我一直与控制技术打交道,对近10年来我国发电控制领域的发展变化感受颇深。而在这十年,热工院的发展也经历了从谋求产业化到追求科技创新的跨越式转变。如今的热工院把攻关能源电力领域最紧急、最紧迫的“卡脖子”技术作为全院工作的重中之重,在发电高端装备和核心技术等领域取得突出成效。今天,我想讲讲其中关于我们的创新故事。
远程仿真,真实提效
所谓的电站仿真,就是模拟电厂整个生产过程,让运行人员在仿真机上演练操作。一般来说,运行人员都要先在仿真机上培训之后才能上岗。那时,国内外电站普遍采用基于局域网的仿真培训系统,并且布置在固定的仿真机房内,在造成大量重复投资的同时,还存在设备闲置、利用率低的问题。当时正担任仿真部主任的我,一直琢磨在仿真培训系统上搞创新。
受到当时互联网新兴“云计算”概念启发,我们向集团公司申请研发“集团级火电厂远程集中式仿真系统”,提出了基于集中管理、分散应用的“云端”资源共享培训模式,将不同类型的发电设备、控制系统和运行规范集成在统一的技术平台中,为全国各地的华能电站技术人员提供远程运行培训、技能考核、控制策略分析等功能。理想很美好,但当真正干起来,才知道现实难度有多大。
2009年,通信速度的瓶颈问题还有待解决,国内外云端资源共享的概念也尚未成熟,远程集中基础平台的搭建全部得从“0”开始,根本没有相关经验可以借鉴。我们自学互联网通信技术,设计远程平台架构,研发远程实时通信技术……2010年12月,终于梦想照进了现实——集团公司专家在威海电厂宣布“集团级火电厂远程集中式仿真系统”达到第一阶段验收标准。此后,我们继续对它进行改进。2013年,经中国电机工程学会组织的专家委员会鉴定,这是国内首个互联网远程电站仿真系统,整体技术水平居国际领先,还获得了2013年度中国电力科学技术进步奖二等奖。
我们曾经算过一笔账,如果不采用远程仿真系统,使用一般的仿真机,全集团大概需要投入两亿多元,而远程仿真系统能够节省一半多的投入。
跨越“大山”,革新技术
想当年,我也“卖”过PPT,就是在还没有研发出产品之前给客户“画饼”,说服人家投钱来做研发。这个时候,我已担任热工院子公司西热控制技术有限公司副总经理,分管科研,既要抓技术,又得操心钱袋子。
热工院要想取得更大发展,必须拓展在役机组的业务。通过控制技术或产品应用实现节能、减排或提高调频灵活性等实用效益,得到市场和用户的认可。因此,摆在控制公司面前的一道难题就是研究灵活高效控制新技术。这需要跨过人才、资金、技术三座“大山”。
发电过程中的锅炉、汽轮机及其辅助系统等设备和系统是我们要控制的对象,相关控制技术的研发离不开对这些设备和系统的深入理解。我在控制公司常规控制专业招聘的基础上,大力引进汽轮机、锅炉等专业的毕业生,有效解决了人才不足的难题。
我们面临着众多竞争对手,要想占据市场一席之地,产品技术必须先进,性价比还得高。我带领技术团队,将人工智能神经网络技术、预测控制技术等先进控制算法与发电工艺相结合,开发出凝结水调频、智能脱硝优化、协调优化、冷端优化等控制新技术,并最终列入华能先进技术推广目录,成为火电控制领域新的核心技术竞争力和市场增长点。
华能睿渥,“质”的飞跃
2020年11月25日,是我终生难忘的一天:我牵头研发的国内首套100%全国产化百万千万级DCS在玉环电厂成功投运!这标志着我国高参数、大容量发电领域核心控制设备实现完全自主可控。
DCS,是分散控制系统的英文简称,是火电机组发电控制的“神经中枢”。长期以来,国内DCS所使用的CPU和操作系统等软、硬件依赖进口产品,存在巨大安全隐患。正是从保障国家电力安全的站位出发,2019年3月,华能举全公司之力,推进全国产DCS研发。
作为技术负责人,我刚接到这个任务时,对解决这道“卡脖子”难题心里并没有十足把握。我主要有两方面顾虑:一是对国产芯片性能情况不太掌握,二是对快速吸引人才加入没有把握。
为了不让项目因缺人而停滞不前,集团公司在政策方面给予大力支持,先组织内部技术骨干选拔,再面向社会、校园招聘,以最快速度组建起了20多人的基础团队。
2020年初,新冠疫情突发,给项目推进工作带来巨大挑战。3月,复工申请终于获得了批准,可是此时疫情形势依旧严峻。为了减少隔离时间、尽快投入到研发工作中,我和团队成员携带服务器、工作站,驱车1000多公里耗时13小时,连夜抵达南京,开启了6个月的封闭式研发工作。我们加班加点,每晚工作到10点以后,尤其是在攻关具体技术难题时,大家一干就是通宵。
198个昼夜,对每一块芯片都全面“体检”,成千上百次研发测试,三轮大规模应用测试……终于,我们比计划提前半年研制出了我国首个100%全国产化DCS,并给它起了一个响亮的名字——“华能睿渥”。
样机系统研制出来只是第一步,集团公司果断决策,在福州电厂和玉环电厂分别开展首台(套)示范、首台(套)百万千瓦机组示范。示范应用所面临的压力更大,因为一旦由于DCS系统本身问题导致机组非正常停机,后果非常严重,所造成的损失或高达上亿元。这种压力激发了我们强烈的紧迫感和严谨的工作态度,随之而来的是示范成功的好消息,更加坚定了我们后续攻克一系列关键核心技术难题的信心,让我们变得更有底气。
2021年12月14日,瑞金电厂二期工程全部建成投运。该工程集中应用了我们热工院研发形成的一批“黑科技”——全国产分散控制系统(DCS)、汽轮机数字电液控制系统(DEH)、厂级监控信息系统(SIS)等,是我国首个采用全国产控制和信息系统(DCS/DEH+SIS)的大型智慧电厂,标志着我国发电领域已形成较为完整的基础设施网络安全体系。
这一个个“标志”,是我们热工院开拓创新的印记。近10年来,我们在科技自立自强的道路上摸索前行,也有过困惑和迷茫,但始终坚持以创新发展回应时代呼唤,现在是越走越坚定。未来,我们将继续秉持科技报国的初心,一棒接着一棒跑,跑出创新加速度,彻底甩掉“卡脖子”的手。(李叶)