我国核电仪控系统的自主化之路——专访叶奇蓁院士

我国核电仪控系统的自主化之路
——专访叶奇蓁院士

Self-development of Nuclear Power I&C System——Special Interview with Academician YE Qi-zhen

《中国核电》：目前，我国一些在役核电机组的仪控系统都在进行数字化改造，新建核电项目也全部采用数字化仪控系统，您对此作何评价？

核电站仪控系统的数字化，是当前核电装备技术发展的一个大趋势。世界上早期建设的核电站主要采用模拟技术仪控系统，控制精度低、功能单一、人机界面不友好、维护困难、运行人员操作负荷较重。随着计算机、通讯和自动化技术的快速发展，2000年以后建设和投运的核电机组开始引入数字化仪控技术，这些系统运转得都比较好。

和模拟技术仪控系统相比，数字化仪控系统的优点主要表现为：一是操作画面简单、直观，易于调试和运行人员操作，可以大大降低人因失误引起的非计划停堆、停机的概率；二是组态方便，逻辑实现更容易，对于因工艺设计变化所引起的仪控设计修改，能够迅速做出反应和调整；三是功能更丰富、更强大，尤其是具备自诊断功能，更易于故障的快速定位。

当然，除了上述三点以外，数字化技术的优势还有很多，目前采用全数字化仪控系统已经成为三代核电机组先进性的一个主要体现，越来越多的在役核电机组也在陆续启动仪控系统的数字化改造。

《中国核电》：我国核电数字化仪控系统的研发经过了怎样的历程？

数字化仪控技术是核电行业在不断总结以往经验教训的基础上，结合先进的数字化技术一步一步发展起来的。美国的三哩岛核事故本来是一个很小的凝结水泵故障问题，结果发展成为堆芯局部熔化的严重事故，其中很大的一个经验教训就是操纵员人机界面不清楚，出现事故状况后操纵人员在大量模拟信号中迷失了方向，没有能够及时对事故做出正确的判断和反应。自该事故后，美国核管会提出了改善人机界面和提高操纵员操作水平的要求，每个核电站都要求配备一个信息显示系统，我们称之为电站计算机系统。这个系统能够把所有的重要信息集中到主控制操纵台的显示屏上，使得操纵员和核电站之间的人机界面更加友好。20世纪80年代，我国在开始建设秦山一期和大亚湾这两个核电站时，就采用了这样的电站计算机系统，只不过当时的设备都是从法国进口的。

进入20世纪90年代，我国自动化控制领域出现的自主化DCS供应厂商，其产品陆续在大型化工和火电项目中得到广泛应用。北京和利时系统工程有限公司开发出了HOLLiAS平台，用于秦山二期的电站计算机系统，也就是我们所说的KIT/KPS，开启了我国核电仪控系统数字化的第一个阶段。后来，秦山二期常规岛汽轮发电机组的控制系统也逐步通过HOLLiAS平台实现数字化。

2000年以后，国家重启核电项目建设，广利核公司用了近五年时间，经过三次大的循环迭代研发过程，成功在成熟HOLLiAS仪控系统平台的基础上，开发出HOLLiAS-N平台，并应用到红沿河、宁德、阳江、防城港等14台CPR1000机组的常规岛DCS系统中，实现了我国非安全级DCS的完全自主化和国产化，这是我国核电仪控数字化发展的第二个阶段。

到了2010年，广利核公司率先于国内发布了我国第一个具有完全自主知识产权的核级DCS平台——FirmSys，核电仪控领域的最后一个技术难关终于得以攻克，我们才真正进入到中国核电仪控数字化发展的第三个阶段。

