关于火电厂热工自动化技术在科技创新上的思考

　　火电厂热工自动化是保障设备安全、提高机组经济性、减轻劳动强度及改善劳动条件的重要技术措施。火电厂热力系统是一个高度复杂，慢时变和不确定的多变量控制对象，传统的控制方式主要是常规PID调节，并以它固有的简单性、通用性和橹棒性等性能，始终在电厂过程中占首要地位。先进控制策略和优化控制技术已经得到了成熟的发展，并且在化工和冶金等工业领域得到了广泛的应用，而在火电行业的推广却略显尴尬。记得学生时期华北电力大学的一位实践派教授谈到现代控制与传统PID时说了一句很极端的话：用传统PID算法就能解决我们电厂热力系统的大部分问题，现代控制理论很多时候都只是停留在纸面或者仿真软件里。在电厂等领域，系统稳定和安全优先级会很高，也不允许拿不成熟的控制方式进行试验，这些原因可能也会限制现代控制算法的在火电热工自动化行业的推广应用。在集团公司创新文化的大旗下，每一名热控工程师是否应该推动火电厂控制策略的技术创新与应用，让我们行业控制技术的实践发展也能够跟上理论的前进脚步？
　　创新文化已经成为当今企业的核心竞争力，并升华成一种社会主题。创新变成了企业的生命源泉，成功者往往是那些突破传统游戏规则，敢于大胆创新，不畏风险的人，敢改变游戏规则的人，也就是在思维模式上能迅速更新的人，通过自身主体创新的确定性来应对明天的不确定性。同样都是做企业，靠什么说话才更有力？同样从事火电厂控制行业，如何能使本厂的热力系统能够达到满意的控制性能？去其糟粕，推陈出新！这就需要我们拿出魄力，迈开大步。
　　首先，XXX院拥有国电集团的平台优势，致力于科技研发、技术推广与应用，应该将技术成熟的先进控制策略推广和应用到集团下属电厂。这既是本单位技术创新的成果，同时又能服务于集团内各个电厂提高各项控制系统性能指标。
　　例如现场总线系统。我国目前采用现场总线系统（FCS）的系统还不太多，其中多数应用在冶金、化工、制药等行业。采用FCS取代DCS比采用DCS取代模拟仪表具有更大的经济效益。如变千百根电缆为一根，可节约大量电缆；控制功能下放到现场，使控制信号传输的准确性、实时性、快速性和可靠性大为提高；现场总线通信协议国际标准化后，可使不同厂家的产品互相连接和操作，消除了目前自动化的孤岛现象；省去IO端子柜和控制柜后，使控制室占地面积大大减少并使系统简化〔1〕。2014年XXXX公司将Profibus现场总线系统在国电肇庆热电有限公司2350MW超临界机组上成功运用，并拥有研发、设计、调试、运维技术。现场总线是工业自动化领域的发展方向，是国电集团绿色电站的重要组成部分。我单位若能与其合作将现场总线系统推广到更多电厂中，会使系统设计、安装、调试和维护费用及工作量的大大降低。
　　例如模糊控制策略的应用。电厂热力系统具有参数时变且干扰频繁的特点，其实时控制必须适应这一特点才能达到较理想的控制性能。这就要求实时控制系统控制器具备下述能力：（1）控制原理是针对非线性系统的，能真实反映被控对象的非线性特性；（2）控制器应具有足够的知识储备，能在不同受控系统结构下做出正确的反应；（3）控制器应具备在线自学习能力，即能跟踪受控系统的特征变化，并根椐控制目标不断调整自身控制行为，优化控制性能。这些正是常规控制方式难以处理的。模糊控制方法对非线性系统具有很好的橹棒性，已有用这种方式研究火电厂过程控制的实例〔2〕。如电厂磨煤机采用模糊控制方法，可克服负荷测量信号的非线性、慢时变性，使其负荷在很大变化范围内都可得到较好的控制。该系统的成功应用将为在火电厂其它较大、较复杂的过程中实行模糊控制积累经验〔3〕。
　　例如自适应控制策略。任何受控系统都存在不定性，仅强弱程度不同而已。而自适应控制的对象是那些存在不定性的系统，所以这种控制应首先能在控制系统的运行过程中，通过不断地量测系统的输入、状态、输出或性能参数，逐渐了解和掌握对象。然后根椐所得的过程信息，按一定的设计方法，作出控制决策去更新控制器的结构、参数或控制作用，以便在某种意义下使控制效果达到最优或次最优，或达到某个预期目标。目前，已在电厂主要过程系统，如燃烧过程，主汽温度等成功地实施了自适应控制。如Fess1等人提出了一种具有递推辨识和LQ多步控制准则的自适应控制器，80年代已在200MW单元机组的亚临界汽包炉上第一次通过验证〔2〕。而在国内火电行业却很少见到主要系统中自适应控制策略的应用。
　　其次，集团下属各电厂应积极支持热工自动化技术创新。
　　一次和同事们去一电厂出差做热工控制系统优化，针对电厂存在的实际问题，我们提出将煤质系数参与到协调控制调整中并进行短期的试验，电厂领导为了保证系统运行的稳定性委婉的拒绝了我们的建议。技术创新和应用需要一个开阔的平台，也许我们缺少的正是第一个敢于吃螃蟹的人，勇于创新并敢于承担风险的人。第一台汽动引风机的改造、第一台高背压供热机组的改造、第一个先进控制算法模块的应用，这些尝试都存在一定的风险，但是一旦成功对于我们整个行业的发展来说就具有划时代的意义。科技创新的客观要求可以理解为崇尚创新、宽容失败、支持冒险、鼓励冒尖，创新文化建设的过程，实际上就是一个电厂活力激活的过程。创新文化要求我们在工作中创新，同时要求电厂管理层在管理中创新，并且以宽容，支持的态度去鼓励创新。创新使得每一个构成元素都活跃起来，形成新的体制，才能在这场没有硝烟的战斗中更为积极和主动。
　　同时，集团公司应加大热工自动化领域创新技术应用的政策导向。
　　新技术的推广和应用不仅需要技术人员和电厂管理层等微观层面带来深刻变革，而且需要集团公司乃至整个发电行业在宏观层面对创新政策和制度提供导向。集团公司的资助应该重点放在那些由于其未来利润回报极不确定，因而很少有电厂或者科研单位投资的自动化基础技术研究上，而不要指定资助哪条技术路线，也不要指定哪家单位作为重点进行资助。上层单位的任务应该是推动建立有利于科技创新的制度环境和激励机制，鼓励电厂和科研单位开展技术创新并提供优惠政策，应该通过一种竞争性的、公平的方式分配创新经费，鼓励最有创造力的单位或者个人脱颖而出。集团公司对于各个电厂的考核体系中，除了发电量等指标外，应该对加强科技创新和新技术应用的鼓励，崇尚创新、宽容失败，以此来推动科技创新，进而推动整个行业的技术进步。
　　总之，在集团公司文化创新的大旗下带动科技创新，各电厂和科研单位要大踏步的在热工自动化领域推陈出新，推广先进控制技术的应用，把这些技术从书本和仿真系统带到生产实践中。能够指导实践的技术理论才能更加熠熠生辉。