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二、主題報告

    首先，由上海華東電力設計院侯新建高工介紹“1000MW超超臨界機組熱控設計特點”。他詳述，截至2009年6月，我國已投產的百萬千瓦超超臨界機組共12臺，其中10臺是由我院設計的。在熱力系統(tǒng)的熱控設計中，碰到的主要問題如：① 主蒸汽和再熱蒸汽母管疏水閥門的控制，目前實際運行效果不大理想；② 玉環(huán)電廠的三菱鍋爐資料中沒有測量主蒸汽流量信號的要求，而西門子的汽機在DEH控制中需要該信號，我們在鍋爐一級過熱器出口裝設流量噴嘴，因高溫高壓環(huán)境，設備費用昂貴，且造成較大的管道阻力損失；③ 超臨界直流鍋爐與亞臨界汽包鍋爐的最大區(qū)別在于前者設計有啟動旁路系統(tǒng)，必須設計好，其中流量測點安裝位置應在啟動再循環(huán)管路之后，以保證給水流量測量值能適應各種運行工況，在外商原設計中給水流量測量同時采用大、小量程兩臺變送器，考慮到現(xiàn)在變送器精確度高，我們只裝設一臺變送器；④ 外高橋三廠由于給水泵全程調速，給水系統(tǒng)的給水流量調節(jié)閥簡化掉了；⑤ 在凝結水系統(tǒng)設計中，將除氧器水位偏差信號直接作用于凝汽器補水閥調節(jié)，還作用于除氧器水位調節(jié)閥，這樣可縮短系統(tǒng)調整時間，加快除氧器水位調整的系統(tǒng)響應速度；⑥ 西門子的汽輪機設計中，抽汽管道第一個逆止門前的水平管段上并未裝設上下溫度測點（我國有關標準有此規(guī)定），由此可知國外廠商采用了自己積累的經驗，并未完全遵循汽機防進水的標準。在談到細節(jié)的設計問題時他介紹：在高溫測量方面曾邀請上海自儀三廠就超超臨界參數(shù)對熱電偶套管的壁厚、插入深度、材料強度等作專門課題研究，該廠已開發(fā)出相應產品；DCS選型和配置與60萬千瓦機組的系統(tǒng)沒有太大區(qū)別；機組保護主要采用鍋爐主燃料跳閘保護（MFT）和汽機保護（ETS），上海外高橋三廠還設置了熱控智能保護，此發(fā)明專利在不降低現(xiàn)有保護可靠性的同時還減少了機組誤動和拒動次數(shù)；目前，現(xiàn)場總線在電廠百萬千瓦超超臨界機組的補給水、廢水控制考慮采用Profibus現(xiàn)場總線，我院在華能金陵電廠二期主機控制系統(tǒng)設計中已全面采用現(xiàn)場總線技術，2009年年底將投產。最后，他介紹超超臨界機組的發(fā)展趨勢，在國外正在研發(fā)主汽壓力31 MPa、蒸汽溫度620 ℃等更高參數(shù)的機組；在國內正在研發(fā)單機容量為1200～1300 MW的機組，我院對1350 MW機組正在進行前期研究，經濟指標和節(jié)能為追求的目標。

