国能智深：打造自主安全可控的“工业大脑”

文 | 本刊记者 王高峰

在长期由国外厂商占据主要市场的电力运行控制系统领域，国能智深通过三十多年的科研攻关，一举实现了由跟跑到并跑，最终到创新领跑的巨大跨越。

在位于湖南省岳阳市华容县的洞庭湖畔，两台100万千瓦的超超临界燃煤发电机组正在紧张的施工当中。这个由国家能源集团国华电力投资的发电厂，是华容县有史以来单体投资最大的项目。项目建成后，对于满足湖南省乃至中部地区电力能源需求，推动岳阳长江中游能源基地建设，都具有重要的战略意义。

毫无疑问，这是一座高标准的发电厂，电厂的设计与建设采用了当下火电领域最为先进的技术。而在人员配置方面，该项目建成后，员工总数将只有100人左右，将是我国同等装机规模下人数最少的电厂。

事实上，之所以能实现“百人百万”的人数设计，主要得益于电厂的自动化和智能化程度，被称为火电机组“大脑”和“神经中枢”的运行控制系统，是火电厂实现高度自动化和少人值守的关键。而岳阳国华电厂的运行控制系统，将由国内最早开展电站分散控制系统（英文简称：DCS）和控制技术研发、最先实现DCS国产自主化打破国外垄断的国能智深控制技术有限公司（下称“智深公司”）提供。

在上个世纪，中国电力行业所使用的运行控制系统主要由国外厂商提供。上世纪80、90年代，国家电力部曾在行业内推广控制系统八大国外品牌，它们均来自于美国、欧洲和日本企业，没有一个国产品牌。智深公司长期致力于大型自动化工业控制系统的自主创新研发和工程应用，经过数十年的持续科研攻关和自主创新，从技术的跟跑到并跑，最早打破国外品牌垄断实现国产自主化DCS规模化应用，最终实现了电站分散控制系统的创新领跑。

从跟跑到并跑

运行控制系统是确保火电机组稳定运行的关键装备之一，是火电机组的“大脑”，与机、炉、电共同称之为火电机组的四大关键技术装备。而这样关键的设备，在中国的火电市场上，过去长期以来一直由国外品牌一统天下，例如西屋/艾默生的WDPF/Ovation、FOXBORO的I/A’s、Bailey/ABB的Infi90/Symphony和mesto的MAXDNA等，在中国存量火电机组中，至今仍占有大量市场份额。

在自主品牌没能形成气候之前，国外产品的价格往往会居高不下。在这种背景下，1984年水电部电科院成立了电厂自动化研究所，正式开始攻关研发具有完全自主知识产权的EDPF系列分散控制系统。四年之后，我国第一套分散型微机监控系统EDPF-1000正式研发成功，并获得国家科技进步二等奖。

随后，中国在自主研发DCS的路途上不断探索。时至今日，国能智深公司党委书记黄焕袍仍然对我国DCS关键技术研发的时间节点记忆犹新。他介绍称，1998年我国自主研发的集火电厂控制五功能于一体的新一代产品EDPF-NT分散控制系统发布；2003年突破了进口品牌产品在300MW火电机组应用的垄断；2005年成功应用于龙山和庄河600MW等级亚临界和超临界火电机组。“2005年是一个重要的时间节点，它开启了国产品牌DCS与进口品牌DCS并跑的征程。”

而之后的2006年，更是一个难忘的年份。在一系列技术积累的基础上，国能智深公司开发的EDPF-NT+分散控制系统在这一年正式发布，该技术的发布标志着国产品牌进入了全球最新一代DCS技术阵营。

智深公司相关专家介绍称，该系统采用完全分布式对等网络架构，不设网络服务器，无网络传输瓶颈和风险集中点；采用柔性分域技术实现系统灵活扩延；基于组播和发布订阅相结合的技术有效降低网络负荷，其性能部分超越了进口品牌，并实现火电厂全厂控制系统一体化，为智能控制系统的研发奠定了基础。

事实上，在DCS国产化和自主化的进程中，国能智深公司一直是主要的参与者和推动者。智深公司于2002年5月由中国电力科学研究院电厂自动化研究所和国电电力国电龙源电力工程公司合并成立，由于其长期的技术积淀和人才储备，毫无疑问成为我国自主化电力自动化领域的领跑者，并创造了包括“世界首台1000MW二次再热超超临界国产自主化DCS”、“世界首台600MW超临界循环流化床机组国产自主化DCS”等多个“世界第一”和300MW、600MW、1000MW亚临界超（超）临界机组国产自主化DCS“中国首台套”的国家科技创新示范工程业绩，以及印尼爪哇首个海外1000MW等级超超临界机组国产自主化DCS应用的业绩。

智深公司提供的一份数据显示，截至2020年底，该公司自主知识产权DCS应用业绩超过2700台套，涉及电力装机容量超过2.9亿千瓦，占国内火电市场DCS份额的22%，其中在600MW、1000MW等级的大型燃煤发电机组应用超过80台套，成为在该领域最具实力的能够与进口产品同台竞争的民族品牌。

事实上，智深公司及其前身长期以来一直致力于工业控制系统产品和技术的自主研发、设计、制造与工程应用，通过几代人的持续努力，实现产品技术持续创新和升级迭代，完成了操作系统、网络通讯、数据库、软硬件平台、现场总线、智能发电、工控信息安全等关键技术攻关，其核心产品EDPFNT+分散控制系统自主可控、具有完全自主知识产权，完全可以和国外品牌一较高下。

