[01161654]大型电站自动控制系统关键技术及应用

本项目属于自动控制系统学科。中国制造的电站装备占世界市场60%以上，仅大型电站装备年销售额就超过1200亿元。由于传统电站控制技术不适用于大型电站控制，特别是汽轮机的高参数、大容量特性导致控制失稳，直流炉快变特性及汽轮机间的强耦合使得系统失控，因此超临界、超超临界机组控制系统核心技术一直由Emerson 、Siemens、Foxboro等几家大型跨国公司所垄断，已成为制约我国大型电站装备技术发展的瓶颈，严重威胁着我国的电力生产安全。研制具有自主知识产权的大型电站一体化自动控制技术及系统，打破“有壳无脑”的局面，是我国电站装备发展的当务之急。在国家发改委专项、863等计划支持下，通过产学研协同攻关，本项目取得如下国内首创的创新成果：针对大型电站中超超临界高参数机组温度/压力的剧烈变化，创新提出了基于汽轮机热应力监控计算的先进汽轮机实时控制技术，攻克了引起汽轮转子等重要部件的大应力冲击难题，实现了大容量机组的转速和甩负荷时稳定的汽轮机控制，将汽轮机辅助系统及发电机控制纳入整个系统，实现了完全意义上的汽轮发电机组自启停控制方式，从而极大提高了汽轮机组的自动化水平、安全可靠性和机组使用寿命。针对大型电站中锅炉、汽轮机之间的强耦合、非线性，突破了基于直接能量平衡的超临界机组协调控制，以及直流炉中循环工质总质量下降带来的循环速度上升、工艺特性加快和参数波动范围要求更严的锅炉控制共性关键技术，解决了发电控制与锅炉控制的解耦难题，从而为发电过程在负荷变化时提供了高稳定和高性能控制。针对传统的分散控制系统结构中实时服务器易产生系统瓶颈和可靠性降低的问题，率先研制了无实时服务器、对等网络架构的新型分散控制系统，创新开发了高参数智能仪表、高实时多总线互联网装置以及针对百万点的高实时工业测控数据库、有效提高了系统运行效率与可靠性，在国内首家实现了具有完全自主知识产权的大型电站仪控一体化自动控制系统。本项目在共性关键技术上取得重大突破，自主研发的系统达到国际先进水平，形成知识产权50项，包括发明专利公开28项（授权20项），实用新型授权13项，软件著作权登记9项；发表论文75篇，其中SCI收录21篇、EI收录55篇。本项目成果于2007年1月应用于华电襄樊电厂机组中，实现了国内首套超临界600MW机组（汽轮机、锅炉、发电机等）完整控制系统投入运行的重大突破；其核心技术应用于华能玉环厂汽轮机中，实现了国内首套超超临界1000MW汽轮机控制系统投入运行的重大突破，目前占全国市场份额60%以上。在河南新乡、上海高桥、印度诚信电力、土耳其EREN电站等90余套国内外超临界、超超临界机组中推广，新增利税6亿元，取得了重大经济和社会效益，本项目成果打破了我国大型电站自动控制系统长期被国外公司垄断的局面，保障了国家电力生产安全，带动了相关行业和科技进步和跨越式发展。