                         侯新建高工                       任永忠高工

    接著，上海核工程研究設計院任永忠高工介紹“AP1000核電廠儀控系統(tǒng)介紹”，他細述，經過對美國、法國、俄羅斯核電技術的調研，我國決定引進當今世上最先進的壓水堆核電技術，以美國西屋公司的AP1000核電廠設計和設備制造技術作為我國第三代核電的主機，走引進、消化、吸收和再創(chuàng)新的發(fā)展道路，力爭實現(xiàn)自主化。AP1000為單堆布置兩環(huán)路機組，電功率1250 MWe，設計壽命60年，主要安全系統(tǒng)采用先進的非能動設計，布置在雙層結構的安全殼內，AP1000核電廠設計的特點是：簡化的非能動安全系統(tǒng)設計理念，模塊化建造技術，數(shù)字化儀控系統(tǒng)和先進主控制室設計，設置嚴重事故預防與緩解措施，從而提高核電廠的安全性和經濟性。儀控系統(tǒng)的信息和控制功能為：持續(xù)為電廠操縱員提供電廠狀態(tài)、事件及對安全和可用性重要變量的功能；允許電廠操縱員分析信息、做出決定的功能；操作電廠、獲得電廠反饋信息的功能。儀控系統(tǒng)架構包括：電廠接口層、處理屋、網絡層、人機接口層、外部通信層。儀控系統(tǒng)包括：運行和控制中心系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示和處理系統(tǒng)、多樣化驅動系統(tǒng)、特殊監(jiān)測系統(tǒng)、堆芯儀表系統(tǒng)、電廠控制系統(tǒng)、安全級的保護和安全監(jiān)測系統(tǒng)。對儀控系統(tǒng)的要求為：實體分離（可限制獨立線路和功能的單一故障），功能隔離（將特定的功能或子功能分配給不同的處理器，同時將特定的I/O分配給不同的I/O模塊來實現(xiàn)），可靠性、可用性、容錯性、可維護性、可試驗性、可擴展性與靈活性。整個核電廠從工藝系統(tǒng)分，有安全級和非安全級兩大部分，安全級儀控系統(tǒng)采用ABB公司的Common Q平臺，所有模塊都經過鑒定；非安全儀控系統(tǒng)采用艾默生公司的Ovation平臺。我國三門和海陽核電站采用AP1000技術，三門1號機組預定于2013年商業(yè)運行。

    華東電力試驗研究院有限公司祝建飛高工介紹“燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組AGC及一次調頻研究和應用”，他闡述由于電能儲存困難，為保持發(fā)電和用電的平衡，需對發(fā)電機組進行AGC（自動化發(fā)電控制）和一次調頻。AGC是火電機組自動控制系統(tǒng)中最上層的協(xié)調控制功能，能控制機組自動化響應電網調度發(fā)出的負荷指令；一次調頻是指電網的頻率一旦偏離額定值，控制系統(tǒng)能自動控制機組有功功率的增減，限制電網頻率變化，使電網頻率維持穩(wěn)定?，F(xiàn)在新型的火力發(fā)電機組有燃氣——蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，其特點為高效、清潔、變負荷快，更適宜于電網調峰，在上海電網裝機容量（1664萬千瓦）中這種機組占19%（314萬千瓦）。但這類機組AGC功能實現(xiàn)難度較大，例如在我國二拖一多軸布置燃機聯(lián)合循環(huán)機組AGC正常投運的幾乎沒有。為了掌握這類機組AGC變負荷特性，實現(xiàn)機組AGC功能。安全、快速地響應電網負荷指令變化，我們選擇GE公司9E型燃機（輸出功率270 MW）進行AGC控制試驗研究，結果表明：燃機聯(lián)合循環(huán)機組變負荷速率快，負荷響應特性好，適宜用于電網調峰。燃機聯(lián)合循環(huán)AGC控制是一個比較新的課題，由于某些原因AGC正式投運的較少，需要加大研究和開發(fā)力度。

張浩教授

    上海電力學院張浩教授介紹“智能電網及其關鍵技術研究”，他論述歷屆美國總統(tǒng)要提出一項牽動世界神經的東西，2009年現(xiàn)任美國總統(tǒng)奧巴馬將智能電網（Intelligrid）提升為美國國家戰(zhàn)略，歐盟、日本、加拿大、澳大利亞等國家積極跟進。長期運行表明，中國電網是世上最好的，因此美國愿意在這方面與我國合作研發(fā)。中國智能電網的正式提法叫“堅強智能電網”（Strong Smart Grid），認為智能電網首先應當是一個堅強的電網，堅強是智能電網的基礎，智能是堅強電網充分發(fā)揮作用的關鍵，兩者相輔相成、協(xié)調統(tǒng)一。國網公司結合基本國情和特高壓實踐，確立了加快建設堅強智能電網的發(fā)展目標，即加快建設以特高壓電網（國外有的選擇超高壓，有的選擇超導）為骨干網架，各級電網協(xié)調發(fā)展。其基本特征為：數(shù)字化（數(shù)字化的電網、電表與用電設備），信息化（市場、電網、用戶信息與寬帶通信形成的信息平臺），自動化（大電網安全穩(wěn)定控制，高級智能調度，變電站自動化與用戶用電系統(tǒng)智能控制），互動化（電網、發(fā)電與用戶以信息為基礎的互動）。中國智能電網的發(fā)展計劃分為3個階段：① 2009～2010年：規(guī)劃試點階段，重點制定規(guī)劃、技術和管理標準，開展關鍵技術研發(fā)和設備研制，開展各環(huán)節(jié)試點；② 2011～2015年：全面建設階段，將加快特高壓電網和城鄉(xiāng)配電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術和裝備實現(xiàn)重大突破和廣泛應用；③ 2016～2020年：引領提升階段，將全面建設成統(tǒng)一的堅強智能電網，技術和裝備達到國際先進水平。

