孙优贤院士谈我国高端控制装备及系统的研究和应用

刘哲鸣 曲国利

经过50多年的发展，我国重大装备取得长足进步，大型电力装备、大型冶金装备、大型石化装备等都有了相当的设计制造能力，但缺少与之相配套的自动化控制装备及系统，具有高安全性、高可靠性、高适用性、大规模化的高端控制装备90%依赖国外进口，这些情况严重威胁国家的经济安全和产业安全。这是2014年4月16日上午，在重庆市恒大酒店一层华夏厅召开的“第五届中国石油化工重大工程仪表控制技术高峰论坛”上，中国工程院院士，浙江大学教授孙优贤先生演讲的开场白。

今年74岁，精神饱满、神清气爽的孙优贤院士认为，立足国内、自主创新，大力发展重大工程自动化控制系统，着重解决一批共性关键技术，建立高端控制装备及系统的设计开发平台，不断研发出能源、冶金、石化、煤化等领域各种重大工程所急需的高端控制装备及系统，对于国家战略安全、国家经济安全、实现节能减排目标以及促进智能装备制造这一战略性新兴产业的发展，具有十分重大意义，也迫在眉睫。

但是，研究和建立高端控制装备及系统的设计研发平台十分艰巨和困难。它必须同时满足高安全性、高可靠性、高适应性、大规模化（以下简称“三高一大”）的特征要求。

以孙优贤院士为带头人的浙江大学工业自动化学科是我国工业自动化领域的国家重点学科。隶属该学科的国家重点实验室和国家工程研究中心，联合上海电气集团、杭州优稳自动化系统有限公司、杭州哲达科技股份有限公司等单位，依托国家发改委，863计划、国家自然科学基金等基金项目支持，产学研结合，排除万难，分工协作，自主创新，刻苦持续攻关近10年，突破“三高一大”4大难题，终于成功地研制出我国高端控制装备及系统的设计开发3大平台技术：高端控制装备及系统的硬件平台技术；高端控制装备及系统的软件平台技术；高端控制装备及系统的先控与优化平台技术。

与国际主流控制系统对比表明，孙优贤院士的高端控制装备及系统的硬件平台技术在硬件安全性设计、可靠性设计、硬件模块环境适应性与工程适应性方面，具有领先性。

与国际主流系统相比较，高端控制装备及系统的软件平台技术在多领域工程对象模型、可视化控制编程语言、行业算法库及广域协同设计与支持等方面，具有领先性。

孙优贤院士领导研制的高端控制装备及系统的先控与优化平台技术在可靠性、实时性、扩展性、兼容性与适应性等关键指标方面均达到或优于国外主流产品。

2012年2 月，由中国工程院张钹院士领衔的自动化领域国家重点实验室评估专家组对高端控制装备及系统的设计开发平台评价说，高端控制装备及系统的设计开发平台为解决控制装备高可靠性、高适应性、高安全性与大规模技术难题，攻克了高端控制装备及系统设计关键技术，形成具有自主知识产权的核心技术体系，并在重大工程中得到应用。高端控制装备及系统的设计开发平台打破了国外在此方面的市场垄断和技术封锁，起到了不可替代的作用。

张钹院士解释说，“这个评价是对这个实验室此项代表性成果的独特评价，其他实验室虽然也搞了很多应用，也取得了很好的经济效益，但只有这个实验室最后形成了系列高端产品，打破国外的市场和技术垄断，所以评估组同意使用‘不可替代’这个词”。

2010年11月12 日，工业控制技术国家重点实验室第六届学术委员会第三次会议上，中国工程院蔡鹤皋院士、吴澄院士对高端控制装备及系统的设计开发平台主控系统的高可靠性设计给予高度评价。他们说：可视化控制编程语言、多重化硬件表决冗余设计、大规模实时数据库技术、综合性能分析的可靠性设计等技术具有领先性，对于打破国外高端控制装备的技术垄断具有重要意义。

2008年6月28 日，由中国工程院王子才院士、王天然院士等专家组成的高炉煤气余压能源回收装置优化控制系统产品技术鉴定委员会认为，该项目在TRT装置正常发电工况时顶压高精度预测控制方法上取得重大突破，创造性地提出了专家智能控制方法，解决了TRT装置紧急切换时顶压波动过大、危及高炉与TRT装置安全的国际性难题。在高炉煤气余压能源回收装置优化控制技术方面处于国际先进水平，在工程示范与应用推广方面效果突出，经济效益和社会效益显著。

2009年，德国林德公司（空分行业国际龙头）的应用报告说，通过将浙江大学设计开发的“空分装置节能控制优化设计技术”在德国林德公司空分装置上地应用，有效实现了节能优化控制设计功能，并且节能计算、节能优化和节能控制的效果有了明显地提高。使用该技术后，该公司空分装置的生产利用率提高了6% ；每套空分装置每年的节能效益达上百万元（人民币）。

北京和利时集团董事长、中国自动化学会副理事长、高端控制装备及系统的设计开发平台硬软件系统竞争对手王常力教授级高工指出：特大型空分装置的运行优化，实现了其大能耗、超高纯、强耦合、非线性节能运行优化技术的重大突破。

孙优贤院士领导研制的高端控制装备及系统的设计开发平台的成果成功应用于大型超超临界、超临界火电机组，大型煤气化炉，高速大型造纸机，大型空分装置，大型高炉以及其他重大工程2500余套。其中，大型高炉TRT装置智能运行控制系统市场占有率90%以上；大型空分装置节能运行优化系统约占40%；大型火电机组控制系统约占45%。

孙优贤院士领导研制的高端控制装备及系统的设计开发平台的典型应用单位在2010年、2011年、2012年这3年的经济效益72.9139 亿元（人民币），增加产值189亿元（人民币）。这个平台不仅产生了重大的经济效益，打破了国外高端控制装备与系统在我国重大工程建设中的垄断局面，支撑了国家冶金、能源、石化、煤化等领域的健康发展；也产生了重大的社会效益，促进了节能、降耗、减排。如大型高炉余热回收装置的间接效益：2010年以来，新增90台套TRT装置投入运行，总装机容量40.17万千瓦，年回收电能32.13亿千瓦小时，年回收电费16.08亿元（人民币），节能效益非常明显。由于用煤气的余热余压发电，年减少煤耗1170万吨，减少SO2排放46860吨。

孙优贤院士的我国高端控制装备及系统的研究与应用，解决了“三高一大” 4大难题，取得重大突破；形成完全自主知识产权的核心技术体系；授权发明专利65项，打破了发达国家的行业垄断， 总体技术水平与德国西门子、曼透平，与美国霍尼韦尔、普莱克斯，与日本横河、川崎等国际主流技术对比，达到国际同类技术领先水平； 建立了一类复杂工业系统的智能运行控制和节能运行优化理论与方法。在该理论支撑下，共性关键技术全部得以实现，获得国内外学术界地高度评价。

谈及未来我国高端控制装备及系统的研究和应用，孙优贤院士依然信心满满，意气风发。