關於火電廠熱工自動化技術在科技創新上的思考

 火電廠熱工自動化是保障設備安全、提高機組經濟性、減輕勞動強度及改善勞動條件的重要技術措施。火電廠熱力系統是一個高度複雜, 慢時變和不確定的多變量控制對象, 傳統的控制方式主要是常規PID 調節, 並以它固有的簡單性、通用性和櫓棒性等性能, 始終在電廠過程中佔首要地位。先進控制策略和優化控制技術已經得到了成熟的發展，並且在化工和冶金等工業領域得到了廣泛的應用，而在火電行業的推廣卻略顯尷尬。記得學生時期華北電力大學的一位實踐派教授談到現代控制與傳統PID時説了一句很極端的話:用傳統PID算法就能解決我們電廠熱力系統的大部分問題，現代控制理論很多時候都只是停留在紙面或者仿真軟件裏。在電廠等領域，系統穩定和安全優先級會很高，也不允許拿不成熟的控制方式進行試驗，這些原因可能也會限制現代控制算法的在火電熱工自動化行業的推廣應用。在集團公司創新文化的大旗下，每一名熱控工程師是否應該推動火電廠控制策略的技術創新與應用，讓我們行業控制技術的實踐發展也能夠跟上理論的前進腳步？

創新文化已經成為當今企業的核心競爭力，並昇華成一種社會主題。創新變成了企業的生命源泉，成功者往往是那些突破傳統遊戲規則，敢於大膽創新，不畏風險的人，敢改變遊戲規則的人，也就是在思維模式上能迅速更新的人，通過自身主體創新的確定性來應對明天的不確定性。同樣都是做企業，靠什麼説話才更有力？同樣從事火電廠控制行業，如何能使本廠的熱力系統能夠達到滿意的控制性能？去其糟粕，推陳出新！這就需要我們拿出魄力，邁開大步。

首先，XXX院擁有國電集團的平台優勢，致力於科技研發、技術推廣與應用，應該將技術成熟的先進控制策略推廣和應用到集團下屬電廠。這既是本單位技術創新的成果，同時又能服務於集團內各個電廠提高各項控制系統性能指標。

例如現場總線系統。我國目前採用現場總線系統 （FCS）的系統還不太多，其中多數應用在冶金、化工、製藥等行業。採用FCS 取代DCS 比採用DCS 取代模擬儀表具有更大的經濟效益。如“變千百根電纜為一根”，可節約大量電纜；控制功能下放到現場，使控制信號傳輸的準確性、實時性、快速性和可靠性大為提高；現場總線通信協議國際標準化後，可使不同廠家的產品互相連接和操作，消除了目前自動化的孤島現象； 省去I/O 端子櫃和控制櫃後，使控制室佔地面積大大減少並使系統簡化[1]。2014年XXXX公司將Profibus現場總線系統在國電肇慶熱電有限公司2×350MW超臨界機組上成功運用，並擁有研發、設計、調試、運維技術。現場總線是工業自動化領域的發展方向，是國電集團“綠色電站”的重要組成部分。我單位若能與其合作將現場總線系統推廣到更多電廠中，會使系統設計、安裝、調試和維護費用及工作量的大大降低。

例如模糊控制策略的應用。電廠熱力系統具有參數時變且干擾頻繁的特點, 其實時控制必須適應這一特點才能達到較理想的控制性能。這就要求實時控制系統控制器具備下述能力:(1)控制原理是針對非線性系統的, 能真實反映被控對象的非線性特性;(2)控制器應具有足夠的“知識”儲備，能在不同受控系統結構下做出正確的反應；(3)控制器應具備在線自學習能力, 即能跟蹤受控系統的特徵變化, 並根椐控制目標不斷調整自身控制行為, 優化控制性能。這些正是常規控制方式難以處理的。模糊控制方法對非線性系統具有很好的櫓棒性, 已有用這種方式研究火電廠過程控制的實例[2]。如電廠磨煤機採用模糊控制方法, 可克服負荷測量信號的非線性、慢時變性, 使其負荷在很大變化範圍內都可得到較好的控制。該系統的成功應用將為在火電廠其它較大、較複雜的過程中實行模糊控制積累經驗[3]。

例如自適應控制策略。任何受控系統都存在不定性, 僅強弱程度不同而已。而自適應控制的對象是那些存在不定性的系統, 所以這種控制應首先能在控制系統的運行過程中, 通過不斷地量測系統的輸入、狀態、輸出或性能參數, 逐漸瞭解和掌握對象。然後根椐所得的過程信息, 按一定的設計方法, 作出控制決策去更新控制器的結構、參數或控制作用, 以便在某種意義下使控制效果達到最優或次最優, 或達到某個預期目標。目前, 已在電廠主要過程系統, 如燃燒過程, 主汽温度等成功地實施了自適應控制。如Fess1 等人提出了一種具有遞推辨識和LQ多步控制準則的自適應控制器, 80 年代已在200MW 單元機組的亞臨界汽包爐上第一次通過驗證[2]。而在國內火電行業卻很少見到主要系統中自適應控制策略的應用。

其次，集團下屬各電廠應積極支持熱工自動化技術創新。

一次和同事們去一電廠出差做熱工控制系統優化，針對電廠存在的實際問題，我們提出將煤質係數參與到協調控制調整中並進行短期的試驗，電廠領導為了保證系統運行的穩定性委婉的拒絕了我們的建議。技術創新和應用需要一個開闊的平台，也許我們缺少的正是第一個敢於吃螃蟹的人，勇於創新並敢於承擔風險的人。第一台汽動引風機的改造、第一台高背壓供熱機組的改造、第一個先進控制算法模塊的應用，這些嘗試都存在一定的風險，但是一旦成功對於我們整個行業的發展來説就具有劃時代的意義。科技創新的客觀要求可以理解為“崇尚創新、寬容失敗、支持冒險、鼓勵冒尖”，創新文化建設的過程，實際上就是一個電廠活力激活的過程。創新文化要求我們在工作中創新，同時要求電廠管理層在管理中創新，並且以寬容，支持的態度去鼓勵創新。創新使得每一個構成元素都活躍起來，形成新的體制，才能在這場沒有硝煙的戰鬥中更為積極和主動。

同時，集團公司應加大熱工自動化領域創新技術應用的政策導向。

新技術的推廣和應用不僅需要技術人員和電廠管理層等微觀層面帶來深刻變革，而且需要集團公司乃至整個發電行業在宏觀層面對創新政策和制度提供導向。集團公司的資助應該重點放在那些由於其未來利潤回報極不確定，因而很少有電廠或者科研單位投資的自動化基礎技術研究上，而不要指定資助哪條技術路線，也不要指定哪家單位作為重點進行資助。上層單位的任務應該是推動建立有利於科技創新的制度環境和激勵機制，鼓勵電廠和科研單位開展技術創新並提供優惠政策，應該通過一種競爭性的、公平的方式分配創新經費，鼓勵最有創造力的單位或者個人脱穎而出。集團公司對於各個電廠的考核體系中，除了發電量等指標外，應該對加強科技創新和新技術應用的鼓勵，“崇尚創新、寬容失敗”，以此來推動科技創新，進而推動整個行業的技術進步。

總之，在集團公司文化創新的大旗下帶動科技創新，各電廠和科研單位要大踏步的在熱工自動化領域推陳出新，推廣先進控制技術的應用，把這些技術從書本和仿真系統帶到生產實踐中。能夠指導實踐的技術理論才能更加熠熠生輝。