    北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司白濤經理介紹“大亞灣核電站1號與2號機組KIT/KPS系統(tǒng)改造技術”，他述說大亞灣核電站是由法國人總包的項目，采用的是上世紀七八十年代的計算機技術，我公司共用18個月進行DCS改造，先完成2號機組，2009年4月完成1號機組，改造后的計算機系統(tǒng)基于北京和利時公司的HOLLiAS-N系統(tǒng)平臺，軟件增加了KIT/KPS專有的應用功能：如KPS、與其他系統(tǒng)通信、仿真培訓、遠程監(jiān)視、KIT/KPS數(shù)據(jù)處理、RIC數(shù)據(jù)處理（這是火電站沒有的，核電站的中子通量計算）、定制的人機界面、報警卡等功能。硬件定制的有：模擬量與開關量采集模塊、接口板卡、機柜和盤臺接口等。經過改造，在功能方面：如組態(tài)和下裝、模擬流程圖顯示、變量列表、報警處理和監(jiān)視、設備診斷、報表、數(shù)據(jù)存檔和離線分析等都有所提高。在性能指標方面：如開放性和可擴展性、數(shù)據(jù)容量、組態(tài)編譯、下裝和生效時間、模擬量采集、畫面刷新、開關量分辨率、可維護性等有顯著提高。

    

白濤經理                 葉敏教授

    北京國電智深控制技術有限公司葉敏教授介紹“面向全廠的自動化控制系統(tǒng)”，他敘述2007年10月以前國內已投運的200多臺600 MW、1000 MW等級超（超）臨界機組全部采用國外自控系統(tǒng)，之后國產DCS取得了多項突破，打破了國外控制系統(tǒng)對大型火電機組自控系統(tǒng)的壟斷局面。國電智深EDPF整體解決方案是適用于大型發(fā)電廠的自動化成套控制系統(tǒng)，它以DCS（EDPF-NT）為核心，包括廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）、全激勵仿真系統(tǒng)（SIM）、現(xiàn)場總線、高參數(shù)智能化儀表、優(yōu)化控制策略等技術，是構成全廠一體化的整體自動化解決方案。

    2006年對EDPF-NR系統(tǒng)升級，采用了一系列的新技術與新產品，如新型、強大的過程控制器：采用先進的低功耗器件和制造工藝，小型的全密封結構，能適應各種惡劣環(huán)境，具有獨特超強防護能力的模件和豐富的適合火電廠特點的控制算法；高性能全局分布式實時數(shù)據(jù)庫，使大系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)量得到分區(qū)管理，減少信息混雜，降低網絡負荷，便于單獨組態(tài)及實現(xiàn)域內、域間實時數(shù)據(jù)的組播和發(fā)布定閱兩種數(shù)據(jù)刷新方式，對于每個域，取消實時數(shù)據(jù)點ID的統(tǒng)一分配和點目錄。國產EDPF-NT自控系統(tǒng)已有34臺套應用于600 MW、1000 MW等級的機組，例如實現(xiàn)了大連莊河2×600 MW超監(jiān)界燃煤機組主廠房和輔助車間設備的全部控制監(jiān)視任務，系統(tǒng)總規(guī)模達到30000點，國產DCS進步是國家和社會各界大力支持的結果。

