有免维护性能，总的I/O点数也应用到15054点；软件全在WINDOWS平台运行，界面友好，组态修改方便，全中文环境，易于理解和掌握，应用功能基本包括了电厂的全部需求。表明DCS设计制造、性能参数方面均能满足当前我国火电机组建设设计规范要求。国产DCS品牌在整体设计成套、制造方面已经成熟，具备和进口品牌竞争的实力。

• 在DCS使用可靠性方面，调研数据统计分析表明，近几年投运的系统，工程与机组运行期间卡件故障率与发生的问题已较早期的大幅度下降，DCS故障引起主机跳闸、年均各类故障总次数及设备损坏率方面，几家主要国产DCS品牌和大多数进口品牌基本都处于同一水平，表明国产DCS在工程应用上已经成熟，能经受得住现场应用的考验。

• DCS在技术层面上本应无条件实现机组运行期间在线组态修改和下载功能，进口和国产DCS都具有该功能，但进口DCS往往建议不执行或尽量不执行该功能（多数都在下载时发生过机组运行异常情况）。同样国产DCS也不推荐在机组运行期间进行组态或修改工作。也就是说从管理角度上都要求避免机组运行期间进行组态修改和下装，这是进口DCS和国产DCS都需要进一步改进的地方。

• 国产DCS容易实现一体化，如国电庄河电厂EDPF-NT成功实现连辅控在内的一体化DCS，减少不同系统间数据通讯及交换，几乎不存在与外系统兼容性问题，具有生产维护统一、方便的优点。

（3）国产DCS工程与售后服务能力

国产DCS维护方便，其工程能力和售后服务能力均强于进口DCS。由于国产DCS多年来一直处于争市场的定位，服务周到是其一贯的优势，出现问题也容易发现，现场解决不了的问题，一般都能及时到厂，且由于DCS厂商对自己产品都有深入了解，大部分问题通过电话沟通就能解决。如南京科远公司，不管是咨询，还是控制系统问题处理，总是在要求的时间内提前赶到，且到现场后问题都能得到处理。相比之下进口公司服务相对人员少，出了问题一般服务不能象国产DCS响应那么积极，就算能积极响应，但由于其自身对系统的掌握也存在一定的问题，往往不能迅速得到处理，有的得拖上几个月，到时对问题原因还不一定能给电厂一个合理的解释。

（4）国产DCS价格水平

国产DCS成功打破了进口DCS在市场方面的垄断局面，大大降低了我国近些年电力装机快速发展阶段的投资成本。从本次统计数据看，迫于国产DCS在大机组上成功投运的压力，进口DCS的价格大幅下跌。以2台1000MW机组为例，进口DCS的中标价从2005年的2500万降到了现在的1100万。因此国产DCS的大量应用，有效拉低了DCS平均市场价格；同时迫使进口DCS降价，使得进口DCS与国产DCS之间的价格差距逐步缩小。目前情况，国产控制系统设备建设投资比进口设备相比仍低30%左右。

从DCS厂家的售后服务看，进口DCS产品采用大幅度提高备品备件价格（尤其是个别进口DCS的价格高得太离谱，如一块控制卡开价90万，一个鼠标要价1.8万）和售后服务费用（个别进口DCS厂家技术人员来现场处理问题一天价格12.5万，甚至18万）的策略，来挽回工程投标价降低带来的利润减少。而国产DCS厂家的服务态度和到位及时性，都明显要高于进口DCS，服务费用也大大低于进口DCS：在备品、备件供货周期，现场服务等待时间以及年均设备更换费用、质保服务费用方面和进口品牌相比都具有明显的地域优势和价格优势。总体运行维护费用大约为国外品牌的1/3左右。因此机组后续的维护费用，国产DCS大大低于进品DCS。

（5）国产DCS弱项

但国产DCS与进口DCS相比，也还有其不足之处。综合机组运行效果反馈，其主要弱项：

一是硬件制造工艺上略显粗糙，机柜内部布线不够规范合理，控制处理器功能与进口比较处理容量略小，运行中单台控制器离线的次数多于进口DCS控制器。

二是软件组态功能块集成化程度低于进口DCS，标准模块功能还有所欠缺。

三是多数国产DCS尚缺乏大型机组上的应用成功经验，其软件控制能力尚有待实际应用检验。

3 关于机组DCS国产化的探讨

国产DCS系统在技术水平和可靠性上已拥有与国际产品一比高下的平台。为减少成本节省降耗和推动国产DCS的快速发展，通过对调研情况的综合分析，笔者提出以下建议：

（1）政府部门引导

政府部门应积极引导各发电集团公司优先采用国产DCS，给予国产DCS用户一定的鼓励和优惠政策。通过重点科技项目攻关等手段，积极扶持国产DCS企业的新技术研发，提高国产DCS企业的市场竞争力。各集团应放弃工程投标时设置不利国产DCS投标的门槛（比如说要有多少台的业绩，才能投标）。

（2）招标合同中增加可靠性量化指标

合同中应增加指标达不到要求，或多少年内DCS故障引起机组跳闸的罚款且与合同价格挂钓的条款（目前国产DCS引起机组跳闸的案例并不高于进口DCS），对违约的应通过案例或信誉问题通报，排除其产品参与投标等进行惩罚。同时将现场服务即时性、后续备品备件价格及现场服务费用等也量化列入招标合同（避免后续的漫天要价），这些是国产DCS的优势，有利于提高其竞争力和中标机会。

（3）集团层面放宽对机组跳闸的考核

各集团应放宽对机组跳闸的考核，一方面有利于实事求是地查明故障原因，采取相应的技术措施，以提高控制系统的可靠性，同时有利于电厂提高采用国产DCS的积极性。

（4）厂商提高产品质量

对国产DCS厂商而言，需进一步提高产品质量、重视新技术的研发；联合电厂，在完善传统功能的基础上，积极开展先进优化技术、保护安全系统一体化技术以及现场总线技术等的研发，增强自身的市场竞争力。

4 结束语

只有国产DCS的全面应用，才能迫使进口DCS价格适中，提高工程和售后服务响应速度，备件价格回归公道，并不断优化软件维护的方便性，进一步提高系统性能和可靠性。同时在与进口DCS竞争中才能获得提高和发展，收获自已的市场份额。从目前的情况来看，只要国产DCS积极进取，进一步提供产品质量，发挥自己的长处和优势，在各发电集团的支持下，利用数年时间，改变现成电厂控制系统应用状况并取得优势是可以预期的 。

[1] 孙长生等.火电行业自动化技术的发展及其现状调研报告[R]，浙江: 浙江省电力公司电力试验研究院，2012.6.

[2] 孙 月等. 1000 MW机组自主化DCS系统的研发与应用总结报告[R]，广东: 广东国华粤电台山发电有限公司，2012.5.

[3] 郑志刚. 国产DCS在660 MW超超临界机组的应用总结报告[R]，神华江苏国华陈家港发电有限公司，2012.5.

[4] 张健. 国产分散控制系统在火力发电厂的应用[C]，2008年全国发电厂热工自动化专业会议论文集.