可以说，我国核电仪控技术的数字化发展不是一蹴而就的，从系统的研发、设计、制造、测试到鉴定、认证，它需要经历一个很长的过程，一个得到重复验证的有保障的过程。

《中国核电》：您能介绍一下为什么国家和业界都这么强调核电仪控系统的自主化吗？

核电站仪控系统是核电站的“神经中枢”，控制着核电站200多个系统、近万个设备，控制着整个核电站的运行和各类工况处理过程，对于保证核电站安全、可靠、稳定运行发挥着重要作用，在很大程度上它代表着我国装备制造技术的发展水平和先进化程度。尤其是核级DCS，由于鉴定要求高、质量标准严、研发投入大，长期以来只有美国、法国、德国和日本等少数国家掌握该技术，受商业模式和出口管制，国外供应商在知识产权方面实行了极为严密的技术封锁，国际核电供应商不会轻易将DCS核心技术转让给我国。

我们之所以强调核电仪控的自主化，是因为除了技术水平和能力提升的问题外，使用自主知识产权的核电DCS能够规避一些风险和隐患。

第一，能够降低工程造价。过去核电仪控系统一直为国外厂商所垄断，中国核电业主在议价方面很吃亏，这一短板已成为制约中国核电规模化发展的一大瓶颈。我国自主品牌的诞生意味着更充分的竞争，不仅有利于核电仪控行业的健康发展，而且将赋予中国的核电业主更大的话语权。

第二，核电建设工期不再受制于人。核电仪控系统的设计和制造需要厂商和设计、运营单位等各个方面相互了解和充分沟通，由于语言、沟通和人力资源保障上的一些问题，国外厂商在项目执行过程中效率相对较低，很难保证核电工程建设的工期进度，而从使用广利核公司自主仪控系统的核电项目建设情况来看，没有出现因为控制系统影响工期的问题。

第三，能够规避安全隐患。网络安全，尤其是大型工业项目的信息安全，运行安全关乎国家安全、民众安危，越来越受到国家和企业的重视，核电仪控系统，尤其是核级DCS，因为涉及核安全，更是需要从根本上解决网络和信息安全的问题。

第四，更有利于后期运行维护。计算机、网络、通讯技术发展迅速，使得仪控系统备件的更新换代较快，在核电站备品、备件和长期运维服务保障方面，如果没有自主平台系统的支撑，没有自主掌握技术力量的话，将会给核电站运维带来诸多问题。

所以，无论从核电信息安全，还是经济建设的角度来看，掌握核电仪控系统的关键技术都是我们的必然选择。因此，我们国家的能源主管部门和科技部门对于这一装备的自主研发给予了大力支持。

《中国核电》：您如何看待我国自主核电仪控产品的应用前景？竞争力如何？

我国核电仪控产品已经拥有完全自主知识产权的非安全级DCS平台HOLLiAS-N和核级DCS平台FirmSys，并且得到了比较广泛的工程应用。其核级DCS已陆续应用到宁德核电站PX泵房控制系统、大亚湾核电站CCMS系统改造等项目中，目前在石岛湾高温气冷堆核电站示范工程及阳江核电站5、6号机组的保护系统中也得到了全面应用。

可以说，我国自主研发的核级、非安全级DCS产品，经过在核电不同控制系统的应用和验证之后已经成熟，并且技术水平不输于国外同类产品。相对而言，我们自主产品的性价比更高，本土化优势对于工期进度和信息安全的保障也更有力。因为与国内设计院、业主的联系更为紧密，国内厂家能够为核电业主提供更贴合用户需求的产品和更优质、及时的服务。

“十三五”期间，我国将迎来核电发展的一个新高峰，核电新机组的批准建设以及国内外在役老机组的数字化改造将越来越多，对于本土的核电仪控企业来说，意味着广阔的市场前景和巨大的发展机遇。相信我们自主核电仪控产品和整体解决方案的出现，能够为国家核电的规模化建设带来更好的经济效益和社会效益。

同时，国家也应当对我们本土的核电设备企业（包括仪控企业）给予大力支持，努力打造自己的民族品牌和核心竞争力。只有核电装备企业的整体水平上到一个较高的台阶，我们的自主核电技术才能够真正走出国门。我认为自主核电仪控产品随着我国自主核电技术一起“走出去”，指日可待。

本刊记者 王 丹