    華東電力試驗研究院有限公司姚峻高工介紹“1000 MW機組FCB控制功能的實現(xiàn)”，他闡釋FCB（Fast Cut Back）是指火電機組在電網或線路出現(xiàn)故障而機組本身運行正常的情況下，不觸發(fā)機組跳閘。廣義地講，F(xiàn)CB有3種類型：① 電網側故障時，帶廠用電運行；② 發(fā)電機和出線電所故障時，汽機保持3000 r/min空載運行；③ 汽機故障跳閘時，鍋爐保持運行。以上3種方式鍋爐都快速減少燃燒率，高、低旁路快速開啟；后兩種方式，機組輔機的電源要快切到其他正常電源。FCB功能的實現(xiàn)可大大縮短電網的恢復時間，減少鍋爐的停運概率，節(jié)約鍋爐重新啟動的成本，減少機組的電量損失，具有重大的經濟意義。FCB實施是一個系統(tǒng)工程，是對機組的工藝系統(tǒng)、設備、控制等都提出了高要求，關鍵是機組的系統(tǒng)配置要有利于FCB的實現(xiàn)，機組的控制系統(tǒng)要有利于維持機組的工質和能量快速平衡。上海外高橋三廠為了1000 MW機組FCB控制功能的實現(xiàn)，首先實行了機組系統(tǒng)有利于FCB的配置（如大旁路設計、給水泵汽源切換方式有利于給水系統(tǒng)的穩(wěn)定，大容量除氧器有利于工質穩(wěn)定等）；其次是對機組保護、調節(jié)和程控回路的全面梳理和優(yōu)化；再次是FCB主控制回路的設計與優(yōu)化等。2008年3月外高橋三廠在國內百萬千瓦級機組中首次實現(xiàn)經受實際考驗真正的FCB功能。同年4～8月，該廠7號、8號機組共發(fā)生5次FCB工況，每一次都獲得成功（FCB類型均為停機不停爐）。如5月18日7號機組在1000 MW工況下，從故障發(fā)生觸發(fā)FCB主機組重新并網僅用了11分鐘36秒，機組在并網12分鐘后負荷已到500 MW以上，在整個過程中機組各項熱力參數(shù)指標都很優(yōu)良，由于FCB和成功，大大減少了電廠的損失和對電網的沖擊。

                      姚峻高工                       張志峰經理

    弗若斯特莎利文（北京）咨詢有限公司張志峰經理介紹“自動化技術和產品在電力行業(yè)的發(fā)展前景”，他簡述2009年1～9月我國電源基本建設情況，其完成投資1997.41億元，其中火電831.64億元，水電438.49億元，核電373.90億元，風電344.73億元。電網基本建設完成投資2192.93億元，預計全年完成投資3605億元。相比電源部分，電網對自動化的需求一直保持強勁的勢頭；三塊新能源（風電、核電和太陽能）對自動化產品需求的拉動也起到了一定的作用。電力自動化技術的發(fā)展趨勢：FCS定將成為我國電力系統(tǒng)自動化的主導設備，無線通信技術和IT技術將會得到長足的發(fā)展，安全和節(jié)能技術將得到更多的應用。中國智能電網總投資預計將超過4萬億元，對自動化產品也將有大的需求。

三、收獲

    本次研討會邀請了有關專業(yè)引領技術的專家，重點交流了下述4方面的內容：

    ① 新經驗：介紹了目前已投產的1000MW超超臨界機組在熱控設計方面的經驗與問題，為進一步改進國內在建項目提供借鑒。

    ② 新技術：我國已走過30年核電建設之路，AP1000作為我國第三代核電主機雖有爭議，但它是世界最先進的核電技術，我國將于2013年投入商業(yè)運行，而美國現(xiàn)在還沒有。在火電方面，少有的燃機聯(lián)合循環(huán)機組AGC控制與百萬千瓦級機組實現(xiàn)FCB功能，顯示了巨大的經濟效益，需繼續(xù)加大研發(fā)力度。

    ③ 新系統(tǒng)：用HOLLiAS-N系統(tǒng)改造KIT/KPS核電系統(tǒng)，用EDPF-NT系統(tǒng)控制600、1000 MW等級火電機組都是國產DCS的重大突破，這不僅有DCS廠商的艱辛，也是用戶、政府有關部門及社會各界支持的結果。

    ④ 新趨熱：為了實現(xiàn)低碳經濟，大規(guī)模發(fā)展火電已告一段落，但現(xiàn)有火電廠的維護、升改造，電網及前能源的大力建設，將繼續(xù)拉動自動化技術與儀表的發(fā)展，特別是智能電網已成為世界電力工業(yè)發(fā)展的新趨勢，將給自動化技術與儀表創(chuàng)造巨大的商機。

    參會代表從上述“四新”的交流中，了解了國內外電力自動化技術最新的發(fā)展方向，不少代表認為，與業(yè)內有些會議泛泛而談明顯不同，這次研討會起點高、交流內容深入、針對實際需要，不少是振聾發(fā)聵之言，受益非淺。

中國自動化學會儀表與裝置專業(yè)委員會
2009年12月