近年来，随着工控系统信息安全事件的不断发生，自身安全综合防护能力提升成为工控系统亟待解决的问题。2017年智深公司自主研发的工控系统网络安全纵深防御系统通过公安部等保三级认证，其中主机安全防护达到等保四级。该系统通过网管技术、主机安全、审计分析、隔离防护、设备管控、策略管理等手段实现了发电控制系统从内核到边界、从主机到网络的纵深管控。

引领电站智能化时代

技术的进步永无止境。随着规模化新能源的开发和利用，以及信息化、数字化、智能化技术的快速发展，火电机组将由原来的安全高效、清洁低碳，逐步走向灵活智能。近年来，尽管我国电站运行控制系统已逐步实现了国产化、自主化，但在智能化方面，依然缺乏实质性的突破。

智能发电运行控制系统作为智能发电的核心，它以发电过程的数字化、自动化、信息化为基础，构建智能控制环境、智能计算环境、数据分析环境和高度开放的应用开发环境，集成智能感知与人机交互、智能控制与优化、智能预警与诊断等技术，形成一种具备自学习、自适应、自趋优、自恢复、自组织的智能发电运行控制管理模式，实现更加安全、高效、清洁、低碳、灵活和智能的运行目标。

事实上，研发自主可控的智能发电运行控制系统，不仅可以使得火电机组具有更优秀的环境适应能力，提高机组运行水平，也是摆脱国外产品的制约和限制，满足国家能源安全的战略需求。

2020年11月11日，对于国能智深公司的全体科研人员而言记忆深刻。这一天由该公司和国电电力等单位联合研发的“智能发电运行控制系统研发及其应用”项目荣获中国电力科学技术进步一等奖。这标志着继我国发电领域工业控制系统在实现了国产化、自主化后，又取得了智能化的重大技术突破。

该系统被命名为岸石（iSol)智能控制系统，项目技术鉴定会鉴定委员会认为，该系统设计思想先进、功能齐全、智能化程度高，整体技术达到国际领先水平。

据相关专家介绍，岸石是国内首套智能控制系统，早在2017年，国能智深公司便联合华北电力大学及各科研院所和生产单位进行科研攻关，发挥产学研用制度优势，仅用了一年的时间便完成了国内首套自主知识产权的智能系统的研发。专家称，该系统在计算能力方面、状态感知方面、控制性能都大幅度提升，整合5G和机器人技术，为工业生产提供更灵活、高效、绿色、智能的一体化解决方案。

岸石智能发电运行控制系统于2018年4月在国电内蒙古东胜热电有限公司#1机组投入运行。测试和示范工程应用结果表明，系统功能完备，运行稳定可靠，控制指标优良，智能化效果显著，不仅降低了运行人员操作强度，还提高了机组的运行效率，综合节能达2.25g/kWh。数据显示，仅节能一项，三年时间为电厂节约成本达1909万元，实现了发电过程“能效大闭环”运行控制。

由于具有良好的示范效应，智能发电运行控制系统迅速在我国燃煤火电机组上得到推广应用。据智深公司介绍，截至2020年5月，智能发电运行控制系统整体技术已在8台大型单元机组上应用。另有16台大型单元机组确定了智能发电运行控制系统合同意向，应用前景广阔。

岸石系统进一步推动了国产控制技术和系统的发展，扩展了传统DCS系统的功能应用范围，并采用了基于主动防御、边界防护、集中监管的工控系统安全解决方案，实现了关键技术的突破和装备制造在智能化领域的国产化和自主化。“智能控制系统的推出标志着自主可控的工控产品从并跑转为领跑。”

拓展应用新领域

在立足核心技术自主创新，深耕传统火电市场的同时，智深公司还积极开拓核电、煤炭、清洁能源、化工、交通及市政等业务领域，为工业生产提供全生命周期的自动化、信息化和智能化整体解决方案。

为拓展更多的服务领域，目前智深公司已经形成了分散控制系统（DCS）、汽轮机数字电液控制系统（DEH）、分布式集中监控系统（SCADA）、可编程控制器（PLC）、现场总线控制系统（FCS）、全激励式仿真系统（SIM）、先进控制与优化技术（APC）、工控信息安全技术等技术与产品体系。

毫无疑问，核电对安全的要求会更加严格。由国能智深公司提供的DCS系统首次应用于华龙一号融合技术首堆-中核国电漳州核电#1、2号2x1000MW机组，实现了智深公司DCS在核电领域应用零的突破；这也是继广利核公司之后，智深公司成为国内第二家产品应用于核电百万机组的DCS厂商。

据悉，中核国电漳州核电是由中核集团和国家能源集团共同投资建设的核电站，#1、2号机组将采用华龙一号融合技术，两个机组计划分别于2024年和2025年投产发电，这是中国自主研发的华龙一号融合技术核电站首次采用国产非安全级DCS项目。

漳州核电项目，不仅标志着国能智深首次为大型商用核电项目提供关键控制设备，也是国产第三代核反应堆华龙一号融合技术的首堆采用国产DCS控制系统的重要开端。

据介绍，国能智深成功研发的核电非安全级DCS，不仅可以应用于核电新建机组，也可以应用于核电在役机组的仪控系统国产化改造替代，为实现我国核电机组仪控系统的全面国产化、提高我国核电机组仪控领域自主安全可控水平做出贡献。

“十四五”期间，智深公司还有更大的发展目标。随着技术的不断积累、升级迭代和逐步优化，公司产品可进一步引申为长期致力于工业自动化技术和产品的研发、设计与工程应用，为火电、水电、核电、新能源发电、城市热网、煤化工、煤矿等领域提供全生命周期自动化、信息化和智能化整体解决方案。