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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別在于前者設計有啟動旁路系統，必須設計好，其中流量測點安裝位置應在啟動再循環管路之后，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，給水系統的給水流量調節閥簡化掉了；⑤ 在凝結水系統設計中，將除氧器水位偏差信號直接作用于凝汽器補水閥調節，還作用于除氧器水位調節閥，這樣可縮短系統調整時間，加快除氧器水位調整的系統響應速度；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，該廠已開發出相應產品；DCS選型和配置與60萬千瓦機組的系統沒有太大區別；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，此發明專利在不降低現有保護可靠性的同時還減少了機組誤動和拒動次數；目前，現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現場總線，我院在華能金陵電廠二期主機控制系統設計中已全面采用現場總線技術，2009年年底將投產。最后，他介紹超超臨界機組的發展趨勢，在國外正在研發主汽壓力31 MPa、蒸汽溫度620 ℃等更高參數的機組；在國內正在研發單機容量為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、吸收和再創新的發展道路，力爭實現自主化。AP1000為單堆布置兩環路機組，電功率1250 MWe，設計壽命60年，主要安全系統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設計理念，模塊化建造技術，數字化儀控系統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。儀控系統的信息和控制功能為：持續為電廠操縱員提供電廠狀態、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。儀控系統包括：運行和控制中心系統、數據顯示和處理系統、多樣化驅動系統、特殊監測系統、堆芯儀表系統、電廠控制系統、安全級的保護和安全監測系統。對儀控系統的要求為：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），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分，有安全級和非安全級兩大部分，安全級儀控系統采用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——蒸汽聯合循環機組AGC及一次調頻研究和應用”，他闡述由于電能儲存困難，為保持發電和用電的平衡，需對發電機組進行AGC（自動化發電控制）和一次調頻。AGC是火電機組自動控制系統中最上層的協調控制功能，能控制機組自動化響應電網調度發出的負荷指令；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，使電網頻率維持穩定。現在新型的火力發電機組有燃氣——蒸汽聯合循環機組，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功能實現難度較大，例如在我國二拖一多軸布置燃機聯合循環機組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：燃機聯合循環機組變負荷速率快，負荷響應特性好，適宜用于電網調峰。燃機聯合循環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要提出一項牽動世界神經的東西，2009年現任美國總統奧巴馬將智能電網（Intelligrid）提升為美國國家戰略，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。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揮作用的關鍵，兩者相輔相成、協調統一。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，各級電網協調發展。其基本特征為：數字化（數字化的電網、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（大電網安全穩定控制，高級智能調度，變電站自動化與用戶用電系統智能控制），互動化（電網、發電與用戶以信息為基礎的互動）。中國智能電網的發展計劃分為3個階段：① 2009～2010年：規劃試點階段，重點制定規劃、技術和管理標準，開展關鍵技術研發和設備研制，開展各環節試點；② 2011～2015年：全面建設階段，將加快特高壓電網和城鄉配電網建設，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基于北京和利時公司的HOLLiAS-N系統平臺，軟件增加了KIT/KPS專有的應用功能：如KPS、與其他系統通信、仿真培訓、遠程監視、KIT/KPS數據處理、RIC數據處理（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：如組態和下裝、模擬流程圖顯示、變量列表、報警處理和監視、設備診斷、報表、數據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、數據容量、組態編譯、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”，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，之后國產DCS取得了多項突破，打破了國外控制系統對大型火電機組自控系統的壟斷局面。國電智深EDPF整體解決方案是適用于大型發電廠的自動化成套控制系統，它以DCS（EDPF-NT）為核心，包括廠級監控信息系統（SIS）、全激勵仿真系統（SIM）、現場總線、高參數智能化儀表、優化控制策略等技術，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據庫，使大系統的大數據量得到分區管理，減少信息混雜，降低網絡負荷，便于單獨組態及實現域內、域間實時數據的組播和發布定閱兩種數據刷新方式，對于每個域，取消實時數據點ID的統一分配和點目錄。國產EDPF-NT自控系統已有34臺套應用于600 MW、1000 MW等級的機組，例如實現了大連莊河2×600 MW超監界燃煤機組主廠房和輔助車間設備的全部控制監視任務，系統總規模達到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”，他闡釋FCB（Fast Cut Back）是指火電機組在電網或線路出現故障而機組本身運行正常的情況下，不觸發機組跳閘。廣義地講，FCB有3種類型：① 電網側故障時，帶廠用電運行；② 發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功能的實現可大大縮短電網的恢復時間，減少鍋爐的停運概率，節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實施是一個系統工程，是對機組的工藝系統、設備、控制等都提出了高要求，關鍵是機組的系統配置要有利于FCB的實現，機組的控制系統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，首先實行了機組系統有利于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的穩定，大容量除氧器有利于工質穩定等）；其次是對機組保護、調節和程控回路的全面梳理和優化；再次是FCB主控制回路的設計與優化等。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，從故障發生觸發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指標都很優良，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的發展前景”，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展趨勢：FCS定將成為我國電力系統自動化的主導設備，無線通信技術和IT技術將會得到長足的發展，安全和節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年投入商業運行，而美國現在還沒有。在火電方面，少有的燃機聯合循環機組AGC控制與百萬千瓦級機組實現FCB功能，顯示了巨大的經濟效益，需繼續加大研發力度。

    ③ 新系統：用HOLLiAS-N系統改造KIT/KPS核電系統，用EDPF-NT系統控制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：為了實現低碳經濟，大規模發展火電已告一段落，但現有火電廠的維護、升改造，電網及前能源的大力建設，將繼續拉動自動化技術與儀表的發展，特別是智能電網已成為世界電力工業發展的新趨勢，將給自動化技術與儀表創造巨大的商機。

    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展方向，不少代表認為，與業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，不少是振聾發聵之言，受益非淺。

中國自動化學會儀表與裝置專業委員會
2009年12月