我國核電儀控系統(tǒng)的自主化之路
——專訪葉奇蓁院士

我國核電儀控系統(tǒng)的自主化之路
——專訪葉奇蓁院士

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

《中國核電》：目前，我國一些在役核電機組的儀控系統(tǒng)都在進行數字化改造，新建核電項目也全部采用數字化儀控系統(tǒng)，您對此作何評價？

核電站儀控系統(tǒng)的數字化，是當前核電裝備技術發(fā)展的一個大趨勢。世界上早期建設的核電站主要采用模擬技術儀控系統(tǒng)，控制精度低、功能單一、人機界面不友好、維護困難、運行人員操作負荷較重。隨著計算機、通訊和自動化技術的快速發(fā)展，2000年以后建設和投運的核電機組開始引入數字化儀控技術，這些系統(tǒng)運轉得都比較好。

和模擬技術儀控系統(tǒng)相比，數字化儀控系統(tǒng)的優(yōu)點主要表現(xiàn)為：一是操作畫面簡單、直觀，易于調試和運行人員操作，可以大大降低人因失誤引起的非計劃停堆、停機的概率；二是組態(tài)方便，邏輯實現(xiàn)更容易，對于因工藝設計變化所引起的儀控設計修改，能夠迅速做出反應和調整；三是功能更豐富、更強大，尤其是具備自診斷功能，更易于故障的快速定位。

當然，除了上述三點以外，數字化技術的優(yōu)勢還有很多，目前采用全數字化儀控系統(tǒng)已經成為三代核電機組先進性的一個主要體現(xiàn)，越來越多的在役核電機組也在陸續(xù)啟動儀控系統(tǒng)的數字化改造。

《中國核電》：我國核電數字化儀控系統(tǒng)的研發(fā)經過了怎樣的歷程？

數字化儀控技術是核電行業(yè)在不斷總結以往經驗教訓的基礎上，結合先進的數字化技術一步一步發(fā)展起來的。美國的三哩島核事故本來是一個很小的凝結水泵故障問題，結果發(fā)展成為堆芯局部熔化的嚴重事故，其中很大的一個經驗教訓就是操縱員人機界面不清楚，出現(xiàn)事故狀況后操縱人員在大量模擬信號中迷失了方向，沒有能夠及時對事故做出正確的判斷和反應。自該事故后，美國核管會提出了改善人機界面和提高操縱員操作水平的要求，每個核電站都要求配備一個信息顯示系統(tǒng)，我們稱之為電站計算機系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠把所有的重要信息集中到主控制操縱臺的顯示屏上，使得操縱員和核電站之間的人機界面更加友好。20世紀80年代，我國在開始建設秦山一期和大亞灣這兩個核電站時，就采用了這樣的電站計算機系統(tǒng)，只不過當時的設備都是從法國進口的。

進入20世紀90年代，我國自動化控制領域出現(xiàn)的自主化DCS供應廠商，其產品陸續(xù)在大型化工和火電項目中得到廣泛應用。北京和利時系統(tǒng)工程有限公司開發(fā)出了HOLLiAS平臺，用于秦山二期的電站計算機系統(tǒng)，也就是我們所說的KIT/KPS，開啟了我國核電儀控系統(tǒng)數字化的第一個階段。后來，秦山二期常規(guī)島汽輪發(fā)電機組的控制系統(tǒng)也逐步通過HOLLiAS平臺實現(xiàn)數字化。

2000年以后，國家重啟核電項目建設，廣利核公司用了近五年時間，經過三次大的循環(huán)迭代研發(fā)過程，成功在成熟HOLLiAS儀控系統(tǒng)平臺的基礎上，開發(fā)出HOLLiAS-N平臺，并應用到紅沿河、寧德、陽江、防城港等14臺CPR1000機組的常規(guī)島DCS系統(tǒng)中，實現(xiàn)了我國非安全級DCS的完全自主化和國產化，這是我國核電儀控數字化發(fā)展的第二個階段。

到了2010年，廣利核公司率先于國內發(fā)布了我國第一個具有完全自主知識產權的核級DCS平臺——FirmSys，核電儀控領域的最后一個技術難關終于得以攻克，我們才真正進入到中國核電儀控數字化發(fā)展的第三個階段。

可以說，我國核電儀控技術的數字化發(fā)展不是一蹴而就的，從系統(tǒng)的研發(fā)、設計、制造、測試到鑒定、認證，它需要經歷一個很長的過程，一個得到重復驗證的有保障的過程。

《中國核電》：您能介紹一下為什么國家和業(yè)界都這么強調核電儀控系統(tǒng)的自主化嗎？

核電站儀控系統(tǒng)是核電站的“神經中樞”，控制著核電站200多個系統(tǒng)、近萬個設備，控制著整個核電站的運行和各類工況處理過程，對于保證核電站安全、可靠、穩(wěn)定運行發(fā)揮著重要作用，在很大程度上它代表著我國裝備制造技術的發(fā)展水平和先進化程度。尤其是核級DCS，由于鑒定要求高、質量標準嚴、研發(fā)投入大，長期以來只有美國、法國、德國和日本等少數國家掌握該技術，受商業(yè)模式和出口管制，國外供應商在知識產權方面實行了極為嚴密的技術封鎖，國際核電供應商不會輕易將DCS核心技術轉讓給我國。

我們之所以強調核電儀控的自主化，是因為除了技術水平和能力提升的問題外，使用自主知識產權的核電DCS能夠規(guī)避一些風險和隱患。

第一，能夠降低工程造價。過去核電儀控系統(tǒng)一直為國外廠商所壟斷，中國核電業(yè)主在議價方面很吃虧，這一短板已成為制約中國核電規(guī)?；l(fā)展的一大瓶頸。我國自主品牌的誕生意味著更充分的競爭，不僅有利于核電儀控行業(yè)的健康發(fā)展，而且將賦予中國的核電業(yè)主更大的話語權。

第二，核電建設工期不再受制于人。核電儀控系統(tǒng)的設計和制造需要廠商和設計、運營單位等各個方面相互了解和充分溝通，由于語言、溝通和人力資源保障上的一些問題，國外廠商在項目執(zhí)行過程中效率相對較低，很難保證核電工程建設的工期進度，而從使用廣利核公司自主儀控系統(tǒng)的核電項目建設情況來看，沒有出現(xiàn)因為控制系統(tǒng)影響工期的問題。

第三，能夠規(guī)避安全隱患。網絡安全，尤其是大型工業(yè)項目的信息安全，運行安全關乎國家安全、民眾安危，越來越受到國家和企業(yè)的重視，核電儀控系統(tǒng)，尤其是核級DCS，因為涉及核安全，更是需要從根本上解決網絡和信息安全的問題。

第四，更有利于后期運行維護。計算機、網絡、通訊技術發(fā)展迅速，使得儀控系統(tǒng)備件的更新?lián)Q代較快，在核電站備品、備件和長期運維服務保障方面，如果沒有自主平臺系統(tǒng)的支撐，沒有自主掌握技術力量的話，將會給核電站運維帶來諸多問題。

所以，無論從核電信息安全，還是經濟建設的角度來看，掌握核電儀控系統(tǒng)的關鍵技術都是我們的必然選擇。因此，我們國家的能源主管部門和科技部門對于這一裝備的自主研發(fā)給予了大力支持。

《中國核電》：您如何看待我國自主核電儀控產品的應用前景？競爭力如何？

我國核電儀控產品已經擁有完全自主知識產權的非安全級DCS平臺HOLLiAS-N和核級DCS平臺FirmSys，并且得到了比較廣泛的工程應用。其核級DCS已陸續(xù)應用到寧德核電站PX泵房控制系統(tǒng)、大亞灣核電站CCMS系統(tǒng)改造等項目中，目前在石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程及陽江核電站5、6號機組的保護系統(tǒng)中也得到了全面應用。

可以說，我國自主研發(fā)的核級、非安全級DCS產品，經過在核電不同控制系統(tǒng)的應用和驗證之后已經成熟，并且技術水平不輸于國外同類產品。相對而言，我們自主產品的性價比更高，本土化優(yōu)勢對于工期進度和信息安全的保障也更有力。因為與國內設計院、業(yè)主的聯(lián)系更為緊密，國內廠家能夠為核電業(yè)主提供更貼合用戶需求的產品和更優(yōu)質、及時的服務。

“十三五”期間，我國將迎來核電發(fā)展的一個新高峰，核電新機組的批準建設以及國內外在役老機組的數字化改造將越來越多，對于本土的核電儀控企業(yè)來說，意味著廣闊的市場前景和巨大的發(fā)展機遇。相信我們自主核電儀控產品和整體解決方案的出現(xiàn)，能夠為國家核電的規(guī)?；ㄔO帶來更好的經濟效益和社會效益。

同時，國家也應當對我們本土的核電設備企業(yè)（包括儀控企業(yè)）給予大力支持，努力打造自己的民族品牌和核心競爭力。只有核電裝備企業(yè)的整體水平上到一個較高的臺階，我們的自主核電技術才能夠真正走出國門。我認為自主核電儀控產品隨著我國自主核電技術一起“走出去”，指日可待。

本刊記者 王 丹